综述:荞麦(Fagopyrum Mill)多糖的最新研究进展:提取与纯化、结构表征及生物活性

《Food Chemistry》:Recent advances in buckwheat ( Fagopyrum Mill) polysaccharides: extraction and purification, structural characterization, and biological activities

【字体: 大 中 小 】 时间:2026年08月15日 来源:Food Chemistry 10.4

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  •对荞麦多糖的制备、结构及生物活性的综述。•荞麦多糖具有多种生物活性,且有望带来健康益处。•荞麦多糖在功能性食品和生物材料领域的潜在应用。•需进一步研究荞麦多糖的结构与生物活性。引言荞麦属于蓼科荞麦属的假谷物作物。主要的栽培品种有两种:普通荞麦(Fagopyrum esculen

  
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    对荞麦多糖的制备、结构及生物活性的综述。
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    荞麦多糖具有多种生物活性,且有望带来健康益处。
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    荞麦多糖在功能性食品和生物材料领域的潜在应用。
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    需进一步研究荞麦多糖的结构与生物活性。

引言

荞麦属于蓼科荞麦属的假谷物作物。主要的栽培品种有两种:普通荞麦(Fagopyrum esculentum Moench)和鞑靼荞麦(Fagopyrum tataricum (L.) Gaertn.)。荞麦起源于中国西南部(喜马拉雅地区),后来传播到整个欧亚大陆(Flanders, 1952)(图1)。根据FAO的数据,2022年共有19个国家报告了荞麦的种植面积,总面积达223.6万公顷(FAO, 2026)。在中国,鞑靼荞麦主要种植在西南部的山区,而普通荞麦则长期在北方省份种植,形成了不同的种植区域(Chen, Ding, et al., 2024; Zhang & Xu, 2017)。荞麦因其营养价值和药用功效而备受重视,尤其在无麸质食品领域(Borgonovi et al., 2024)。它被广泛用于制作面条、面包、煎饼和啤酒等无麸质产品,能够提升这些产品的营养价值和口感。此外,荞麦茶以及麸皮等副产品富含黄酮类化合物。其较长的开花期也使其成为蜂蜜生产的重要蜜源(Noda et al., 2021; Quinet et al., 2004)。除了食品领域,荞麦还被用作绿肥、覆盖作物和饲料,有助于抑制杂草生长并增加传粉昆虫的多样性(Irvin et al., 2016)。
从营养和成分角度来看,荞麦富含多糖(Ji et al., 2019)、蛋白质(Sonawane et al., 2024)、脂质(Lv et al., 2022)、黄酮类化合物(Wang et al., 2025)、酚酸(Bani et al., 2025)、维生素(Wronkowska et al., 2024)以及矿物质(Sinkovi? et al., 2022)。多糖是荞麦中最主要的成分,约占其重量的55–75%,也是决定荞麦营养价值和功能特性的关键因素。除多糖外,酚类化合物和黄酮类化合物也是荞麦重要的生物活性成分。总酚含量(TPC)和总黄酮含量(TFC)常被用来评估荞麦衍生材料的功能潜力和抗氧化能力。荞麦含有多种酚酸和黄酮类化合物,这些化合物有助于发挥荞麦的抗氧化和保健作用(Guo et al., 2011; Lee et al., 2016)。因此,在评估荞麦的整体生物活性时,TPC和TFC可视为重要的补充指标。根据多糖的结构和理化特性,荞麦多糖通常被分为淀粉类多糖和非淀粉类多糖。淀粉类多糖约占总质量的60%。尽管它们在荞麦多糖中占比较大,但主要应用于食品加工中的技术环节。相比之下,非淀粉类多糖虽然含量较少,却被认为是荞麦多糖的主要生物活性成分,具有多种生物活性,包括抗氧化(Wang, Li, Luo, Mo, Feng, et al., 2024)、抗炎(Liu et al., 2024)、抗肿瘤(Fan et al., 2023)、调节糖和脂质代谢(Fang et al., 2025)、调节免疫功能(Chen et al., 2019)以及调节肠道功能(Huang et al., 2022)。
近年来,关于荞麦多糖的研究在提取工艺、纯化技术、结构表征以及活性评估方面取得了进展,研究对象涵盖了荞麦的花、叶、种子和麸皮等不同部分。然而,不同的原料和加工条件会导致多糖结构存在显著差异,这给跨研究比较带来了困难。结构表征主要关注单糖组成、平均分子量以及几种糖苷键类型。不过,对于多糖精细的空间构象和关键结构域的系统性了解仍显不足。目前关于结构与活性关系的研究大多为定性分析,将其与特定靶点和信号通路联系起来的证据仍然有限。总体而言,这些不足阻碍了荞麦多糖向标准化产品及工业应用转化的进程。
通过全面梳理相关文献,本研究概述了从荞麦不同部位提取、分离和纯化多糖的策略,总结了这些多糖的分子量分布、单糖组成以及关键结构特征,包括主链结构和分支特征。同时,还重点介绍了这类多糖在抗氧化、调节代谢、调节免疫、抗炎、抗肿瘤以及调节肠道菌群方面的显著作用。此外,还探讨了荞麦多糖可能的结构与活性关系。本文着眼于功能性食品、益生元原料以及生物医学材料领域,分析了相关应用前景,并指出了支持机制研究和产品开发的关键研究方向。

章节要点

荞麦多糖的提取

在荞麦多糖的开发与应用研究中,提取率和效率是需要解决的首要问题。目前常用的提取方法包括热水提取、超声辅助提取、酶辅助提取和碱性提取。此外,还有一些新兴技术也被逐渐应用,比如蒸汽爆破辅助酶解、亚临界水提取、深共晶溶剂提取等。

荞麦多糖的分离与纯化

粗多糖中往往含有蛋白质和其他低分子量杂质,这些杂质会干扰结构表征和生物活性检测。因此,分离与纯化是多糖研究中的关键步骤。纯化过程通常包括脱蛋白和脱色,随后通过常规的理化方法和色谱技术进行分级,从而获得纯度较高、分子量明确的多糖。

荞麦多糖的结构表征

多糖是天然大分子,具有复杂的组成和多样的结构,其生物效应往往与结构-活性关系密切相关。现有研究通常从糖含量、单糖组成、相对分子质量以及糖苷键类型等方面系统地表征多糖,以明确其结构特征。关于荞麦多糖的分离、纯化及结构鉴定的相关内容已在文中总结。

抗氧化活性

通过超声辅助提取得到的荞麦多糖组分对DPPH•和•OH具有较强的体外清除作用,且该作用呈浓度依赖性(Liu & Wang, 2013)。当浓度为8.0?mg/mL时,其对DPPH·和·OH的清除率分别达到89.10%和71.54%,接近该实验条件下的最大清除率。这些结果表明,其抗氧化活性主要是通过直接猝灭活性自由基实现的。与之类似,荞麦壳也

荞麦多糖的结构-活性关系

从鞑靼荞麦中分离出的TBP-II被鉴定为一种半乳岩藻糖聚糖,其主链为?→?4)-α-D-Glc-(1?→,主链上带有1,3-和1,6-连接的分支,且不存在三螺旋结构。然而,TBP-II仍具有显著的α-葡萄糖苷酶抑制活性,这说明三螺旋结构并非该生物活性的必需条件。相反,主链结构、分支特征以及酸性基团的分布似乎才是决定其生物活性的关键因素(Wang et al., 2016)。此前的研究也

荞麦多糖的潜在应用

荞麦是一种天然的無麸质假谷物,非常适合用作无麸质食品的原料。因此,荞麦及其多糖在主食、零食和饮料等领域备受关注。荞麦的非淀粉多糖主要以阿拉伯木聚糖和果胶相关组分为主,通常富含阿拉伯糖、木糖、半乳糖和半乳醛糖。荞麦籽粒和麸皮中SDF组分的分布以及单糖组成可能存在一定差异

结论与未来展望

近年来,荞麦多糖已成为功能性食品和天然生物活性成分研究领域的热点。现有研究表明,荞麦多糖具有多种生物活性,包括抗氧化作用、降脂作用、调节葡萄糖代谢、调节免疫功能以及维持肠道微生态平衡。这些发现为将荞麦多糖作为膳食纤维基功能性成分进一步开发提供了依据。不过,目前仍存在一些

作者贡献说明

兰顺风:撰写原文初稿、方法学研究、实验研究、正式分析、数据整理、概念构思。季荣:方法学研究、实验研究、数据整理。郭立东:方法学研究、实验研究。匡海雪:方法学研究、实验研究。王志斌:撰写综述与编辑、项目监督、方法学研究、实验研究、资金获取、概念构思。

利益冲突声明

作者声明不存在任何可能影响本文研究结果的已知财务利益冲突或个人关系。

致谢

本综述得到了黑龙江省重点研发计划的支持(项目编号:GA22B012)。
兰顺风|季荣|郭立东|匡海雪|王志斌
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