大豆是一种优质的食品原料，含有多糖、异黄酮、多肽、磷脂和皂苷等生物活性成分。纳豆是由大豆经浸泡、蒸煮和接种纳豆芽孢杆菌发酵等工序制备的发酵食品。大豆和纳豆的主要营养成分和生物活性物质差异显著。豆类多糖是从豆类中提取的一类由10个及以上单糖或单糖衍生物通过糖苷键缩合形成的天然高分子化合物，具有抗氧化、降血糖、降血脂、免疫调节和保护肠胃等生物活性。
江汉大学生命科学学院的许梦粤、丁泽宇、王红波*等采用水提醇沉法分别从大豆和纳豆中提取制备粗多糖，比较分析2种粗多糖的结构特征、溶解性质以及体外抗氧化、降血糖和降血脂生物活性差异，初步阐明纳豆芽孢杆菌发酵对大豆多糖的影响规律。本研究旨在为纳豆多糖的结构分析和生物活性研究提供理论依据。
1粗多糖得率与化学组分分析
由表1可知，大豆多糖和纳豆多糖的得率分别为（1.83±0.57）%、（2.49±0.54）%。发酵过程中纳豆芽孢杆菌产生的系列酶分解植物细胞壁，加速多糖释放，纳豆多糖的得率高于大豆多糖，更有利于功能多糖的人体吸收。纳豆多糖的总糖含量是大豆多糖的1.42倍，二者之间差异显著（
P＜0.05）。纳豆多糖中糖醛酸含量显著高于大豆多糖（P＜0.05）。ZhangLili等研究发现，纳豆芽孢杆菌能分泌蛋白酶水解蛋白质，使蛋白质含量降低。因此，纳豆多糖中蛋白质含量显著降低（P＜0.05），多糖纯度提高。胡彦波等研究发现，含少量蛋白质的粗多糖样品对后续抗氧化活性的研究无明显影响。因此，大豆和纳豆的粗多糖样品无需进行后续脱蛋白处理。
2大豆多糖和纳豆多糖的结构表征
2.1FTIR光谱结果
由图1可知，大豆多糖和纳豆多糖具有相似的多糖特征吸收峰，但吸收带强度不同，表明纳豆芽孢杆菌发酵过程中未破坏大豆多糖结构。但发酵过程涉及酯化、水解、氧化和还原等多种反应，均可能影响大豆多糖的结构，从而导致大豆多糖和纳豆多糖的结构特征存在差异。其中，3500～3200cm-1附近的吸收峰为—OH的伸缩振动，3000～2800cm-1附近的吸收峰为C—H基团的不对称伸缩振动。1160～1000cm-1的吸收峰对应C—O—C和C—O—H键的拉伸振动，表明多糖中存在吡喃糖环。830cm-1附近出现吸收峰，表明大豆多糖和纳豆多糖的内部结构中均存在
-型糖苷键。1665、1450cm-1附近的吸收峰分别对应对称和非对称C＝O拉伸振动，表明多糖中可能含有较多糖醛酸。1740cm-1附近的吸收峰是糖醛酸的特征吸收，用于表征多糖的酯化程度。大豆多糖在1740cm-1附近无吸收峰，而纳豆多糖在1746cm-1处有特征峰，说明纳豆多糖的糖醛酸可能部分被酯化修饰。LiXiaoli等研究发现，经硫酸酯化后的牡丹种子多糖的糖醛酸含量为（25.62±0.64）%，是牡丹种子多糖的5.04倍，硫酸酯化后多糖的水溶性和生物活性等均显著增强。采用浓硫酸法和氯磺酸-吡啶法修饰的天然多糖易降解，且氯磺酸等试剂有剧毒，可能产生毒副作用。微生物发酵酯化修饰的多糖食品安全性较高。
2.2单糖组成
由图2和表2可知，大豆多糖和纳豆多糖的单糖组成相似，且均为酸性杂多糖。大豆多糖主要单糖组成为甘露糖（Man）（22.72%）、葡萄糖（Glc）（17.26%）、半乳糖（Gal）（22.68%），纳豆多糖主要单糖组成为Glc（35.52%）和Gal（27.49%）。纳豆多糖中Man、半乳糖醛酸（GalA）、岩藻糖（Fuc）物质的量分数下降，而盐酸氨基葡萄糖（GlcN）、Glc、Gal、木糖（Xyl）物质的量分数增加。纳豆芽孢杆菌的生物合成代谢会改变多糖中单糖的浓度和比例。杨文丽等研究发现，纳豆多糖的单糖组成及物质的量比为Fuc∶木糖醇∶Man∶Glc∶GalA＝1.04∶1.53∶1.57∶1.19∶4.68。单糖组成可以反映活性多糖部分结构信息。大豆多糖和纳豆多糖的
R1值较小，表明其线性区域含量较低，即侧链的分支程度较高。大豆多糖和纳豆多糖的R2值较高，表明RG-I含量较高。纳豆多糖的R3值（4.36）高于大豆多糖（2.65），表明纳豆多糖的RG-I中侧链占比高于大豆多糖。MaoGuizhu等研究发现，高RG-I含量和小分子质量的柑橘多糖更有利于肠道微生物生态平衡。ZhangShikai等研究发现，富含RG-I的欧李多糖具有良好的乳化性能和抗氧化能力。
2.3分子质量分布
由图3可知，纳豆多糖
2.4大豆多糖和纳豆多糖的微观结构
由图4可知，大豆多糖表面粗糙，有少许分支和孔洞。纳豆多糖表面呈网状和纤维状，光滑致密。大豆多糖与纳豆多糖的显微形态差异明显。多糖是具有复杂网络结构的大分子聚集体，其微观形态与聚集状态有关。
3大豆多糖和纳豆多糖溶水能力、持水能力和脂肪结合能力
由图5可知，大豆多糖的溶水能力为（31.81±4.48）%，显著低于纳豆多糖的（64.77±0.41）%（
P＜0.05）。纳豆多糖糖醛酸含量的增加以及糖醛酸部分酯化能使溶水能力增强。纳豆芽孢杆菌发酵多糖的连接被破坏，暴露出更多的氢键和偶极形式，这有助于溶水能力的提高。多糖的水溶性越好，其应用范围越广。
大豆多糖的脂肪结合能力为（102.82±9.08）%，显著高于纳豆多糖的（34.40±1.01）%（
4大豆多糖和纳豆多糖体外抗氧化活性
如图6所示，大豆多糖和纳豆多糖的DPPH自由基清除率、ABTS阳离子自由基清除率和FRAP在一定的浓度范围内都表现出质量浓度依赖性。当多糖质量浓度增加到1mg/mL时，大豆多糖和纳豆多糖的DPPH自由基清除率分别为（84.14±0.20）%和（92.27±0.43）%。当多糖质量浓度增加到4mg/mL时，大豆多糖和纳豆多糖的ABTS阳离子自由基清除率分别为（55.91±1.88）%和（60.23±1.00）%。纳豆多糖对DPPH和ABTS阳离子自由基清除能力的半抑制质量浓度（halfmaximalinhibitoryconcentration，IC50）分别为（0.049±0.015）、（2.640±0.072）mg/mL，表现出更佳的抗氧化活性。如图6C所示，当多糖质量浓度为0.5mg/mL时，纳豆多糖的FRAP（（165.14±0.91）μmol/L）高于大豆多糖（（157.94±0.67）μmol/L）。当多糖质量浓度增加到4mg/mL时，大豆多糖和纳豆多糖的FRAP分别达到（172.48±1.81）、（202.6±2.03）μmol/L，纳豆多糖对铁离子的还原能力高于大豆多糖。
5大豆多糖和纳豆多糖体外降血糖活性
由图7可知，当多糖质量浓度为4mg/mL时，大豆多糖和纳豆多糖的
-淀粉酶抑制率分别为（43.77±2.44）%和（55.66±2.98）%。纳豆多糖抑制-淀粉酶活性的IC50为（3.297±0.395）mg/mL，体外降血糖活性显著高于大豆多糖（P＜0.05），但二者对-淀粉酶的抑制能力均低于阿卡波糖。单糖组成、糖醛酸含量和空间构象等因素会影响多糖的降血糖活性。纳豆多糖的木糖比例高、糖醛酸含量高且分子质量大，可能是其具有良好降血糖活性的主要原因。
6大豆多糖和纳豆多糖体外降血脂活性
如图8所示，当多糖质量浓度为4mg/mL时，大豆多糖和纳豆多糖对甘氨胆酸钠的结合率分别为（56.06±2.41）%和（63.77±2.43）%，对牛磺胆酸钠的结合率分别为（53.38±0.93）%和（59.29±0.93）%。纳豆多糖对甘氨胆酸钠结合能力和牛磺胆酸钠结合能力的IC50分别为（2.292±0.175）、（1.249±0.062）mg/mL，显著高于大豆多糖（
P＜0.05)。纳豆多糖的分子质量和糖醛酸含量均高于大豆多糖，可能是纳豆多糖胆酸盐结合能力增强的重要原因。
结论
大豆多糖和纳豆多糖均为含有
-吡喃糖环的酸性杂多糖，其得率分别为（1.83±0.57）%和（2.49±0.54）%。纳豆多糖的糖醛酸含量为大豆多糖的1.18倍。大豆多糖和纳豆多糖的单糖组成种类相似但比例不同，其分子质量分别为5.256、33.532ku。大豆多糖的表面较为粗糙，纳豆多糖表面光滑致密。纳豆多糖的溶水能力是大豆多糖的2.04倍，而大豆多糖的脂肪结合能力为纳豆多糖的2.99倍。纳豆多糖对DPPH和ABTS阳离子自由基的清除能力、FRAP、-淀粉酶的抑制能力和胆酸盐的结合能力优于大豆多糖。纳豆多糖表现出更优的抗氧化、体外降血糖和体外降血脂生物活性。但纳豆芽孢杆菌发酵改变大豆多糖结构的机制尚不明确，多糖结构的官能团变化尚不清楚。在后续研究中需要进一步分离纯化纳豆多糖，对其结构进行表征，探索结构与生物活性的关系。