目前国内外公认的有显著生理作用的短链果寡糖是指在蔗糖分子的多糖残基上连接1~3个多糖分子而形成的蔗果三糖（GF2）、蔗果四糖（GF3）和蔗果五糖（GF4）及其混合物，在欧洲市场能购买到的一般也是聚合度小于8的果寡糖。
国内外商品化生产果寡糖的方法有两种，一是以蔗糖为原料，酶法合成果寡糖。
该法所生产的果寡糖是短链寡糖，通常是蔗果三糖（GF2）、蔗果四糖（GF3）和蔗果五糖（GF4）的混合物，统称蔗果低聚糖。
二是酶法水解菊糖或含菊糖的植物。
这样制备的果寡糖实际上是非均一的、聚合度不同的果寡糖的混合物。
牛蒡低聚多糖（GF13）牛蒡根部含有丰富的菊糖。
山东大学生命科学学院陈靠山教授领导的实验室已经在牛蒡根中分离纯化得到一种均一性糖，分子量为2，134Da，由12个呋喃型的多糖以β（2→1）糖苷键相连，末端1个吡喃型葡萄糖以α-（1→2）糖苷键连接在多糖上的线性直链结构，是一种聚合度为13的菊糖构型的低聚多糖，命名为牛蒡低聚多糖（GF13）。
图2-1牛蒡低聚多糖（GF13）的分子结构
牛蒡低聚多糖（GF13）的聚合度大于10，按照传统的定义不属于低聚糖，但是其聚合度小于多糖（ 聚糖），因此称之为低聚多糖。
也正是因为其独特的分子结构，使其具有低聚糖和多糖的双重特点,具有其独特的功能。
实验证实，牛蒡低聚多糖能促进植物的生长，是一种植物诱导子。
在对植物进行免疫活性诱导实验时发现，聚合度在10~15之间的寡糖诱导活性最高，同时，具有专一性结构是寡糖分子发挥诱导作用的关键。
牛蒡低聚多糖聚合度恰好在最高诱导活性范围内，并且具有高度专一的分子结构，因此是最具免疫诱导活性的物质之一。
寡糖在农业上的应用报道最多的是几丁寡糖和壳寡糖，几丁寡糖和壳寡糖能调节植物基因的关闭与开放，促进植物细胞活化、刺激植物生长，是优良的植物生长调节剂；还能促进根茎的发育，增加作物的抗性，提高作物的产量和品质。
但几丁寡糖和壳寡糖是几丁质或壳聚糖部分降解的产物，是寡聚乙酰氨基葡萄糖或寡聚氨基葡萄糖，在生产过程中分子量和聚合度不易控制，且价格比较昂贵，影响了其大规模的推广使用。
下面通过对黄瓜枯萎病诱导防效说明牛蒡低聚多糖作为植物免疫诱导子的高效性。
见下图：
图2-2牛蒡低聚多糖和壳寡糖诱导黄瓜对枯萎病的抗性比较
从上图实验数据看，牛蒡低聚多糖（黄线）组对植株免疫的有效诱导时间是对照组以及壳寡糖（粉线）组的一倍，并且病情指数远远小于对照组和壳寡糖组。
通过本实验证明了寡糖作为免疫诱导物质其分子结构（聚合度）以及专一性（或均一性）是发挥其生物学功能的关键因素。
另外，此实验还说明在某些生物学功能方面，牛蒡低聚多糖优于壳寡糖，可以作为壳寡糖的替代品。
另外，资料表明牛蒡低聚多糖对动物是一种功能性物质,活性非常广泛。
三牛蒡低聚多糖动物领域功能实验研究
第一部分牛蒡低聚多糖免疫活性以及抗肿瘤功能的研究
（一）牛蒡低聚多糖体外给药对免疫细胞功能的影响
本实验通过对牛蒡低聚多糖的体外免疫活性的研究,探讨牛蒡低聚多糖对免疫系统主要的效应细胞淋巴细胞和巨噬细胞活性的影响,
1．牛蒡低聚多糖对小鼠脾细胞增殖作用的影响
表1牛蒡低聚多糖对小鼠脾淋巴细胞体外增殖活性的影响（n=3）
treatment
Concentration
（μg/ml）
Proliferationresponse
control
0.101±0.0014
Burdockoligosaccharide
25
0.1153±0.0150
50
0.1147±0.0110
100
0.1150±0.0061
500
0.1193±0.0114
1000
0.1287±0.0110*
Dateareexpressedasthemean±SEM.
Significantlydifferentfromthecontrol:
*p<0.05,**p<0.01
淋巴细胞增殖反应是反映淋巴细胞活化和功能的重要指标（林学颜等，2000）。
实验结果表明，牛蒡低聚多糖在体外能提高小鼠脾淋巴细胞的增殖活性，说明牛蒡低聚多糖在一定浓度范围内具有刺激淋巴细胞增殖的有丝分裂源活性。
2．牛蒡低聚多糖对小鼠腹腔巨噬细胞酸性磷酸酶活性的影响
巨噬细胞是机体免疫系统的一种重要的免疫细胞，不仅具有很强的吞噬功能，而且是主要的抗原提呈细胞，在非特异性和特异性免疫应答均起关键作用（Kietal，2002）。
酸性磷酸酶是活化的巨噬细胞产生的一种溶酶体酶，也反应了巨噬细胞的吞噬功能。
实验结果表明，牛蒡低聚多糖能明显促进巨噬细胞酸性磷酸酶的活性。
牛蒡低聚多糖作用使巨噬细胞酸性磷酸酶活性的显著提高，提示了牛蒡低聚多糖能显著增强巨噬细胞吞噬和清除异物颗粒的能力，也说明了其吞噬功能的增强。
结论
牛蒡低聚多糖对淋巴细胞的增殖作用和刺激巨噬细胞的吞噬活性的功能，说明其可作为一种潜在的生物反应调节剂（Biologicalresponsemodifier，BRM），在机体的免疫反应中起作用，通过刺激淋巴细胞和巨噬细胞的作用来帮助整个免疫系统活化（Sutoetal,1994）。
（二）牛蒡低聚多糖体内给药对小鼠免疫功能的影响
机体的免疫保护作用由体液免疫和细胞免疫来提供。
通过牛蒡低聚多糖体内给药对小鼠巨噬细胞的吞噬活性、脾细胞分泌抗体、脾淋巴细胞增殖能力的影响的研究，牛蒡低聚多糖对小鼠体液和细胞免疫反应的作用。
本实验分别对正常小鼠、荷瘤小鼠以及环磷酰胺致免疫低下小鼠的免疫功能进行了研究。
1．牛蒡低聚多糖体内给药对正常小鼠免疫功能的影响
１.1牛蒡低聚多糖对正常小鼠巨噬细胞产生NO的影响
NO，是重要的免疫调节因子，是一个具有自由基性质的生物信息分子和效应分子，具有多种生物学功能。
巨噬细胞内存在诱导型的NO合成酶，可被多种因素诱导产生，合成NO，起到杀伤多种病原体及肿瘤细胞的作用。
实验表明，牛蒡低聚多糖连续给药7天可显著增强正常小鼠巨噬细胞产生NO的活性。
１.2牛蒡低聚多糖对正常小鼠巨噬细胞酸性磷酸酶活性的影响
吞噬是巨噬细胞的典型功能之一，巨噬细胞吞噬异物颗粒后形成吞噬体，通过包括酸性磷酸酶在内的溶解酶消化异物颗粒。
酸性磷酸酶的活性影响巨噬细胞清除异物的能力。
表2牛蒡低聚多糖对正常小鼠巨噬细胞酸性磷酸酶活性的影响（n=6）
EffectofBurdockoligosaccharideonacidphosphataseactivityinperitonealmacrophagesofnormalmice（n=6）
treatment
dose
（mg/kg）
Acidphosphatase
activity
control
0.2520±0.0571
Burdockoligosaccharide
100
0.2030±0.0301
250
0.4945±0.0839**
500
0.5288±0.1952**
1000
0.3198±0.1619
Dateareexpressedasthemean±SEM.
SignificantlydifferentfromtheLPS-stimulatedcontrol:
*p<0.05,**p<0.01
结果表明，牛蒡低聚多糖能显著影响小鼠巨噬细胞酸性磷酸酶的活性。
1.3 牛蒡低聚多糖对正常小鼠巨噬细胞吞噬活性的影响
巨噬细胞是机体免疫系统的一种重要的免疫细胞，吞噬活性是巨噬细胞对入侵抗原的第一步反应，同时巨噬细胞又是主要的抗原提呈细胞，在特异性免疫应答的诱导和调节中起关键作用。
巨噬细胞吞噬中性红实验反映了巨噬细胞的吞噬活性。
另外活化的巨噬细胞还可通过释放一些细胞因子间接发挥抗肿瘤效应及免疫调节作用，活化的巨噬细胞可分泌多种生物活性物质。
结果表明，牛蒡低聚多糖能显著影响小鼠巨噬细胞吞噬活性。
结论
牛蒡低聚多糖在体内与其在体外实验的结果相符，能明显提高小鼠巨噬细胞的吞噬活性，能明显增强小鼠巨噬细胞酸性磷酸酶的活性，能提高LPS刺激的巨噬细胞NO产生量，进一步证明其可作为一种生物反应调节剂（Biologicalresponsemodifier，BRM），在机体的免疫反应中起作用，通过刺激淋巴细胞和巨噬细胞的作用来帮助整个免疫系统活化（Sutoetal,1994）。
2牛蒡低聚多糖的抗肿瘤活性及其对荷瘤小鼠免疫功能的影响
2.1牛蒡低聚多糖对小鼠S180肉瘤的抑制作用
实验结果显示，牛蒡低聚多糖后给药，初步显示出肿瘤活性，抑瘤率为19.01％。
牛蒡低聚多糖预给药，不同剂量组抑瘤率明显均增高，低剂量组（250和500mg/kg/day）的抑瘤率为24.26和25.53％左右，而高剂量组达到33.14％。
2.2牛蒡低聚多糖预给药对荷瘤小鼠的免疫活性的影响
牛蒡低聚多糖对荷瘤小鼠的免疫刺激作用通过荷瘤小鼠巨噬细胞的吞噬活性和NO产生量来评价。
与荷瘤小鼠对照组相比，牛蒡低聚多糖给药组能明显提高小鼠巨噬细胞吞噬中性红的能力和增加产生NO的量，表明牛蒡低聚多糖体内给药能增强小鼠的巨噬细胞的吞噬功能和产生NO的能力。
2.3.牛蒡低聚多糖对环磷酰胺致免疫低下小鼠免疫功能的影响
环磷酰胺是一种烷化类的免疫抑制剂,可杀伤淋巴细胞,抑制免疫反应。
环磷酰胺所致免疫低下模型小鼠的B淋巴细胞产生抗体的能力、T淋巴细胞的增殖能力以及巨噬细胞的吞噬功能等均低于正常小鼠。
实验证明，牛蒡低聚多糖对小鼠受抑制的细胞免疫和体液免疫功能都有较好的恢复作用。
牛蒡低聚多糖对环磷酰胺致免疫低下小鼠B淋巴细胞产生抗体的能力、T淋巴细胞的增殖能力以及巨噬细胞的吞噬功能均有明显提高作用，说明牛蒡低聚多糖能对低下的免疫功能有增强作用。
由于环磷酰胺等免疫抑制药物常作为抗肿瘤药物应用于肿瘤病人，引起病人的免疫力进一步下降。
牛蒡低聚多糖对免疫低下功能的增强作用，说明此药将有希望作为环磷酰胺化疗的辅助药物，其增强抗肿瘤活性在免疫化疗中有相当好的前景。
应用免疫调节剂提高患者的免疫功能，防止化疗和放疗对免疫系统的损伤，有利于提高疗效。
结论
通过牛蒡低聚多糖体外、体内给药对免疫细胞功能的影响研究表明，牛蒡低聚多糖具有显著的免疫增强作用，其作用机制可能与促进淋巴细胞增殖及增强巨噬细胞的活性有关，从而产生显著的免疫调节作用和BRM（Biologicalresponsemodifier）活性。
这一结果为应用牛蒡低聚果糖防治肿瘤等免疫缺陷性疾病莫定了理论基础，并为其药品开发提供了前景。
第二部分牛蒡低聚多糖抗疲劳作用的研究
人类为了生存就必须从事各种体力或者脑力劳动，体力劳动强度过大或持续性体力付出必然会出现肌肉疲劳。
现代社会紧张的生活节奏以及来自生活、工作、学习、环境等方面的压力所造成的紧张应激也引起疲劳。
疲劳已经成为现代人类生存的普遍问题。
引起疲劳的原因比较复杂，主要原因是机体在剧烈运动时，因氧供应不足，机体便进行无氧呼吸供能，糖酵解产生的乳酸及H+的积累造成细胞pH值下降，导致疲劳；剧烈运动时，蛋白质及氨基酸的分解代谢也增强，氨基酸经过脱氨基作用被氧化，氨基则生成尿素，使血尿素含量增加，也是导致疲劳的原因。
血乳酸及血尿素氮是肌肉酸痛感的主要原因。
因此血乳酸及血尿素氮水平的高低是判断机体疲劳的重要指标，运动后血乳酸及血尿素清除越快疲劳消除的越快，应此抗疲劳的效果越明显。
下面是皖南医学院药学系提供的实验数据。
1牛蒡低聚多糖对小鼠游泳时间的影响的实验
表1牛蒡菊糖对小鼠游泳时间的影响
Table1TheeffectofBOSontheswimmingtimeofmice（x土s）
组别动物只数给药剂量游泳时间（min）
Groupndoseswimmingtime
NC10218±33.58
BOS
10100mg·kg-1d-1237±35.82a
BOS
10200mg·kg-1d-1255±49.08b
BOS
10400mg·kg-1d-1286±49.79C
F=4.78（f3,36）;a:
P＞0.05;b：
P＜0.05;c:
P＜0.01,comparedwiththeNC.
由表1结果可看出，各剂量给药组的游泳时间均长于NC组。
除BOS
试验组外，BOS
，BOS
组的游泳时间与对照组比均达到统计学上的的显著水平（P＜0.05;P＜0.01），分别比NC组的游泳时间延长了17%和31%。
表明BOS可以提高小鼠的运动耐力，具有抗疲劳作用。
2牛蒡菊糖对小鼠耐缺氧时间的影响
表2牛蒡菊糖对小鼠耐缺氧时间的影响
Table2TheeffectofBOSonsurvivaltimeunderhypoxiainmice（x土s）
组别动物只数给药剂量耐缺氧时间（min）
Groupndosesurvivaltime
NC1021.6±2.12
BOS
10100mg·kg-1d-123.6±3.44a
BOS
10200mg·kg-1d-125.1±2.99b
BOS
10400mg·kg-1d-124.9±2.65b
a：
P＜0.05;b:
P＜0.01,comparedwiththeNC.
由试验结果可知（表2），牛蒡低聚多糖组小鼠的耐缺氧时间分别比对照组延长了9.3%，16.2%，15.3%，均达到统计学上的显著水平（P＜0.05;P＜0.01）。
3牛蒡菊糖对对小鼠血乳酸水平的影响
表3牛蒡菊糖对小鼠血乳酸水平的影响
Table3TheeffectofBOSonLACcontentinswimmingmice（x土s）
组别动物只数beforeswimming25minafterswimming50minafterswimming
Groupn（mmol/L）（mmol/L）（mmol/L）
NC1020.33±1.7650.81±1.9842.87±2.98
BOS
1019.16±1.5945.87±2.31a34.83±2.18b
BOS
1018.69±2.0339.46±2.09b28.69±2.21b
BOS
1018.88±1.7538.32±2.42b24.31±2.58b
a：
P＜0.05;b:
P＜0.01,comparedwiththeNC.
由表3的结果表明，游泳前，各剂量组的LAC含量与NC比无差异；游泳25min后，牛蒡低聚多糖三个实验组的LAC含量均明显低于NC组（P＜0.05；P＜0.01）；而游泳50min后，各剂量组的LAC含量与NC组比降低更加明显（P＜0.01）。
4牛蒡菊糖对对小鼠血尿素水平的影响
表4牛蒡菊糖对小鼠血尿素氮水平的影响
Table4TheeffectofBOSonBUNcontentinswimmingmice（x土s）
组别动物只数beforeswimming50minafterswimming
Groupn（mmol/L）（mmol/L）
NC105.38±0.998.45±0.76
BOS
105.75±0.967.86±0.89a
BOS
105.32±1.016.25±1.02b
BOS
105.27±0.935.99±0.77b
a：
P＜0.05;b:
P＜0.01,comparedwiththeNC.
结果显示（表4）静息期时各剂量组和对照组小鼠血尿素氮含量无差别，剧烈运动（游泳60min）50min后，对照组小鼠血尿素氮含量增加57%，显著高于各剂量组（P＜0.05；P＜0.01）。
以上实验证明，服用牛蒡低聚多糖的小鼠比对照组（未服用牛蒡低聚多糖）的小鼠游泳时间由218分钟增加到286分钟，增加了31％，在耐缺氧时间上增加了15.3%，。
从产生疲劳感的物质看，在剧烈运动过程中，对照组血尿素增加了57％，而牛蒡低聚多糖组血尿素只增加了13.6％；对照组乳酸增加了110.8％而牛蒡低聚多糖组乳酸只增加了28.7％；运动后疲劳物质的含量，牛蒡低聚多糖组的血乳糖平均含量是对照组的68％，血尿素氮平均含量是对照组的79％。
由此可以看出，服用牛蒡低聚多糖后可以明显提高机体耐缺氧能力和提供能量的能力，运动时疲劳物质大大减少，运动后产生的疲劳物质能迅速消退。
由此可以说牛蒡低聚多糖有非常显著的抗疲劳作用。
第三部分牛蒡低聚多糖净化血液功能的研究
牛蒡低聚多糖分子量为2，134Da，是一种聚合度为13的菊糖构型的低聚果糖，溶解后具有吸附功能，有类似可溶性膳食纤维的功能。
降低血糖
牛蒡低聚多糖能刺激胰岛素分泌，改善末梢组织对胰岛素的敏感性，降低人体对胰岛素的需求量，调节糖尿病患者的血糖水平，对糖尿病有一定的预防作用，尤其对胰岛素依赖型糖尿病效果明显。
其稳定食后血糖水平的作用机理，主要是延缓和降低机体对葡萄糖的吸收速度和数量。
在肠内形成胶基层，使葡萄糖通过肠腔进入上皮细胞的速度下降，葡萄糖的吸收速率也随之下降，同时牛蒡低聚多糖的摄入，减缓了胃排空速度，也影响了小肠对葡萄糖的吸收。
牛蒡低聚多糖的持水性和膨胀性，能促进肠道蠕动，减少食物消化和吸收的时间，因而影响小肠对葡萄糖的吸收。
这些因素的共同作用使降低了血糖。
降低胆固醇
胆固醇是人体不可缺少的结构成分，既是生物膜的组成成分又是合成胆酸、类固醇激素以及维生素D的重要活性物质前体。
然而高胆固醇血症也是动脉硬化的重要病因。
血中胆固醇主要来自食物和体内合成。
其分解代谢途径是转化为胆酸。
胆固醇和胆酸主要经粪便排出体外。
牛蒡低聚多糖有四条降低胆固醇的途径：
1增加食物粘度，使胆固醇不易到达消化道粘膜而减少了其吸收。
2吸附肝脏分泌的胆酸，促进胆酸排出体外，进入肝脏的胆酸减少，肝脏中胆酸降低，胆固醇转化为胆酸的速度加快。
这个过程阻碍了胆酸的肠肝循环最终导致血清和肝脏胆固醇水平下降。
3吸附食物中的胆固醇，排出体外，因此经肠道吸收的胆固醇也下降。
4在结肠内发酵产生短链脂肪酸，，其中丙酸盐可以抑制体内胆固醇的合成。
因此对高血压、心脏病、动脉硬化的有预防和治疗作用。
牛蒡低聚多糖能阻碍无机盐在肠道内吸收，使其随粪便排出体外，因而有降低血压的作用。
润肠通便，减少毒素进入血液，保护肝脏
牛蒡低聚多糖能保持肠壁水分，增加肠腔内容物的水分和酸度，同时双歧杆菌在肠壁形成菌膜保护屏障，从而加快肠蠕动而产生排便反射，是没有任何毒副作用的安全排毒方式，排毒功效显著、稳定而持久。
肠道内有害细菌产生很多有毒代谢产物如吲哚、甲酚，胺等，需要进入血液后，经肝脏解毒，如果这些物质在肝脏中不能被及时解毒，可导致肝功能紊乱。
由于有益菌能抑制有害菌的生长，从而抑制了这些毒物的产生，同时产生的有机酸还能将有毒的胺进行转化，缓解肝脏解毒压力，减少毒素对肝脏的损害，对防治肝病有重要意义。
另外，低聚多糖能吸附乙醇和脂肪，加速乙醇和脂肪的外排，减少肠道对乙醇和脂肪的吸收，因此对酒精肝、脂肪肝以及体胖症有预防作用。
第四部分牛蒡低聚多糖促进矿物质吸收功能的研究
牛蒡低聚多糖能明显促进矿物质吸收和增加骨矿密度。
VandenHeuvel等用稳定性同位素技术研究了摄入15克低聚果糖后对12名青少年钙吸收的影响，钙的吸收百分率从48.7％+-16.4％（安慰剂）上升到60.1％+-17.2％，钙的吸收率增加了20％。
这是因为低聚果糖具有膳食纤维结合矿物离子的作用，在胃肠中形成低聚糖－矿物质络合物，到达大肠后，随着低聚多糖被双歧杆菌等微生物发酵分解，同时释放出矿物质，使之更容易被肠道微生物吸收。
另外，低聚多糖分解产生的短链脂肪酸（主要是醋酸和乳酸，个数比是3：
2）降低了肠道pH值，增加了矿物质的溶解，使之更容易吸收。
发酵产生的丁酸，能促进结肠上皮细胞的增殖，增加钙的吸收能力。
摄入一定量的牛蒡低聚多糖能促进矿物质特别使磷酸钙的吸收，促进钙在骨骼的沉积，防止或者延缓婴幼儿、更年期女性和老年人发生骨质疏松症。
另外，由于饮食结构不合理，地球大气层污染严重，人们户外接受紫外线照射的时间和机会正逐渐减少，体内维生素D合成减少，造成缺钙人群增多，因此，多吸收20％的钙，有非常重要的意义。
第五部分牛蒡低聚多糖调节肠道微生态功能的研究
现有的研究表明，牛蒡低聚多糖具有益生素的功能，在人的肠道能选择性地刺激双歧杆菌的生长繁殖。
牛蒡低聚多糖被摄入糖后，其β（2→1）连接的糖苷键不能被人消化道里的消化酶（如α-糖苷酶、异麦芽糖酶、蔗糖α-糖苷酶等，只能特异性地作用于α-糖苷键）等水解，因此进食后这些组分将以不被消化的形式从上消化道进入回肠。
在大鼠和人的研究中已证实这一点。
应用回肠造口术模型可证实小肠营养物，尤其是碳水化合物的排泄。
实验发现86-88％的牛蒡低聚多糖在回肠被回收，证实了菊糖和果寡糖在小肠确实是不被消化的（Coudrayetal，1997）。
研究发现，双歧杆菌的增殖导致拟杆菌、棱形杆菌（fusobacteria）梭菌（clostridia）的数量明显减少（Gibsonetal，1995）。
因此，牛蒡低聚多糖菊糖的益生素作用是由于双歧杆菌通过抑制有害菌的生长繁殖来改变肠道内环境，对宿主的健康产生有益的作用。
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