多花黄精多糖提取纯化、结构表征及其体外益生活性研究
作者单位:南昌大学
学位级别:硕士
导师姓名:余强
授予年度:2023年
学科分类:0832[工学-食品科学与工程(可授工学、农学学位)] 08[工学] 083201[工学-食品科学]
主 题:多花黄精多糖 分离纯化 结构表征 抗氧化活性 体外益生活性
摘 要:多花黄精(Polygonatum cyrtonema Hua,PCH)为黄精属草本植物中的基源植物之一,也是我国丰富的食药两用中草药资源,具有较高的营养和经济价值。现代药理学研究表明,多花黄精不仅具有降血糖血脂、抗癌、抗炎抑菌等功效,还可以起到抗疲劳、免疫调节、抗衰老等药理作用。这与多花黄精根茎中多糖、皂苷、黄酮等丰富的功能成分有关。多糖是一类结构复杂多样的天然高分子碳水化合物,也是多花黄精中的主要活性成分。目前关于多花黄精多糖(Polygonatum cyrtonema Hua polysaccharides,PCP)的研究主要集中在提取工艺的优化、结构性质的表征和生物活性探究方面,关于多花黄精多糖纯组分的结构鉴定研究较少。此外,对于多花黄精多糖的生物活性研究,大多关注于免疫调节、抗氧化、抗肿瘤等功效,但缺乏对其肠道健康效应方面的探讨。本文以多花黄精为研究对象,采用水提醇沉法提取得到多花黄精多糖,对其分离纯化、结构特性、体外抗氧化及益生活性进行系统研究。旨在为多花黄精多糖的结构特性研究提供更多信息,也为黄精资源的开发利用奠定理论基础。主要研究内容如下:(1)多花黄精资源的质量评价。以五种不同来源多花黄精为原料,通过水提醇沉法制备黄精多糖,对其结构性质和抗氧化活性进行初步探究。结果发现,五种多花黄精的多糖含量在7.63%~16.78%质量分数范围内,相互间有显著性差异(p0.05),且产自江西铜鼓黄精的多糖含量最高(16.78%)。五种多花黄精多糖均为杂多糖,单糖组成以果糖为主,均具有典型糖类吸收峰。此外,五种多花黄精多糖在2~10 mg/m L的浓度范围内具有一定抗氧化能力,且呈现剂量依赖性,其中江西铜鼓多花黄精多糖的抗氧化活性最好。(2)铜鼓多花黄精多糖的分离纯化。采用分级醇沉法从铜鼓多花黄精中分离纯化得到三个多糖组分(PCP-50%、PCP-70%和PCP-80%),对其基本理化性质进行分析。结果表明:PCP-80%组分得率最高(10.33±0.11%),总糖含量为(88.96±0.60%),糖醛酸和蛋白质含量较少。分子量结果说明PCP-50%和PCP-70%为杂多糖,而PCP-80%组分为均一纯多糖,且相对分子质量为4.1 k Da。此外,PCP-80%具有较高的相对结晶度和较好的热稳定性。(3)PCP-80%组分的结构特性解析。通过离子色谱、FT-IR、甲基化处理和NMR等仪器和方法对多花黄精多糖均一组分PCP-80%进行了结构解析。结果发现,PCP-80%具有多糖化合物的特征官能团,同时含有吡喃糖和呋喃糖,微观形貌呈表面光滑的不规则多孔片状结构。单糖组成结果表明PCP-80%由果糖和葡萄糖组成,比例为15:1。PCP-80%的糖链主要有T-Glcp-(1→、→6)-Fruf-(2→、→4)-Glcp-(1→、→2)-Fruf-(1→和→1,6)-Fruf-(2等结构片段,其中→6)-Fruf-(2→的含量最高,为31.35%。NMR进一步证实了PCP-80%可能是以→6)-Fruf-(2→为主链。(4)PCP-80%组分的抗氧化及体外益生活性研究。体外实验分析PCP-80%的抗氧化活性,并基于体外模拟结肠发酵模型探究多花黄精多糖均一组分PCP-80%对SCFAs产量和肠道微生物群落结构的影响。结果发现,PCP-80%对DPPH自由基、羟自由基和ABTS自由基有一定的清除能力,且对ABTS自由基的清除作用最强。PCP-80%能够显著影响的p H值,并有效促进乙酸、丙酸和正丁酸等SCFAs的产生。此外,PCP-80%可以作为碳源提高肠道微生物中Megamonas、Bifidobacterium和Phascolarctobacterium等有益菌属的相对丰度,从而表现出益生活性。