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微波辅助提取Ribes nigrum L.的酸性多糖:结构特点和生物活性

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实验结果/结论
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微波辅助提取Ribes nigrum L.的酸性多糖:

结构特点和生物活性


微信图片_20220920150625.jpg

摘要

采用响应面方法(RSM)对微波辅助提取黑加仑(Ribes
nigrum L.)果实中的多糖(MBP)进行了优化。在功率(414W)、液料比(31/1
mL/g)和时间(41分钟)的最佳条件下,MBP的产量为10.59%(w/w)。使用D4006大孔树脂和Sepharose-6B柱色谱法进行纯化后,得到了分子量为1.99×106g/mol的水溶性酸性杂多糖(PMBP)。PMBP具有热稳定性,并表现出良好的流变学特性。傅里叶变换红外光谱法、气相色谱法和
核磁共振分析证实了PMBP中存在α-、β-吡喃糖和六个主要的糖苷连接。 PMBP。扫描电子显微镜、原子力显微镜和X射线衍射研究表明
PMBP是无定形的聚合体,形状不规则,多孔,表面光滑。生物活性试验显示 PMBP具有明显的抗氧化和降血糖活性。此外,PMBP在动力学上被描述为
是α-淀粉酶和α-葡萄糖苷酶的竞争性抑制剂。


关键字。微波辅助提取、多糖、结构、热学和流变学特性、生物活性


简介

由于天然来源的多糖具有抗氧化、抗炎、抗病毒、抗AI、降血糖等有益的药理特性,以及对神经退行性疾病的保护作用,因此吸引了越来越多的研究关注(Patel等,2018;Romdhane等,2017;Wang等,2018)。植物来源的多糖具有很强的亲水性、高热稳定性、优良的流变学特性和理想的功能特性,这使得它们在保健品和制药行业有潜在的应用(Chen
et al., 2019a; Wanget al., 2018; Zhu et al.,
2018)。通常情况下,从材料中提取多糖是有效的生物应用的第一步,也是必不可少的一步(Gao等人,2017)。因此,水提取通常需要与其他创新技术相结合,如超声波辅助提取(UAE)、微波辅助提取(MAE)、加压水提取(PWE)和酶辅助提取(EAE),这些技术可以促进多糖的溶解,使植物细胞壁发生生物降解或机械破坏(Chenet
al., 2019b; Gao etal., 2017; He et al.,
2018)。在这些技术中,MAE在多糖提取中引起了重要的研究关注,因为它具有效率高、选择性强、时间短、溶剂用量少、能耗低等优点(Dong
etal., 2016; Smiderle et al,
一般来说,微波加热是由溶解离子的离子传导和极性溶剂的双极旋转产生的分子摩擦产生的(Chenet
al.,2017)。这种快速的内部加热不仅导致更有效和更有选择性的加热,也加速了目标化合物从材料向周围的迁移(Han等人,2019;Yuan和Macquarrie,2015)。Donget

al.(2016)的研究表明,与加热回流萃取和UAE相比,MAE显示出更高的产率和生物活性,用于从川霉菌中提取多糖。此外,与HWE或UAE相比,用MAE提取的猕猴桃多糖的产率高、分子量低、抗氧化活性高,已被报道(Hanet
al, 黑加仑(Ribesnigrum L.)是众所周知的具有潜在健康益处的
"超级水果",通常被用于生产果酱、果汁和葡萄酒,已进行的研究表明,黑加仑的多糖表现出多种药理特性,如抗氧化、抗肿瘤、抗AI等。总的来说,与多糖相关的一个主要挑战是与结构多样性有关的。从不同来源和不同方法中提取的多糖的结构多样性。结构特征的变化可能对多糖的功能特性和生物活性起着重要作用(Gao等,2017;Chenet

al.,2019b;He等,2018)。因此,对黑加仑多糖进行表征,包括物理化学性质、热学和流变学性质、结构特征和生物活性,对于估计其潜在的应用和丰富黑加仑多糖的基础研究是必要的。

此外,在优化条件下提取的黑加仑多糖的特征被先进的分析工具评估,包括气相色谱法(GC)、高效液相色谱法(HPLC)。傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、核磁共振(NMR)、热重分析(TGA)、差示扫描量热法(DSC)、X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和原子力显微镜(AFM)。
最后,其抗氧化活性、α-淀粉酶和α-葡萄糖苷酶抑制活性。



微波辅助提取MBP

将等量的黑加仑水果匀浆(10.00克)与去离子水按一定范围的液料比混合。(10:1-50:1
mL/g)。混合物在计算机双控微波消解仪(XH-800C,北京祥鹄科技发展有限公司,北京,中国)中在不同的微波功率(
200-600W)下进行不同时间(20-60分钟)的提取温度为30°C。微提取后毫升,浓缩,并通过加入绝对乙醇沉淀到70%(v/v)的最 终
浓度,然后在4°C下保存过夜。通过真空抽 滤 将 沉淀物从悬浮液中分离出来。随后,将获得的沉淀物溶解在去离子水中,用3500 Da
cutoff的膜对去离子水进行透析72小时。另外还进行了HWE和UAE,以便与MAE进行比较。HWE的提取条件如 下 : 温 度80°C, 时
间2 小 时 , 液 料 比 30 : 1( mL/g) ( Xu 等 人,2018d)。UAE在超声波清洗机上操作(SB-800
DTD,宁波科恩兹生物科技有限公司,宁波,中国)。超声波功率、提取温度、时间和液料比分别设定为410W、30°C、40分钟和30:1(mL/g)。随后的操作与上面提到的相同。


总结

在本研究中,通过MAE和柱色 谱 法
纯化,从黑加仑果实中分离出了一种新型的酸性水溶性多糖。RSM分析表明,液料比和微波功率对多糖产量有明显的影响。PMBP被描述为一种均匀的异质多糖,由半乳糖醛酸、鼠李糖、阿拉伯糖、甘露糖、葡萄糖和半乳糖组成,摩尔分数为6.55%,17.52
%,51.43 %,8.20 %,5.35 %和10.92 %。PMBP中有6个主要 的 糖 残 基 , 包 括
→2)-α-L-Rhap-(1→, →3)-α-L-Araf-(1→, →4)-α-D-GalAp-(1→, →4)-β-D-Manp-(1→,
→6)-β-D-Galp-(1→, →3, 和
6)-β-D-Glcp-(1→。此外,PMBP表现出良好的热稳定性和流变性能,这使得它适合作为食品工业的增稠剂和胶凝剂。此外,PMBP还表现出明显的ABTS自由基清除、DNA损伤保护、α-淀粉酶和α-葡萄糖苷酶抑制活性。这些结
果表明,PMBP可能在制药和功能食品行业具有潜在的价值。






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