微波輔助提取Ribes nigrum L.的酸性多糖：結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和生物活性

摘要

采用響應(yīng)面方法（RSM）對(duì)微波輔助提取黑加侖（Ribes nigrum L.）果實(shí)中的多糖（MBP）進(jìn)行了優(yōu)化。在功率（414W）、液料比（31/1 mL/g）和時(shí)間（41分鐘）的最佳條件下，MBP的產(chǎn)量為10.59%（w/w）。使用D4006大孔樹脂和Sepharose-6B柱色譜法進(jìn)行純化后，得到了分子量為1.99×106g/mol的水溶性酸性雜多糖（PMBP）。PMBP具有熱穩(wěn)定性，并表現(xiàn)出良好的流變學(xué)特性。傅里葉變換紅外光譜法、氣相色譜法和 核磁共振分析證實(shí)了PMBP中存在α-、β-吡喃糖和六個(gè)主要的糖苷連接。 PMBP。掃描電子顯微鏡、原子力顯微鏡和X射線衍射研究表明 PMBP是無定形的聚合體，形狀不規(guī)則，多孔，表面光滑。生物活性試驗(yàn)顯示 PMBP具有明顯的抗氧化和降血糖活性。此外，PMBP在動(dòng)力學(xué)上被描述為 是α-淀粉酶和α-葡萄糖苷酶的競(jìng)爭(zhēng)性抑制劑。

關(guān)鍵字。微波輔助提取、多糖、結(jié)構(gòu)、熱學(xué)和流變學(xué)特性、生物活性

簡(jiǎn)介

由于天然來源的多糖具有抗氧化、抗炎、抗病毒、抗癌、降血糖等有益的藥理特性，以及對(duì)神經(jīng)退行性疾病的保護(hù)作用，因此吸引了越來越多的研究關(guān)注（Patel等，2018；Romdhane等，2017；Wang等，2018）。植物來源的多糖具有很強(qiáng)的親水性、高熱穩(wěn)定性、優(yōu)良的流變學(xué)特性和理想的功能特性，這使得它們?cè)诒＝∑泛椭扑幮袠I(yè)有潛在的應(yīng)用（Chen et al., 2019a; Wanget al., 2018; Zhu et al., 2018）。通常情況下，從材料中提取多糖是有效的生物應(yīng)用的第一步，也是bi不可少的一步（Gao等人，2017）。因此，水提取通常需要與其他創(chuàng)新技術(shù)相結(jié)合，如超聲波輔助提?。║AE）、微波輔助提?。∕AE）、加壓水提?。≒WE）和酶輔助提?。‥AE），這些技術(shù)可以促進(jìn)多糖的溶解，使植物細(xì)胞壁發(fā)生生物降解或機(jī)械破壞（Chenet al., 2019b; Gao etal., 2017; He et al., 2018）。在這些技術(shù)中，MAE在多糖提取中引起了重要的研究關(guān)注，因?yàn)樗哂行矢?、選擇性強(qiáng)、時(shí)間短、溶劑用量少、能耗低等優(yōu)點(diǎn)（Dong etal., 2016; Smiderle et al, 一般來說，微波加熱是由溶解離子的離子傳導(dǎo)和極性溶劑的雙極旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的分子摩擦產(chǎn)生的（Chenet al.，2017）。這種快速的內(nèi)部加熱不僅導(dǎo)致更有效和更有選擇性的加熱，也加速了目標(biāo)化合物從材料向周圍的遷移（Han等人，2019；Yuan和Macquarrie，2015）。Donget al.(2016)的研究表明，與加熱回流萃取和UAE相比，MAE顯示出更高的產(chǎn)率和生物活性，用于從川霉菌中提取多糖。此外，與HWE或UAE相比，用MAE提取的獼猴桃多糖的產(chǎn)率高、分子量低、抗氧化活性高，已被報(bào)道（Hanet al, 黑加侖（Ribesnigrum L.）是zhong所周知的具有潛在健康益處的 "超級(jí)水果"，通常被用于生產(chǎn)果醬、果汁和葡萄酒，已進(jìn)行的研究表明，黑加侖的多糖表現(xiàn)出多種藥理特性，如抗氧化、抗腫瘤、抗癌等?？偟膩碚f，與多糖相關(guān)的一個(gè)主要挑戰(zhàn)是與結(jié)構(gòu)多樣性有關(guān)的。從不同來源和不同方法中提取的多糖的結(jié)構(gòu)多樣性。結(jié)構(gòu)特征的變化可能對(duì)多糖的功能特性和生物活性起著重要作用（Gao等，2017；Chenet al.，2019b；He等，2018）。因此，對(duì)黑加侖多糖進(jìn)行表征，包括物理化學(xué)性質(zhì)、熱學(xué)和流變學(xué)性質(zhì)、結(jié)構(gòu)特征和生物活性，對(duì)于估計(jì)其潛在的應(yīng)用和豐富黑加侖多糖的基礎(chǔ)研究是必要的。 此外，在優(yōu)化條件下提取的黑加侖多糖的特征被先進(jìn)的分析工具評(píng)估，包括氣相色譜法（GC）、高效液相色譜法（HPLC）。傅里葉變換紅外光譜（FT-IR）、核磁共振（NMR）、熱重分析（TGA）、差示掃描量熱法（DSC）、X射線衍射（XRD）、掃描電子顯微鏡（SEM）和原子力顯微鏡（AFM）。 最后，其抗氧化活性、α-淀粉酶和α-葡萄糖苷酶抑制活性。

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微波輔助提取MBP

將等量的黑加侖水果勻漿（10.00克）與去離子水按一定范圍的液料比混合。(10:1-50:1 mL/g)。混合物在計(jì)算機(jī)雙控微波消解儀（XH-800C，北京祥鵠科技發(fā)展有限公司，北京，中國(guó)）中在不同的微波功率（ 200-600W）下進(jìn)行不同時(shí)間（20-60分鐘）的提取溫度為30°C。微提取后毫升，濃縮，并通過加入絕對(duì)乙醇沉淀到70%（v/v）的最 終 濃度，然后在4°C下保存過夜。通過真空抽 濾 將 沉淀物從懸浮液中分離出來。隨后，將獲得的沉淀物溶解在去離子水中，用3500 Da cutoff的膜對(duì)去離子水進(jìn)行透析72小時(shí)。另外還進(jìn)行了HWE和UAE，以便與MAE進(jìn)行比較。HWE的提取條件如 下 ： 溫 度80°C， 時(shí) 間2 小 時(shí) ， 液 料 比 30 ： 1（ mL/g） （ Xu 等 人 ，2018d）。UAE在超聲波清洗機(jī)上操作（SB-800 DTD，寧波科恩茲生物科技有限公司，寧波，中國(guó)）。超聲波功率、提取溫度、時(shí)間和液料比分別設(shè)定為410W、30°C、40分鐘和30:1（mL/g）。隨后的操作與上面提到的相同。

總結(jié)
在本研究中，通過MAE和柱色 譜 法 純化，從黑加侖果實(shí)中分離出了一種新型的酸性水溶性多糖。RSM分析表明，液料比和微波功率對(duì)多糖產(chǎn)量有明顯的影響。PMBP被描述為一種均勻的異質(zhì)多糖，由半乳糖醛酸、鼠李糖、阿拉伯糖、甘露糖、葡萄糖和半乳糖組成，摩爾分?jǐn)?shù)為6.55%，17.52 %，51.43 %，8.20 %，5.35 %和10.92 %。PMBP中有6個(gè)主要 的 糖 殘 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表現(xiàn)出良好的熱穩(wěn)定性和流變性能，這使得它適合作為食品工業(yè)的增稠劑和膠凝劑。此外，PMBP還表現(xiàn)出明顯的ABTS自由基清除、DNA損傷保護(hù)、α-淀粉酶和α-葡萄糖苷酶抑制活性。這些結(jié) 果
表明，PMBP可能在制藥和功能食品行業(yè)具有潛在的價(jià)值。