珊瑚菌多糖RBP-Ⅰ的結構及抗氧化活性分析

董 芳,顏盛繁,高呈琳,陳 健，*

(1.華南理工大學輕工與食品學院,廣東廣州 510640;2.廣州時代食品與生命健康研究有限公司,廣東廣州 510670)

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珊瑚菌多糖RBP-Ⅰ的結構及抗氧化活性分析

董 芳1,顏盛繁2,高呈琳1,陳 健1，*

(1.華南理工大學輕工與食品學院,廣東廣州 510640;2.廣州時代食品與生命健康研究有限公司,廣東廣州 510670)

珊瑚菌經熱水浸提分離得到粗多糖,純化后得到珊瑚菌多糖RBP-Ⅰ,采用凝膠滲透色譜測定其分子量,并結合Sephadex G-100層析柱鑒定其純度。利用苯酚-硫酸法測定糖含量,碘-碘化鉀法判定是否含有淀粉,考馬斯亮藍G-250法測蛋白含量,硫酸-咔唑法測糖醛酸含量。采用紅外光譜掃描、氣相色譜分析其結構及單糖組成。結果表明,RBP-Ⅰ的Mw為15857 Da,為均一多糖;總糖含量86.94%,糖醛酸含量5.14%,不含蛋白及淀粉;多糖RBP-Ⅰ中單糖的摩爾比為鼠李糖∶巖藻糖∶阿拉伯糖∶甘露糖∶葡萄糖∶半乳糖=1.00∶6.53∶1.99∶8.29∶70.05∶53.80;紅外光譜表明其具有多糖特征峰,且為吡喃型多糖。體外抗氧化結果表明:當多糖質量濃度為10000 μg/mL時,FRAP值達到0.0672 mmol/L,DPPH自由基的清除率達到22.83%,ABTS+·的清除率達到15.71%。由此可見,珊瑚菌多糖RBP-Ⅰ具有一定的抗氧化活性。

珊瑚菌,多糖,理化性質,結構,抗氧化活性

珊瑚菌,屬于多孔菌目(Aphyllophorales),珊瑚菌科(Clavariaceae)[1],又名葡萄色頂枝瑚菌、掃帚菌,是我國食用菌資源中不可或缺的一部分[2]。珊瑚菌科約含有500種大型真菌,目前在我國發現的不足百種,在我國有記載食用的約30種,可見待開發利用的珊瑚菌資源較為豐富[3]。珊瑚菌營養成分豐富[4],礦質元素含量高于常見食用菌,必需氨基酸和非必需氨基酸種類較為齊全,尤其是必需氨基酸的相對含量較高[5],竇曉蘭[6]從珊瑚菌中提取得到棕櫚酸、油酸及亞油酸等有機酸,鄭永標[7]從珊瑚菌中分離出芳香類、大環內酯及吡喃酮等22個化合物。常正堯等[8]發現珊瑚菌的水煎劑具有抗乳腺癌的作用,當珊瑚菌的濃度在0.0721 g/mL時,對乳腺癌細胞有最大抑制率。王麗娟等[9]提取珊瑚菌粗多糖,并以清除羥基自由基能力為指標進行體外抗氧化實驗,當多糖濃度達到5 mg/mL時羥基自由基的清除率達到34.99%。但是對于珊瑚菌純化多糖的研究還未見報道。本文對分離純化得到的珊瑚菌均一多糖RBP-Ⅰ進行理化性質、結構的初步分析,并對其進行體外抗氧化活性進行測定,以期為珊瑚菌多糖的活性研究奠定基礎。

1 材料與方法

1.1 材料與設備

珊瑚菌 購于云南滇彩農產品公司;葡萄糖、半乳糖醛酸、巖藻糖、鼠李糖、木糖、半乳糖標準品 均購于美國Sigma公司;DEAE-52纖維素 美國Whatman公司,廣州展晨生物科技有限公司進口分裝;Sephadex G-100 美國Pharmacia公司;1,1-二苯基-2-三硝基苯肼(DPPH)、Trolox、VC、2,2′-聯氮-雙(3-乙基苯并噻唑啉-6-磺酸)二銨鹽(ABTS) 均為分析純試劑,廣州試劑公司;牛血清白蛋白、考馬斯亮藍G-250 均為進口分裝,上海聚源生物科技有限公司;葡聚糖標品分子量依次為:5200、11600、23800、48600、148000、273000、410000、668000 Da。

DBS-100部分自動收集器 上?？等A生化儀器制造;UV-5000分光光度計 上海元析儀器有限公司;DE-310冷凍干燥機 德國威思公司;1525高效液相色譜泵、717plus自動進樣器、2414示差檢測儀 均為美國Waters;Vector 33傅里葉紅外光譜儀 Bruck公司;Aglient氣相色譜儀 美國AGLIENT公司。

1.2 實驗方法

1.2.1 多糖RBP-Ⅰ的制備 珊瑚菌粉末→熱水浸提(90 ℃、1 h,重復3次)→D354FD樹脂脫色(48 ℃、3 h)→醇沉(4倍體積無水乙醇,靜置24 h)→Sevage法脫蛋白(多糖溶液∶氯仿∶正丁醇=25∶5∶1)→醇沉→離心(4000 r/min、10 min)→DEAE-52層析(去離子水為洗脫液,流速0.5 mL/min)→收集組分→蒸餾水透析(24 h)→冷凍干燥→多糖RBP-Ⅰ。

1.2.2 多糖RBP-Ⅰ的分子量測定及純度判斷

1.2.2.1 分子量測定 利用高效凝膠滲透色譜對RBP-Ⅰ的分子量進行測定。

標準曲線繪制:將已知相對分子質量的葡聚糖標準品分別用流動相配制成2.0 mg/mL的溶液,進樣量為20 μg,記錄GPC色譜圖,利用Breeze軟件分析繪制標準曲線。

色譜條件:流動相為0.02 mol/L的KH2PO4緩沖溶液,凝膠柱為TSK G-5000PWXLcolumn(7.8 mm×300 mm)和TSK G-3000PWXLcolumn(7.8 mm×300 mm)串聯使用,流速為0.6 mL/min,waters 2414示差檢測器,柱溫35 ℃[10]。

1.2.2.2 葡聚糖凝膠柱層析分析 將凍干后得到的RBP-Ⅰ用Sephadex G-100裝柱,去離子水為洗脫液,自動收集器收集,苯酚硫酸法測多糖洗脫曲線[11]進一步判定RBP-Ⅰ是否為單一多糖。

1.2.3 多糖RBP-Ⅰ的基本理化指標

1.2.3.1 化學組成測定 采用苯酚-硫酸法測定多糖RBP-Ⅰ的總糖含量[12];采用考馬斯亮藍-G250法測定蛋白質含量[13];采用硫酸-咔唑法測定糖醛酸含量[14];將精密稱取的多糖RBP-Ⅰ用蒸餾水配制成1 mg/mL的溶液,加入碘-碘化鉀試劑,觀察溶液顏色變化,以判定是否含有淀粉。

1.2.3.2 紫外全波段掃描 將精密稱取的多糖RBP-Ⅰ用蒸餾水配制成1 mg/mL的溶液,在190～500 nm處進行紫外全波段掃描,以波長為橫坐標,吸光度值為縱坐標,繪制多糖溶液的紫外掃描曲線[15]。從而判斷多糖RBP-Ⅰ中是否含有蛋白和核酸。

1.2.4 多糖RBP-Ⅰ的結構分析

1.2.4.1 單糖組成分析 多糖RBP-Ⅰ水解:稱10.0 mg RBP-Ⅰ于安培管,加4 mL 2 mol/L三氟乙酸,密封后110 ℃恒溫水解6 h。加入少量甲醇蒸干,反復操作,以除盡殘余三氟乙酸。

多糖水解產物及單糖標品衍生化:稱取各單糖標品葡萄糖、鼠李糖、木糖、阿拉伯糖、巖藻糖、甘露糖、半乳糖各10.0 mg于10 mL的螺口試管中,并將多糖的水解產物也轉移至螺口管,稱取10.0 mg的鹽酸羥胺加入多糖水解產物及各單糖標品中,并各加1.0 mL的吡啶沸水浴30 min,冷卻至室溫加1.0 mL醋酸酐,沸水浴30 min,衍生化處理完畢。

氣相色譜條件:Agilent 6890N氣相色譜儀、FID檢測器;色譜柱:DB-1701毛細管柱(30 m×0.25 mm,0.25 μm);載氣:高純氮;流速:1 mL/min;程序升溫:色譜柱初始溫度180 ℃,以2 ℃/min的速度升至220 ℃,保持1 min,再以5 ℃/min的速度升至250 ℃,保持2 min;其他條件:進樣口溫度250 ℃,汽化室溫度250 ℃,檢測器溫度300 ℃,吹掃流速4.0 mL/min[16]。

對比樣品與標品保留時間,可得單糖組成,根據各色譜峰峰面積可得各單糖比例。

1.2.4.2 紅外光譜分析 稱多糖RBP-Ⅰ約2 mg,與KBr粉末充分混合研磨均勻,在4000～500 cm-1波段范圍內掃描,可得RBP-Ⅰ紅外掃描光譜[17]。

1.2.5 多糖RBP-Ⅰ抗氧化活性研究

1.2.5.1 多糖RBP-Ⅰ的還原能力 采用FRAP法[18],FRAP反應液配制:10 mmol/L TPTZ溶液、20 mmol/L氯化鐵溶液以及0.3 mol/L 醋酸鈉緩沖液,三者按體積比1∶1∶10混合后,37 ℃水浴保溫。

FeSO4標準曲線繪制:以不同濃度(0、0.1、0.2、0.4、0.6、0.8、1.0 mmol/L)FeSO4溶液替代樣品測定其吸光度,以FeSO4的濃度為橫坐標,吸光度值為縱坐標,建立標準曲線。

珊瑚菌多糖樣品測定:于96孔板依次加入20 μL不同濃度(250、500、1000、2000、4000、6000、8000、10000 μg/mL)珊瑚菌多糖溶液與180 μL FRAP反應液,37 ℃避光振蕩反應10 min后測定其在595 nm波長處的吸光度?？瞻讓φ战M及陽性對照組分別用蒸餾水及VC代替珊瑚菌多糖樣品。

1.2.5.2 多糖RBP-Ⅰ對DPPH自由基的清除作用 于96孔板依次加入20 μL不同濃度(250、500、1000、2000、4000、6000、8000、10000 μg/mL)的多糖溶液及180 μL 180 μmol/L DPPH工作液,空白對照用蒸餾水代替多糖樣品,陽性對照用VC代替多糖樣品,振蕩,517 nm處測定吸光度值[19-20]。

清除率(%)=(A0-A1)/A0×100

式(1)

式中,A0-空白對照孔的吸光度;A1-樣品孔的吸光度。

1.2.5.3 珊瑚菌多糖對ABTS+·的清除作用 參照文獻方法[21-22]測定,配制濃度為0.2626 mmol/L ABTS工作液。

珊瑚菌多糖樣品測定:于96孔板依次加入20 μL不同濃度(250、500、1000、2000、4000、6000、8000、10000 μg/mL)珊瑚菌多糖樣品和180 μL的0.2626 mmol/L的ABTS工作液,37 ℃避光振蕩反應6 min后在波長734 nm處測定吸光度值?？瞻讓φ战M及陽性對照組分別用蒸餾水及VC代替珊瑚菌多糖樣品。ABTS+·清除率計算方法同式(1)。

1.3 數據處理

采用Breeze、Origin8.5軟件對實驗數據進行分析處理。

2 結果與分析

2.1 多糖RBP-Ⅰ分子量測定及純度檢測

2.1.1 分子量測定 葡聚糖標準品相對分子質量的對數(lgMw)對洗脫體積(V)回歸處理的標準方程為:lgMw=3.59e-5.13eV+2.92e-1V2-5.87e-3V3,R2=0.998946。圖1是RBP-Ⅰ的GPC圖譜,色譜峰為單一對稱峰,初步判定RBP-Ⅰ為均一多糖,具體還需要結合Sephadex G-100柱層析判斷。RBP-Ⅰ的重均分子量Mw為15857 Da,數均分子量Mn為11829 Da,峰位分子量Mp為19367 Da。

圖1 RBP-Ⅰ的GPC圖譜Fig.1 The GPC diagram of the RBP-Ⅰ

2.1.2 RBP-Ⅰ的Sephadex G-100層析柱分析 圖2是RBP-I的Sephadex G-100洗脫曲線,為單一對稱峰,結合GPC分析結果,判定RBP-I為相對均一多糖。

圖2 RBP-I的Sephadex G-100洗脫曲線Fig.2 Elution curve of Sephadex G-100 column chromatography of RBP-Ⅰ

2.2 RBP-Ⅰ多糖的基本理化指標

2.2.1 化學組成測定 由表1可知,RBP-I不含淀粉及蛋白質,是一種酸性多糖。

表1 RBP-I的化學組成Table 1 Chemical compositions of RBP-I

注:“-”表示未檢測出。

2.2.2 紫外全波段掃描 由圖3可知,RBP-Ⅰ在260 nm處無特征吸收峰,說明RBP-Ⅰ中不含或含少量蛋白,與考馬斯亮藍-G250法測定蛋白質含量結果一致;在280 nm處沒有特征吸收峰,說明RBP-Ⅰ中不含或含少量核酸。

圖3 RBP-I的紫外掃描光譜圖Fig.3 The UV scanning spectrum of RBP-I

2.3 多糖RBP-I的單糖組成

圖4 單糖標準品的GC色譜圖Fig.4 GC diagram of standard mixture

圖4為單糖標準品衍生化生成糖腈乙酸酯衍生物的GC圖譜,由圖4可知,果糖、鼠李糖、巖藻糖、阿拉伯糖、木糖、甘露糖、葡萄糖、半乳糖的保留時間分別為8.543、9.562、10.612、10.968、11.788、 17.246、18.369、19.209 min。圖5為RBP-Ⅰ的GC色譜圖,色譜峰保留時間依次為9.57、10.605、11.076、17.228、18.381、19.209 min,對應單糖依次為鼠李糖、巖藻糖、阿拉伯糖、甘露糖、葡萄糖、半乳糖,根據對應色譜峰的峰面積,且各單糖相對分子質量相同,可得RBP-Ⅰ中單糖的摩爾比為鼠李糖∶巖藻糖∶阿拉伯糖∶甘露糖∶葡萄糖∶半乳糖=1.00∶6.53∶1.99∶8.29∶70.05∶53.80。

圖5 RBP-Ⅰ的GC色譜圖Fig.5 GC diagram of RBP-Ⅰ

2.4 多糖RBP-I的紅外光譜分析

表2 VC對DPPH和ABTS+·的清除率Table 2 Removal ability of DPPH and ABTS+· of VC

由圖6 RBP-Ⅰ的紅外光譜圖可知,RBP-Ⅰ在3406 cm-1處有吸收峰,為多糖中的O-H的伸縮振動(可能含N-H);在2931 cm-1處為多糖的特征吸收峰C-H振動吸收峰;在1637 cm-1處為酰胺鍵的C=O伸縮振動吸收峰,表明RBP-Ⅰ中含有?；鵞23];1413 cm-1及1359 cm-1處均為C-H變角振動吸收峰;1251 cm-1處為環上C-O伸縮振動吸收峰,1151 cm-1處為環上C-C骨架伸縮振動吸收峰,1082 cm-1處說明多糖為吡喃糖,921 cm-1是非對稱吡喃環伸縮振動,763 cm-1處D-葡萄吡喃糖環對稱伸縮振動,說明RBP-Ⅰ含有β-D-吡喃葡萄糖環;813 cm-1處特征吸收峰表示甘露糖的存在;621 cm-1處為吡喃糖骨架對稱收縮振動吸收峰[24]。

圖6 RBP-Ⅰ的紅外光譜圖Fig.6 FT-IR spectrum of RBP-Ⅰ

2.5 抗氧化活性

FRAP法測定多糖抗氧化能力得到FeSO4的標準曲線為Y=0.786X+0.04528,R2=0.9988,其中X為FeSO4的濃度(mmol/L),Y為對應的樣品的吸光度值大小。如圖7所示,在250～10000 μg/mL,FRAP值隨珊瑚菌多糖濃度的升高而增大,濃度為10000 μg/mL時,RBP-Ⅰ的FRAP值可達到0.0672 mmol/L,說明珊瑚菌多糖有一定的還原三價鐵離子的能力,但是弱于同濃度的老鷹茶多糖[25]和鐵皮石斛對鐵離子的還原能力[26]。

圖7 珊瑚菌多糖還原Fe3+的能力Fig.7 Reduction ability of Fe3+ of RBP-Ⅰ

在珊瑚菌多糖對清除DPPH的能力測定中,以VC陽性對照(如表2所示)。如圖8所示,隨著珊瑚菌多糖濃度的升高,清除自由基DPPH的能力增強,當達到10000 μg/mL時,DPPH自由基的清除率達到最大值22.83%,高于相同濃度的水浸提物和粗多糖對DPPH自由基的清除能力[27]。

圖8 珊瑚菌多糖清除DPPH的能力Fig.8 Removal ability of DPPH of RBP-Ⅰ

如圖9所示,在250～10000 μg/mL范圍內,珊瑚菌多糖對ABTS+·的清除能力均隨多糖濃度增大而增加,當10000 μg/mL時,RBP-Ⅰ的ABTS+·清除率達到最大值15.71%,但仍然弱于低濃度的VC對ABTS+·的清除能力(如表2所示),與劉陽[28]對東北菱多糖,杜清華[29]等對翼齒六棱菊多糖,馬藝丹[30]等對神秘果子多糖的抗氧化的研究結果相似。

3 結論

珊瑚菌經熱水浸提分離得到粗多糖,純化后得到珊瑚菌多糖RBP-Ⅰ,通過GPC及Sephadex G-100層析柱分析,判定RBP-Ⅰ為相對均一多糖,且Mw為15857 Da,Mn為11829 Da,Mp為19367 Da。不含淀粉及蛋白質,總糖含量86.94%,糖醛酸含量5.14%。RBP-Ⅰ紅外光譜顯示其為吡喃型多糖,單糖組成分析顯示RBP-Ⅰ含有鼠李糖、巖藻糖、阿拉伯糖、甘露糖、葡萄糖、半乳糖,且對應摩爾比為1.00∶6.53∶1.99∶8.29∶70.05∶53.80,珊瑚菌多糖RBP-Ⅰ具有較強的抗氧化活性,當多糖質量濃度為10000 μg/mL時,FRAP值達到0.0672 mmol/L,DPPH自由基的清除率達到22.83%,ABTS+·的清除率達到15.71%。

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Structural analysis and antioxidation activity of polysaccharide RBP-Ⅰ fromRamariabotrytoides

DONG Fang1,YAN Sheng-fan2,GAO Cheng-lin1,CHEN Jian1，*

(1.College of Food Science and Engineering South China University of Technology,Guangzhou 510640,China; 2.Guangdong Institute of Food and Life Science,Guangzhou 510670,China)

RamariabotrytoidesRBP-Ⅰ was isolated and purified fromRamariabotrytoidesthrough water extraction identified as homogeneous polysaccharide by gel permeation chromatography and Sephadex G-100 arbitration. The contents of total sugar,starch,protein and union acid were analyzed by phenol-sulfuric acid,law of iodine-potassium iodide,coomassie brilliant blue stain and sulfuric-carbazole method. The structure and monosaccharide composition were studied by infrared(IR)spectra analysis and gas chromatograph. The results showed that the average molecular of RBP-Ⅰwas 15857 Da,the total sugar was 86.94%,the uronic acid was 5.14% with no starch and protein.It was composed of rhamnose,fucose,arabinose,manose,glucose and galactose with a mole ratio of 1.00∶6.53∶1.99∶8.29∶70.05∶53.80. RBP-Ⅰexhibited characteristic absorption peak of polysaccharide by IR,indicating that it was pyranoid polysaccharide. Moreover,at 10000 μg/mL of RBP-Ⅰ,the FRAP value was 0.0672 mmol/L,the scavenging rate was 22.83% and 15.71% for DPPH and ABTS+· respectively. These results suggested that RBP-Ⅰhad potent antioxidant activity.

Ramariabotrytoides;polysaccharides;physicochemical properties;structure;antioxidant activity

2016-08-12

董芳(1992-)，女，在讀碩士研究生，研究方向：天然產物分離純化，E-mail:15622116540@163.com。

*通訊作者:陳健(1967-)，男，博士，副教授，主要從事食品化學、天然產物化學、多糖生物技術等方面的研究,E-mail:fejchen@scut.edu.cn。

TS201.2

A

1002-0306(2017)10-0124-05

10.13386/j.issn1002-0306.2017.10.016