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广东虫草(Cordyceps guangdongensis)是近年来广东省微生物研究所首先发现并驯化成功的一种虫革新品种。广东虫草具有与冬虫夏草类似的化学成分,其中的虫草多糖更被视为一种非常有价值的潜在新型药用资源。虫草多糖具有增强免疫调节、抗肿瘤、抗氧化、抗衰老、抗病毒、降血糖、降血脂等多种药理学活性。研究发现,多糖的生物活性很大程度上取决于其分子量大小,分子量大于100 kD的虫草菌多糖具有较强的抗肿瘤活性。
本研究采用GPC法研究经过分离纯化后广东虫草菌体多糖分子量分布的变化规律,对广东虫草菌丝体多糖的各分离纯化工艺条件进行了优化,以确定获取高活性大分子量广东虫草菌丝体多糖的最佳分离工艺路线。本研究将为今后在广东虫草多糖结构和药理学活性方面的进一步研究奠定基础,并对促进抗肿瘤新药的研制及人们健康水平的提高都具有重要的理论价值和实践意义。论文的主要研究内容和结果如下:
(1)对广东虫草菌丝体水提液中的主要成分进行测定,结果为:蛋白质含量1.04%,还原糖含量0.24%,多糖含量10.52%(以各成分在虫草菌丝体中的质量分数计);筛选与优化了苯酚-硫酸法测定多糖含量的显色条件;采用GPC法测定虫草多糖的含量及分子量分布,该方法的精密度、稳定性及加样回收率等实验的结果表明,采用GPC法测定虫草多糖含量是可行性的;此外,脱蛋白后的广东虫草菌丝体多糖(CGP)经GPC分析后,主要含有两个组分:CGP-Ⅰ、CGP-Ⅱ,二者的分子量Mw分别为1.27×106、2.39×104Da,相对含量分别为11.10%、88.90%。
(2)以脱色率和多糖保留率为考察目标,比较不同脱色方法对广东虫草菌丝体多糖液的脱色效果,得出717阴离子树脂脱色法的脱色效果最佳,正交试验优化后得到的最佳脱色工艺条件为:树脂用量即树脂/多糖液(V/V)=0.5:1,脱色时间3.0h,多糖液pH值9.0;以蛋白脱除率和多糖保留率为考察目标,比较不同脱蛋白方法对虫草多糖液的脱蛋白效果,得出Sevage法的脱蛋白效果最佳,单因素实验优化得到的Sevage法脱蛋白最佳工艺条件为:Sevage试剂用量即Sevage试剂/多糖液(V/V)=0.3:1,Sevage试剂组成即氯仿/正丁醇(V/V)=1:1,振荡时间30min,脱蛋白次数3次;采用最佳脱色和脱蛋白工艺条件处理后的虫草多糖经GPC分析,主要含有三个组分:CGP-Ⅰ、CGP-Ⅱ和CGP-Ⅲ。三者的重均分子量Mw分别为2.57×106、3.84×104及5.00×103,相对含量分别为57.87%、29.98%和12.14%。
(3)对广东虫草菌丝体多糖进行分级醇沉和分步醇沉处理,并采用GPC法表征不同醇沉方法所得虫草多糖组分的分子量分布,以研究乙醇醇沉法对虫草多糖进行分子量分级的效果。结果表明,不同乙醇浓度醇沉得到的虫草多糖组分的分子量大小有很大差异,且不同分子量范围的多糖在不同乙醇浓度下的含量也不一致。要想获取更多的高分子量虫草多糖组分,宜采用分步醇沉法,乙醇浓度(体积分数)应从30%逐渐增大到70%。若采用分级醇沉法,则乙醇的浓度(体积分数)应选择在50%~70%;采用响应面分析法优化得到的虫草多糖醇沉的最佳工艺条件为:乙醇浓度(体积分数)75.27%,pH值4.14,醇沉时间14.49h,虫草多糖液在此条件下醇沉可得到的多糖含量最大理论值为4.89%。
(4)广东虫草菌丝体多糖(CGP)通过柱层析路线1(CGP经DEAE Sephadex A-50柱初步分离后再过Sephadex G-200柱进一步纯化)以及柱层析路线2(CGP经DEAE Cellulose柱初步分离后再过DEAE Sephadex A-50柱进一步纯化)进行分离纯化,并利用GPC法测定各柱层析组分的保留时间tR、重均分子量Mw、多分散度PD以及各组分的相对含量,以表征不同柱层析方法所得多糖组分的分子量分布。结果表明:大分子量多糖组分CGP-Ⅰ经过柱层析路线1分离纯化后,分子量分布峰由宽变窄,分子量略有降低,多糖组分的纯度得到了很好地提高;CGP经过不同柱层析路线中的NaCl梯度洗脱后,得到的都是分子量分布较均匀的小分子多糖,GPC综合结果显示柱层析路线1对CGP的分离纯化效果优于路线2。
(5)通过颜色反应鉴定了广东虫草菌丝体多糖(CGP)经过柱层析路线1(CGP经DEAE Sephadex A-50柱初步分离后再过Sephadex G-200柱进一步纯化)分离纯化得到的多糖CGP-sla,并通过红外光谱考察了其主要官能团构成方式,采用HPLC法和GC法对虫草多糖CGP-sla水解后的单糖组成进行研究和分析。HPLC法的分析结果为:虫草多糖CGP-sla含有两种单糖成分,其摩尔比(D-甘露糖:D-葡萄糖)为0.77:0.23。GC法的分析结果为:虫草多糖CGP-sla含有三种单糖成分,其摩尔比(D-甘露糖:D-葡萄糖:D-半乳糖)为0.24:0.49:0.27。两种方法中,采用GC法定量分析单糖组成的结果误差小,可靠性也更高。