微波輔助提取Ribes nigrum L.的酸性多糖：結構特點和生物活性

微波輔助提取Ribes nigrum L.的酸性多糖：結構特點和生物活性

摘要

采用響應面方法（RSM）對微波輔助提取黑加侖（Ribes nigrum L.）果實中的多糖（MBP）進行了優化。在功率（414W）、液料比（31/1 mL/g）和時間（41分鐘）的最佳條件下，MBP的產量為10.59%（w/w）。使用D4006大孔樹脂和Sepharose-6B柱色譜法進行純化后，得到了分子量為1.99×106g/mol的水溶性酸性雜多糖（PMBP）。PMBP具有熱穩定性，并表現出良好的流變學特性。傅里葉變換紅外光譜法、氣相色譜法和 核磁共振分析證實了PMBP中存在α-、β-吡喃糖和六個主要的糖苷連接。 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，形狀不規則，多孔，表面光滑。生物活性試驗顯示 PMBP具有明顯的抗氧化和降血糖活性。此外，PMBP在動力學上被描述為 是α-淀粉酶和α-葡萄糖苷酶的競爭性抑制劑。

關鍵字。微波輔助提取、多糖、結構、熱學和流變學特性、生物活性

簡介

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，以及對神經退行性疾病的保護作用，因此吸引了越來越多的研究關注（Patel等，2018；Romdhane等，2017；Wang等，2018）。植物來源的多糖具有很強的親水性、高熱穩定性、優良的流變學特性和理想的功能特性，這使得它們在保健品和制藥行業有潛在的應用（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新技術相結合，如超聲波輔助提取（UAE）、微波輔助提取（MAE）、加壓水提取（PWE）和酶輔助提取（EAE），這些技術可以促進多糖的溶解，使植物細胞壁發生生物降解或機械破壞（Chenet al., 2019b; Gao etal., 2017; He et al., 2018）。在這些技術中，MAE在多糖提取中引起了重要的研究關注，因為它具有效率高、選擇性強、時間短、溶劑用量少、能耗低等優點（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和極性溶劑的雙極旋轉產生的分子摩擦產生的（Chenet al.，2017）。這種快速的內部加熱不僅導致更有效和更有選擇性的加熱，也加速了目標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率高、分子量低、抗氧化活性高，已被報道（Hanet al, 黑加侖（Ribesnigrum L.）是zhong所周知的具有潛在健康益處的 "超級水果"，通常被用于生產果醬、果汁和葡萄酒，已進行的研究表明，黑加侖的多糖表現出多種藥理特性，如抗氧化、抗腫瘤、抗癌等。總的來說，與多糖相關的一個主要挑戰是與結構多樣性有關的。從不同來源和不同方法中提取的多糖的結構多樣性。結構特征的變化可能對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，對黑加侖多糖進行表征，包括物理化學性質、熱學和流變學性質、結構特征和生物活性，對于估計其潛在的應用和豐富黑加侖多糖的基礎研究是必要的。 此外，在優化條件下提取的黑加侖多糖的特征被先進的分析工具評估，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)。混合物在計算機雙控微波消解儀（XH-800C，北京祥鵠科技發展有限公司，北京，中國）中在不同的微波功率（ 200-600W）下進行不同時間（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的膜對去離子水進行透析72小時。另外還進行了HWE和UAE，以便與MAE進行比較。HWE的提取條件如 下 ： 溫 度80°C， 時 間2 小 時 ， 液 料 比 30 ： 1（ mL/g） （ Xu 等 人 ，2018d）。UAE在超聲波清洗機上操作（SB-800 DTD，寧波科恩茲生物科技有限公司，寧波，中國）。超聲波功率、提取溫度、時間和液料比分別設定為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
在本研究中，通過MAE和柱色 譜 法 純化，從黑加侖果實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多糖產量有明顯的影響。PMBP被描述為一種均勻的異質多糖，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，摩爾分數為6.55%，17.52 %，51.43 %，8.20 %，5.35 %和10.92 %。PMBP中有6個主要 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表現出良好的熱穩定性和流變性能，這使得它適合作為食品工業的增稠劑和膠凝劑。此外，PMBP還表現出明顯的ABTS自由基清除、DNA損傷保護、α-淀粉酶和α-葡萄糖苷酶抑制活性。這些結 果
表明，PMBP可能在制藥和功能食品行業具有潛在的價值。