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猴头菇β-葡聚糖的结构表征及其稀溶液性质

放大字体  缩小字体 发布日期:2019-11-01
核心提示:猴头菇(Hericium erinaceus)又名猴头菌、刺猬菌等,是一种大型真菌,属担子菌纲、多孔菌目、齿菌科、猴头属,是珍贵的药食两用菌,含有多糖、寡糖、甾醇类、萜类和酚类等多种活性物质,具有提高免疫力、抗肿瘤、抗衰老、降血脂等多种生理功能。
   猴头菇(Hericium erinaceus)又名猴头菌、刺猬菌等,是一种大型真菌,属担子菌纲、多孔菌目、齿菌科、猴头属,是珍贵的药食两用菌,含有多糖、寡糖、甾醇类、萜类和酚类等多种活性物质,具有提高免疫力、抗肿瘤、抗衰老、降血脂等多种生理功能。
 
  上海应用技术大学香料香精技术与工程学院的张三丰、王一非、冯 涛*等人通过水提醇沉法提取得到HEBG,采用多种方法对HEBG的一级结构进行表征,用扫描电子显微镜、原子力显微镜观察并分析溶液性质,对HEBG的分子链构象进行深入的研究。为进一步研究HEBG生物活性以及构效关系给出基础数据,为β-葡聚糖应用到食品和化妆品中提供理论参考。
 
  1、HEBG分子质量
 
  高效液相图谱显示HEBG呈单一对称峰,HEBG的重均分子质量mw为7.504×105Da,数均分子质量mn为6.927×105Da,多分散系数mw/mn为1.083,表明分子质量分布均一且较为集中,说明水提醇沉法提取得到的HEBG为大分子质量且组分相对均一的多糖组分。
 
  2、HEBG的单糖组成
 
  结果表明:HEBG完全由葡萄糖组成,是均一性葡聚糖。HEBG与黑木耳刚性链葡聚糖和金钱菇β-葡聚糖相同,完全酸水解后进行单糖检测,色谱图中只有葡萄糖吸收峰,为均一性葡聚糖。
 
  3、HEBG傅里叶变换红外光谱
 
  HEBG与桑黄和黄伞菌多糖红外图谱有很多相同之处,在890 cm-1左右均具有特征峰,说明含有β-吡喃糖苷键,且在1 400~1 200 cm-1附近都有吸收峰,说明其物质为糖类化合物,进一步表明HEBG为中性β-吡喃糖。
 
  4、高碘酸氧化实验
 
  结果表明:250 mg的HEBG样品反应10 d后测得高碘酸消耗量为437 mmol,生成甲酸的量为37.062 mmol。高碘酸氧化反应生成了少量的甲酸,说明结构中存在1→6位糖苷键,且高碘酸的消耗量远大于甲酸的生成量,表明结构中主要存在1→3位糖苷键。该结果与香菇β-葡聚糖检测结果相同,都含有1→3位糖苷键和1→6位糖苷键;与杏鲍菇β-葡聚糖主要含有1→4、1→6位糖苷键不同,原因可能是菌菇品种、提取方法的不同导致的。
 
  5、Smith降解反应
 
  结果表明:HEBG组分气相色谱图中含有甘油峰和赤藓醇峰,说明结构中存在1→2或者1→4,1→6糖苷键,而高碘酸氧化实验中有甲酸生成,表明多糖中含有1→6糖苷键,因此HEBG结构中存在1→6位键合的糖基。产物中还检测到大量的葡萄糖,说明主要存在以1→3位键合的糖基,因此可以推断出HEBG主链由1,3-葡萄糖残基(1,3-Glu)组成,支链是由1,6-Glu组成。
 
  6、甲基化实验结果
 
  甲基化产物主要由4 部分组成,分别对应与1-Glu、1,3-Glu、1,6-Glu和1,3,6-Glu。其中1-Glu为端基单元,1,3-Glu为主链线性连接单元,1,6-Glu为支化单元。而且1,3-Glu与1,6-Glu的含量比例约为1∶1,结合高碘酸氧化实验结果分析可推断HEBG组成为β-1,3-葡聚糖,并含β-1,6-Glu支链结构,约为每5 个β-1,3-Glu带有5 个β-1,6-Glu,即其物质的量比为1∶1。
 
  7、NMR波谱分析
 
  在δ 103.1、86.3、76.6、73.1、68.6、61.1有6个交叉峰,这些C的位置分别为C-1、C-3、C-5、C-2、C-4和C-6,也说明HEBG是一种线性1→3为主键连接的β-葡聚糖;HMQC谱图中C-1对应的H1位移峰位置为δ 4.19,是β异头碳上的H原子,证明HEBG为β型葡聚糖;出现在61.1(C-6)的两个交叉峰是由于β-D-Glu单元携带6-O取代产生的化学位移导致的,说明HEBG中存在1→6位糖苷键,与高碘酸和Smith实验结果相吻合。
 
  8、HEBG刚果红实验结果
 
  HEBG在氢氧化钠浓度为0~0.3 mol/L范围内产生红移,说明HEBG与刚果红形成了络合物,证明HEBG中存在三螺旋结构。研究表明酵母β-葡聚糖、香菇β-葡聚糖在溶液中呈三股螺旋结构,并且在刚果红溶液中都发生特征性红移,本实验中HEBG也发生了红移,也表明HEBG在溶液中存在三股螺旋结构。
 
  9、特性黏度的测定结果
 
  HEBG在蒸馏水溶液中的Huggins常数为1.54,远大于0.8,因此葡聚糖分子间发生了聚集。与香菇葡聚糖、燕麦葡聚糖在水溶液中均以无规线团状存在相比较,HEBG在水溶液中的特性黏度与香菇和燕麦葡聚糖相差不大,因此HEBG分子在水溶液也是以无规则线团缠绕的构象存在。
 
  结 论
 
  本实验采用高效液相色谱对猴头菇多糖HEBG分子质量进行测定,结果表明HEBG重均相对分子质量为7.504×105,单糖分析和傅里叶变换红外光谱分析表明HEBG完全由β-D-葡萄糖组成。高碘酸氧化、Smith降解、甲基化反应以及NMR波谱分析表明:HEBG的化学结构为β-1,3-D-葡聚糖,并含有β-1,6-D-Glu的支链,且1,3-Glu与1,6-Glu的物质的量比为1∶1。HEBG的特性黏度和刚果红实验表明HEBG分子在水溶液中以三股螺旋结构和无规则线团结构两种构象存在。通过扫描电子显微镜和原子力显微镜观察,直观地观察到多糖在固态下无规线团聚集形态和极稀溶液下的链状分支结构。通过对HEBG的结构和分子链构象的研究,为进一步研究HEBG生物活性以及构效关系提供参考基础,同时也为HEBG应用到食品和化妆品中提供理论依据。
 
 
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