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海带多糖的分离纯化及活性研究

来源:飒榕旅游知识分享网
山东大学硕士学位论文

海带多糖的分离纯化及活性研究

姓名:刘海光申请学位级别:硕士专业:生化与分子生物学指导教师:曲爱琴

20070520

原创性声明本人郑重声明:所呈交的学位论文,是本人在导师的指导下,独立进行研究所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外,本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的科研成果。对本文的研究作出重要贡献的个人和集体,均已在文中以明确方式标明。本声明的法律责任由本人承担。论文作者签名:童』盏纽日期:塑Z:=』:垒关于学位论文使用授权的声明本人同意学校保留或向国家有关部门或机构送交论文的印刷件和电子版,允许论文被查阅和借阅;本人授权山东大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索,可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文和汇编本学位论文。论文作者签名:壹龃导师签名鸺日(保密论文在解密后应遵守此规定)期:丞盟』主!山东大学硕士学位论文摘要传统的海带多糖的提取方法包括:热水提取法、酶提取法、碱提取法,而这些提取方法都存在一定的缺陷.热水提取的方法采用的温度是70~80℃,耗能多,提取时间长。酶提取的方法提取的时间长,工业生产需要使用的酶量大,不经济.碱提取法是现在工业提取海带多糖的主要方法,但是碱提取方法会造成多糖生物活性的降低。因此寻找合适的提取方法来降低能耗,提高海带多糖的提取率以及活性变得越来越重要.为达到这一目的,我们现采用超声波方法来提取海带多糖,随后对其理化性质和生物学活性进行检测,并与传统方法进行比较,以期得到海带多糖提取的最佳方法.首先采用了传统方法来提取海带多糖,获得的多糖测定其理化性质.随后对影响超声波提取多糖的5个因素进行研究,即:超声频率、物料比、时间、温度以及pH。通过对单因素的研究获得正交试验的基本信息,最终选定物料比、时间、温度和pH作为正交试验L.(3‘)的四个因子,进行这些因予3个水平上的研究。获得九种多糖后,测定他们的糖含量、硫酸基含量以及糖醛酸的含量,同时测定它们粘度以及分子量分布情况.通过研究计算获得超声波提取多糖的最佳方法,即:屯B。csDt.使用该方法重新提取多糖,检测其各项理化指标,并与传统方法比较显示,超声波提取海带多糖在多糖提取能力上与水和酶的提取能力相当,超过545mg,远远高于碱提取法;从粘度和分子量分布看,超声波提取的海带多糖的小分子量多糖高于传统方法提取的海带多糖,在使用MWl00000的超滤膜时,多糖的透过滤接近40%;经硫酸基含量分析得知该提取方法获得的海带多糖的硫酸基含量最高,达到9%,高于传统提取方法,而硫酸基含量的高低以及硫酸基在糖链上的位置与海带多糖的生物活性密切相关,可得知超声波提取海带多糖的生物活性理论上应该高于传统方法.气相色谱分析结果表明,4种提取方法获得的组成海带多糖的单1l山东大学硕士学位论文糖的成分相同,含量也基本相同。4种海带多糖经DEAE一23离子交换纤维素分离纯化,结果显示分离结果也基本相同。使用高效液相色谱对四种多糖分析发现,结果发现四种多糖的分子量相差不大。对超声波提取的海带多糖以及传统方法提取的海带多糖进行清除自由基的试验表明,超声波提取的海带多糖对自由基的清除作用高于传统方法提取的海带多糖。使用4种方法提取的海带多糖进行抗肿瘤试验研究,结果显示除碱提取外,其余多糖对大鼠胶质瘤c6细胞均有良好的抑制作用。关键词:海带硫酸多糖,超声波。分离纯化,理化性质,生物学功能山东大学硕士学位论文AbstractThetraditionalmethodstoextract1aminariap01ysaccharidesulphatefromLaminariaJaponicaincludethemethodofusinghotwater,enzymeandalkali,butalIthethreemethodstohavethelimitation.Usingthemethodofmorehotwater。wehavecontrolthetemperaturetogettoathan70centigrade,whichtakeslongtimeandwastesmuchpower.Themethodofenzymolysisalsoaneedslongtime,andaifweapplyittomanufactureintheindustry,itwillneedMostofthegreatdealofenzyme,whichisarediseconomy.Iaminariareducetheindustriessulphatebyextractingbutthisthewillisp01ysaccharidebiologicaltoalkali,functionnewofthepolysaccharide.Nowitextracttoimportantfindamethodtowetheuse1aminariap01ysaccharidenltrasonictoextractsulphate,sodecidedp01ysaccharide.Firstly。methods,weextractedstudiedthepolysaccharidephysicalbyandtraditionalchemicalandtheircharacterization.Thentheeffectoffivekindsoffactors。whichweretheultrasonicactfrequency,toultrasonicsoluteratioactduration,pH,weretoultrasonictime,solventresultofandinvestigated.Theeachexperimentwasappliedanalyzetheexperimentsoforthogonalofpolysaccharideweredesign(L.(3‘)).Ninephysicalandkindsextracted,thewerechemicalcharacterizationofwhichinvestigated.Theresultsofal1theexperimentshowedthattheoptimalconditionforextractionofpolysaccharideswasA2BIC3D2thatwas1:30solventtosoluteratio,30minutesactionduration。60℃actiontemperatureandnaturalpH.Comparedthepolysaccharideextractedbythebestmethodof13山东大学硕士学位论文U1trasoniC_ithcontentsamethetraditionalmethods。wefoundthattheofp01ysaccharideextractedbyextractedbythehotwaterultrasoniCandwasaImostwastothatenzyme,whichmuchhigherthanthealkali.TheresultoftheviseidityStudythatm01ecularultrasoniCweightwasshowedofmostofthepolysaccharideextractedbywhichwassmallerthantraditionalmethods,provedbytheexperimentofultra—filtration.WhentheofMWl00000wasmembraneused,about40percentofthepolysaccharideextractedbyU1trasoniCpassedthemembrane,whichishigherthanthetraditionalmethods.Gaschromatographysuggestedthata11thep01ysaccharidecontainedfuc,xyl,man,nogalandgalaaid,andhadbyHPLCshowedthattherechange.140lecularweightestimated1ittledifferencebetweena11thewaspolysaccharideextractedbydifferentextractedmethods.AfterstudyingthecontentofSO。2。inthep01ysaccharide,wefoundthatthecontentofS042一extractedbyultrasonicwasalsohigherthanbythetraditionalmethods。whichreached9%.WhilethecontentweofSO。”wasconnectedwithbiologicalfunction,SOconferredthatthebiologicalfunctionofthepolysaccharideextractedbythenewmethodshouldbethefreeextractedbetterthanthep01ysaccharidetraditionalmethods.couldthatscavengeAl1hydroxyltheradical.Thedifferencewasthescavenginghydroxylfreerateofp01ysaccharideextractedbyU1trasonictoradicalwashigherthantheothers.A11thepolysaccharideexceptalkalicouldinhibitthegrowthofC6celIs.extractedbyKeywords:LaminariaiSOlationandpolysaccharideSUlphate:U1trasonic:andchemicalpurification:physicalcharacterization:biologicalfunction.14缩略词表LASLaminariapolysaccharideSUlfateFucfucoseGalgalactosanGalacidgalacturonicacidGluglucoseManmannosoXylxyloseRharhamnoseAraarabinoseMTT3-【4,5-dimcthylthiazol一2-y1]一2,5-Diphenyl—tetrazoliumPBSphosphatebuffersolutionDDWdoub】ediStilledwaterDMSOdimethylsulfoxide海带硫酸多糖岩藻糖半乳糖半乳糖醛酸葡萄糖甘露糖木糖鼠李糖阿拉伯糖磷酸缓冲液双蒸水二甲基亚砜四甲基偶氮唑盐前言海带被誉为天然的保健食品,在我国有悠久的食用历史,这与海带的医用价值密切相关,而海带的药用价值主要体现在海带多糖中。近年来,随着科技的发展和医药界的需求,多糖的研究越来越深入,海带多糖的研究也倍受关注.药理和临床研究表明,海带大部分生物活性与其主要成分多糖密切相关。目前,从海带中发现3种多糖:褐藻胶(algin)、褐藻糖胶(fucoidan)、褐藻淀粉(1aminaran)。褐藻胶和褐藻糖胶是细胞壁的填充物,褐藻淀粉存于细胞质中.褐藻胶在海带中相对含量最丰富,约为19.17%,它是由a—l,4一L一古罗糖醛酸(G)和B—l,4一D一甘露糖醛酸(M)为单体构成的嵌段二共聚物.褐藻糖胶,即褐藻多糖硫酸酯(FPS),是褐藻具有的一类硫酸化多糖,褐藻多糖硫酸酯组成很复杂,在不同褐藻中变化很大,既存在简单的岩藻多糖硫酸酯,也有由多种单糖组成的结构复杂的杂多糖。褐藻淀粉又称昆布糖,有水溶性和水不溶性两种,主要由葡萄糖的多聚物组成。海带多糖经证明有很多的生物活性,其中褐藻糖胶医药上有很大的利用价值。但是传统的提取方法所得到海带多糖的结构复杂,分子量过大,这给海带多糖的研究和应用带来的了很多的困难.因此寻找合适的提取方法以及采用新方法得到的多糖的活性的研究具有重要意义。1.1海带硫酸多糖结构及其生物学功能概述褐藻糖胶(fucoidan)又名褐藻多糖硫酸酯(sulfatedfucans),也称为岩藻糖胶或岩藻聚糖硫酸酯,是一种水溶性的硫酸杂多糖,普遍存在于褐藻和一些棘皮动物中。褐藻糖胶的组成和结构十分复杂,单糖组分以L一岩藻糖为主,还含有少量的半乳糖、木糖、甘露糖和糖醛酸等成分“‘”.L一岩藻糖通过。一(1—2),Q一(1—3)或a一(1—4)连接构成主山东大学磺士学位论文链,在C2或C4位上结合有复杂的硫酸基团,平均每两个岩藻糖基带有1个硫酸基n1’.FPS的分子量变化较大,具有种族差异性。并且受海藻生长时间、地点和提取方法的影响.典型分子结构式如图所示:已经证明褐藻糖胶具有抗氧化、抗肿瘤、调节血脂、提高免疫力、抗血栓等多种生物学功能。1.1.1清除自由基和抗氧化作用抗氧化剂活性的发现提高了海藻作为食品和添加剂的价值¨1.海带热水提取物(标记为SPh)和冷水提取物(标记为SPc)对超氧化物自由基和羟基自由基的清除有显著作用,且呈量效关系,前者的效果比后者好.在次黄嘌岭/黄嘌呤氧化酶体系中只用39/L的SPh就完全清除氧自由基。309/L的SPc可清除68.9%的超氧化物自由基,159/L的SPh和309/L的SPc对羟基自由基的清除分别为77.7%和68.7%¨1.褐藻糖胶(FPS)治疗慢性肾衰,对中早期肾衰效果好,无毒副作用,特别对改善肾功能,提高肾脏对肌酐清除率效果尤为显著,现已按国家二类新药获准进入临床研究"“1.有学者研究表明海带粗提物和褐藻糖胶可对自由基攻击肾时产生保护作用¨1”.在海带中加入褐藻糖胶会增17加某些抗氧化酶的活性,减少自由基的产生,从而减轻自由基对肾的攻击。而采用生化检测的方法,研究海带提取物的抗氧化作用。小鼠经口给予海带提取物1个月后,血浆中超氧化物歧化酶(SOD)明显高于对照组(尸<O.01),丙二醛(MDA)明显低于对照组(尸<0.05),而全血谷胱甘肽过氧化物酶(GSH2PX)含量无明显变化。表明海带提取物可使小鼠血,中SOD活性明显增高,tiI)A明显降低,且在一定浓度范围内呈较好的量效关系.李德远“引研究褐藻海带中的岩藻糖胶(FD)对四氧嘧啶引起小鼠体内外脂质过氧化及小鼠组织匀浆自发脂质过氧化的影响。结果,预先给予FD的各组,注射四氧嘧啶后,血清、肝及脾中脂质过氧化物明显低于阳性对照组,以50mg/kg作用较强,分别降低32.7%(尸<O.01),22.7%及20.6%(以O.01),糖尿病小鼠给予FD50mg/kg后,血清、肝及脾组织中过氧化脂质(LPO)分别降低34.1%、29.3%及30.3%,小鼠组织匀浆中加入FD,或同时加入FD及半胱氨酸、硫酸亚铁,各组LPO无统计学差异。结果显示,FD对四氧嘧啶损伤引起的LPO升高有一定预防作用,对降低四氧嘧啶糖尿病小鼠LPO水平有较好作用,但对正常小鼠肝、脾组织匀浆脂质体外自氧化及受激发过氧化,均无明显抑制作用。“钉1.1.2抗肿瘤作用褐藻糖胶能够有效杀伤肿瘤细胞,而这种作用是通过直接或间接途径起作用的.在海带褐藻糖胶对体夕J-QGY7703肝癌细胞的抑制实验中发现,褐藻糖胶抑制了癌细胞进入对数生长期,从而遏制肿瘤的增长:同一实验中,褐藻糖胶的不同浓度对肝癌细胞的杀伤效果不同,呈剂量依赖性,即剂量增大,杀伤效果更明显“”。由于体外培养的细胞系统基本上排除了免疫作用,说明褐藻糖胶抗肿瘤效应包括直接杀伤肿瘤细胞的途径。此外,实验发现,小鼠腹腔注射从海带中提取的褐藻糖胶后,提高了腹腔巨噬细胞中的过氧化物酶活性及细胞的吞噬功能,使细胞毒作用增强;实验还发现腹腔巨噬细胞的数量亦有明显增加,且这些作用里剂量依赖性“”。对巨噬细胞和小鼠S180肿瘤细胞的影响实验中,发现褐藻糖胶能明显促进小鼠腹腔巨噬细胞的细胞毒活性,并有效杀伤18山东大学硬士学位论文S180肿瘤细胞,最佳剂量为40mg·k91·d1“‘川.这说明,褐藻糖胶还能够通过促进巨噬细胞的功能,增强细胞毒活性,从而破坏和清除肿瘤细胞。另一方面,褐藻糖胶能够通过抑制肿瘤细胞的增殖和转移而达到抗肿瘤目的.恶性肿瘤的增殖、浸润和转移与肿瘤诱导的新生血管生成密切相关“‘’川,对褐藻糖胶的研究证明其具有抑制血管生成的作用.从小泡墨角藻提取的褐藻糖胶能阻止血管内皮生长因子(vascularendothelialgrowthfactor,VEGF)中的亚型VEGFl65与细胞表面受体VEGFR22的结合,抑制VEGFl65介导的人脐静脉内皮细胞增殖和迁移:整体实验还发现褐藻糖胶显著抑制小鼠s180肉瘤细胞、Lenis肺癌细胞和B16黑瘤细胞诱导的新血管形成n”.另外的研究发现,经过硫酸化修饰的褐藻糖胶能抑制人脐静脉内皮细胞迁移和血管生成,在lOmg/L和l叽g/mL浓度时抑制率分别达68%和31%:同时能引起碱性成纤维细胞生长因子诱导的纤溶酶原激活物抑制剂l的释放,在1~lOOmg/L(1~10叻g/mL)浓度呈剂量依赖性Ⅲ’.以上结果表明,褐藻糖胶可能通过抑制VEGF¨.介导的信号转导及促进碱性成纤维细胞生长因子诱导的纤溶酶原激活物抑制剂1释放而抑制血管的生成。此外,肿瘤细胞在转移过程中能分泌多种酶降解细胞外基质,肝素酶是唯一能裂解细胞外基质中蛋白多糖的内源性糖苷内切酶,抑制肝素酶后可明显减少肿瘤细胞的转移与扩散¨‘圳.实验发现,小鼠皮下注射从海带中提取的褐藻糖胶后再静脉注入黑色素瘤细胞或乳腺癌细胞,发现对肺扩散转移的抑制率达80%~90%:同时,在体外实验中褐藻糖胶可有效抑制肝素酶对细胞外基质中蛋白多糖的降解,0.2~lg/L(0.2~lmg/mL)浓度即可抑制50%的活性n”.这说明,褐藻糖胶的抗肿瘤转移作用与其对肝素酶活性的抑制有关.1.1.3抗高血脂作用近年来,海带多糖的降血脂作用受到国内外的广泛关注.研究表明,从海带多糖中分离出的3个多糖组分都可以显著降低高脂血症大鼠血脂中的甘油三酯水平,提高高密度脂蛋白与总胆固醇的比值,且山东大学硕士学位论文能克服降脂药物的一些副作用。青岛海洋大学曾以海带硫酸多糖对实验性高脂血症大鼠进行实验,结果表明海带多糖在体外能直接清除过氧阴离子自由基和羟基自由基,在体内也有显著增强血清和组织中SOD活力。因此,LMSF在降血脂和预防动脉粥样硬化形成方面具有较大的潜在应用价值。于瑞蓉等也曾以海藻多糖制成降脂饼干,供高血脂者食用,显示降血清胆固醇临床有效率为82%,降血清甘油三酯为67.7%。据hang一140k报告,海带褐藻糖胶可使小鼠血浆中胆固醇的含量显著减少,低密度脂蛋白含量降低而高密度脂蛋白含量增加,动脉粥样硬化指数减少,血浆中脂质氧化物浓度降低。1.1.3.1对脂酶活性的影响海带多糖可提高脂酶活性,在褐藻糖胶中发现了引起脂蛋白脂酶释放的物质,静脉注射后伴随着刺激脂肪裂解的效果。但药效的强弱并不依赖于多糖大分子硫酸化的程度“”。1.1.3.2对脂质代谢的影响海带多糖可以降低胆固醇,防治动脉粥样硬化,多次灌胃,可明显抑制高脂血鸡血清总胆固醇、甘油三酯含量的上升,并能减少鸡主动脉内膜粥样斑块的形成和发展。邓槐春n”研究了在雄性小鼠ICR中含4%海带提取物的食物以及在前者基础上另外加入褐藻糖胶分别对脂质代谢的作用。与对照组相比,褐藻糖胶组可使血浆中胆固醇的含量显著减少13%-17%,低密度脂蛋白降低20%-25%,高密度脂蛋白含量增加16%,使动脉粥样硬化指数减少,血浆中脂质氧化物浓度降低…】。海带褐藻糖胶150mg/kg可显著降低高胆固醇小鼠血清中的总胆固醇水平,可有效预防小鼠高胆固醇血症的形成。海带淀粉硫酸酯也可降低胆固醇量并抑制冠状动脉粥样硬化病变幢“圳.所以,褐藻糖胶和海带提取物可以通过改善血脂代谢,防治动脉粥样硬化的发生.1.1.4调节免疫力多糖能在多个层面、多条途径对免疫系统发挥调节作用.包括对各类免疫细胞的调节、对细胞因子的调节、对补体的调节等。1.1.4.1细胞和细胞因子的调节海带租多糖(100mg/kg)¨们和海带硫酸多塘(5~lOmg/kg)n“能恢复由环磷酰胺引起的免疫低下小鼠的免疫功能.海带淀粉和海带淀粉硫酸酯“钉可促进淋巴细胞的转化,促进3H-TdR和3H-UR掺入淋巴细胞,并表现出与植物血凝素(PHA)的协同作用,在C3H/HeJd、鼠中海带多糖导致腹膜巨噬细胞分泌细胞因子白介素-1a和释放肿瘤坏死因子“”;以上表明海带多糖具有增强细胞免疫的功能;可增加免疫低下小鼠血清和脾细胞溶血素的含量,对体液免疫也有促进作用;在C3H/iteJ小鼠中海带多糖对脾细胞DNA合成有促进作用;海带多糖部分还可提高脾细胞中多克隆抗体(IgG、IgM)的产生.海带多糖是一种免疫调节剂,其作用强度与香菇多糖和枸杞多糖相近n“,证明它是一种对巨噬细胞、T细胞有直接作用的免疫调节剂.其中海带淀粉和海带淀粉硫酸酯对机体的免疫功能有促进作用,后者是前者人工磺化而成,对机体免疫功能的作用较前者弱,这可能是海带淀粉经磺化后,降低了对网状内皮系统的刺激而减弱腹腔巨噬细胞的吞噬功能H”.薛静波¨们研究了海带多糖对C57BL/6d、鼠腹腔巨噬细胞的激活作用,结果表明腹腔注射海带多糖40mg/kg能明显激活小鼠腹腔巨噬细胞,增强其细胞溶解作用,并且在第14天达到高峰,其活性随效应细胞/靶细胞比值的增大而增强,在有lOng/mLLPS的存在下,能在体外分泌肿瘤坏死因子.因此,海带多糖是机体免疫功能的调节剂,对于改善和增强机体免疫功能具有重要意义.1.1.4.2对补体系统的作用补体过度激活,不仅会消耗大量的补体成分,使机体抗感染的能力下降,而且在激活过程中产生大量的具有生物活性的物质。会导致机体21山东大学硕士学位论文发生过度的炎症反应而引起自身细胞和组织的损伤。”.研究H“海带水溶性多糖对补体旁路(APE)的作用,发现209/L的褐藻糖胶可对红细胞溶解产生50%的抑制,但褐藻糖胶硫酸化的程度并不影响其对APE的作用。1.1.5抗血栓作用及其可能机制大量研究表明褐藻糖胶具有明显的抗血栓活性,抑制凝血酶原的激活及凝血酶活性是其主要的作用机制。从枯墨角藻中提取的褐藻糖胶在体内外实验中均显著延长了血凝时间,并表现剂量依赖性:同时,实验还显示褐藻糖胶的抗血凝作用与血浆抗凝血酶Ⅲ介导的凝血酶抑制有关n”。另外的研究表明,褐藻糖胶与肝素一样能以1:1的比例和抗凝血酶相结合,不过这种结合并不牢固m’。这提示,褐藻糖胶可能通过与抗凝血酶的相互作用来抑制凝血酶的活性。此外,褐藻糖胶能有效抑制内源途径中凝血因子Xa产生,浓度为5mg/L时抑制率达50%,表明褐藻糖胶能有效抑制凝血酶原酶的形成;同一研究还发现褐藻糖胶在内源和外源凝血途径中,均能明显抑制凝血酶的产生,最高抑制率分别达95%和60%H”。因此,褐藻糖胶在内、外源途径中均可能通过阻止凝血酶原酶的形成而抑制凝血酶的生成。其次,褐藻糖胶的抗血栓作用与抑制血小板聚集有关。血小板活化因子在血栓形成的病理变化中起着关键作用,可引起血小板粘附、聚集从而导致微血栓形成“““,。从海带中提取的褐藻糖胶能够延长小鼠实验性出血时间并增加出血量,对体外诱导的血小板聚集具有抑制作用,并显著抑制大鼠实验性动、静脉血栓的形成,呈剂量依赖性“”。进一步的研究表明,褐藻糖胶对血小板活化因子引起的血小板聚集具有浓度依赖性的抑制作用,最大抑制率达93.04%“”。褐藻糖胶还对纤溶系统有明显的作用,能促进纤溶酶原向纤溶酶转化,从而具有溶栓作用。全血浆凝块溶解试验表明,从海带中提取的褐藻糖胶能明显缩短血浆凝块溶解时间:并能显著提高组织型纤溶酶原活化剂的活性,但对纤溶酶原激活物抑制剂1不起作用““.从昆布中提纯的褐藻糖胶,能有效促进高分子量尿激酶型纤溶酶原活化剂对纤溶酶原的激活,也能在一定程度上促进组织型纤溶酶原活化剂对纤溶酶原的激活¨”.另外,实验证明,褐藻糖胶的生物活性与硫酸基的含量之间存在密切的联系.褐藻塘胶的抗凝血活性随着硫酸化程度增加而增加,脱硫处理则活性降低,硫酸根含量减少20%就完全失去抗凝活性¨3·“·”·“1。1.2海带多糖的提取1.2.1水提法水提法为海带多糖的传统提取方法.邢杰等“”采用固定因素法对海带多糖的水提条件进行优化,以多糖提取率为指标得最佳工艺:提取温度为lOO℃,提取时间为6h,加水量为90mL/g。张彦民等¨们采用单因素分析法对硫酸酯化多糖的提取工艺条件进行了优选,得出提取时间为2h,提取温度为90"(2,加水量为干净海藻质量的25倍。该工艺多糖产率达到1.99%,其主要理化指标“硫酸根+多糖”质量分数为61.26%.1.2.2碱处理法刘秀河等¨”以于海带为原料,采用二次浸泡和碱处理工艺.以褐藻酸的提取率作为多糖提取率的评价指标(70"C二次水浸提后,采用20倍1.5%Na。CO,,60℃碱提lh),提取率达到76.88%,高于其它方法.并指出,用Na:c0。溶液作为浸提介质较NaOH效果好,其浓度应控制在l%~2%.1.2.3分类提取法李林等¨钉根据海带多糖中的褐藻胶不溶于稀酸溶液而其钠盐溶于水的性质,以0.1mol/LHCl水溶液从海带粉末中提取褐藻糖胶和褐藻淀粉(根据溶解度的差异,用不同浓度的乙醇沉淀分离),而使含量很高的褐藻胶留存于滤渣中,然后以1%Na:c0。溶液使其生成褐藻酸钠来提取。1.2.4超声法1.2.4.1超声波介绍超声波是一种机械振动在媒质中的传播过程,其频率一般在20kHz以上.超声波具有以下特性:方向性好、功率大、穿透力强、引起空化作用、引起许多特殊反应m1.超声技术在工业、国防、医药卫生和环境保护等部门得到了广泛应用,在工业方面如超声工业检测、超声工业测量、超声焊接、超声加工及超声金属成型等:在医学方面如超声诊断和超声治疗:在环保方面,如超声杀菌、超声化学处理和超声除尘等¨“。近年来,超声技术在农产品加工中也得到了应用与发展。1.2.4.2超声提取超声提取又名超声萃取,即从原料中提取有用物质或者成分。超声强化动植物细胞中内含成分的萃取目前已有广泛的研究,并有一定的应用。郭孝武等人研究了超声对中草药成分萃取的应用”“”1。包括:1.黄连根茎中萃取黄连素。一般用浸泡渗漉法,但速度慢,时间长,提取率低。超声处理可大大缩短提取时间,提高黄连素的提取率,节约了药材。2.益母草总碱的提取。用超声和常规回流两种方法。从益母草中提取益母草总生物碱,通过比色法测定,比较两法所提取的生物碱产率。实验证明,超声法大大缩短了提取时间。3.从槐米中提取芸香甙。用超声法从槐米中提取芸香甙,与热碱提取一酸沉淀法相比。此法无需加热,用频率为20ktlz的超声波处理30min,其提取率可提高47.5%,且工艺简单,速度快.超声对萃取的影响与组织细胞的破碎有关.它能使细胞中可溶性成分更好地释放出来,并使溶剂分子渗透到组织细胞中去。超声的破碎作用还可用于一些细胞壁坚固的植物细胞上。对花粉细胞壁的研究表明,超声法的破碎作用要明显好于研磨法。24山东大学硕士学位论文1.2.4.3超声波提取海带多糖超声波法提取多糖是一种很有希望的多糖提取新方法。将超声波应用于对中药苷类成分的提取中可以提高苷类的提出率并缩短提取时间。取适量干海带粉,加入蒸馏水适量,然后用超声波发生器处理一定的时间,提取液经过滤、浓缩、去蛋白、乙醇沉淀等处理后可得粗品多糖。廖建民等“”以海带多糖得率为指标,提得租提物中糖含量为28.19%,大分子的杂质含量为0.97%.而酸提法得到的多糖含量为19.8%,大分子的杂质为1.92%.二者差别显著(P<O.01),且抗肿瘤实验表明两种提取方法效果相当,提出该方法为一种有希望的多糖提取新方法.王谦等¨”采用气升式反应器超声破碎海带提取硫酸酯多糖,提取率高达1.86%,比传统的水提法高.超声波法提取海带多糖时,超声时间不易过长.超声处理时间的延长。可能是由于超声波具有较强的机械剪切作用,长时间的作用会使大分子的多糖断裂,从而在后处理的过程中的损失增大而影响多糖的提出率.实验过程中还应注意控制pH值和海带与溶剂水的质量比,以保证提取率最高。1.2.5酶解法本实验室王琪琳¨”采用酶解法从海带中提取制备海带硫酸多糖(LPS),即海带浆加入纤维素酶、果胶酶和蛋白酶,50℃水解4h,而后升温至90℃,使酶失活,冷至室温进行过滤,取滤液加入氯化钙,离心去除海藻酸钙;上清液加入十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)与LPS结合沉淀,离心收集CTAB—LPS沉淀物;加入氯化钙溶液进行盐解,游离出LPS后加入乙醇使其析出,经离心烘干得LPS.与水煮提取法比较,该提取工艺得到的LPS产率是前者的2倍.这些提取方法中水提取法,酸碱提取法以及酶提取法都属于传统的提取方法,这些方法都存在各自的优缺点.水提取的温度要控制在lOO℃,需要大量的能量消耗以及较长的提取时间,不适用于工业生产;酸提取的方法存在很大的污染,同时消化海带时需要大量的酸,因而山东大学硕士学位论文这种提取方法只是适用于实验室级别的提取研究;酶提取可以获得质量比较好的海带硫酸多糖,据研究这种方法提取的海带多糖的生物活性也比较高。碱提取法是现在工业提取海带多糖的主要方法,该方法的好处是操作简单,消化彻底,相同质量的海带可以提取得到较多的海带多糖,但是这种提取方法存在很大的污染,因而工业生产受到一定的限制,并且这种处理方法处理的海带后期的提取难度比较大.超声波方法提取海带多糖已有所报道,这种方法相对于以上的各种方法的优点是:多糖的提取时阃大幅度减少,相同质量的海带获得的海带多糖相对较多,不存在污染,同时研究显示这种方法提取的海带多糖的生物活性并没有降低。所以我们实验的主要目的就是筛选超声波提取海带多糖的方法,得到提取海带多糖的最佳方法,并与传统的方法进行比较,评价这种提取方法与传统方法提取的海带多糖的差别,后期研究超声波提取海带多糖的生物活性作好准备。1.3褐藻糖胶的纯化按上述方法提取的糖胶多不纯,通常含有水溶性褐藻胶、蛋白质、色素等,因此,提取后应进一步纯化¨”。纯化方法包括:乙醇重沉淀法:许多资料表明,对粗海带多糖的纯化可以用适当浓度的MgCl:、CaCl。溶液和一定浓度的乙醇共存时,产生沉淀的方法除去作为杂质的水溶性褐藻胶.季胺盐类沉淀法:利用阳离子表面活性剂如CPC或CTAB能与高分子电解质产生沉淀的性质,使褐藻糖胶沉淀下来。在提取和纯化过程中,还可以用透析法除去溶液中的离子和小分子物质,可以用酶消化法来除去混杂在提取液中的蛋白质。海带多糖的化学结构复杂,因此人们逐渐用分级法将混杂的糖胶成分分成不同等级。1.3.1乙醇分级法可以与CPC分级配合使用。刘晓蕙等¨”将海带的水提液经20%的乙醇醇析得粗糖胶,将此粗糖胶经氯代烷毗啶分级,并结合用乙醇分级得Fl、F2、F3与P1、P2、F3、P4、P5共8个级分。山东丈学硕士学位论文1.3.2色谱法利用凝胶过滤柱色谱和离子交换色谱进行分级。离子交换色谱可将多糖分为荷电性不同的级分,凝胶过滤色谱法则按分子量大小进行分级.由于海带多糖的带电性,因此本实验室主要采用离子交换柱进行分离.称取一定量海带硫酸多糖粗品,加水溶解,上处理好的DEAE-23CL一型柱子进行离予交换层析.开始用蒸馏水洗脱,然后分别用0.5和I.Omol/LNaCI溶液进行洗脱,流速lOOmL/h。利用苯酚一硫酸法检测洗出液的糖含量。得到Fl、F2、F3三个组分.将蒸馏水洗脱得到的样品后再上DEAE一41柱,先用蒸馏水洗脱,再用0.5NNaCI溶液洗脱。可分为两个组分.将峰区洗脱液透析,冷冻干燥得纯化的海带硫酸多糖.第二部分海带硫酸多糖的提取2.1材料与仪器2.1.1材料海带果胶酶95%医用乙醇其他药品均分析纯2.1.2仪器高速粉碎机天津泰斯特公司济宁金百特公司济宁金百特公司上海安亭科学仪器厂郑州长城科工贸有限公司鄄城光明仪器公司上海亚荣生化仪器厂北京普析通用仪器有限公司北京博医康技术公司上海沪西分析仪器厂上海市实验仪器厂上海天平仪器厂山东荣城鸿洋实业总公司天津市利华酶制剂厂超声波药品处理机中试多功能超声波提取机组LXJ—IIB型离心机循环水真空泵调温电热套RE一52^旋转蒸发仪TV一1800S紫外一可见分光光度计FD-1冷冻干燥仪BS一100A自动部分收集器超级恒温器电子天平2.2实验方法2.2.1制备海带粉购买海带后,用自来水将其洗净,晒干。随后使用60目一80目的粉碎机将干海带粉碎,收集备用。2.2.2热水法提取称取制备好的海带粉2009,倒入2.4L水中,搅拌均匀,放入70山东大学硬士学位论文℃水浴锅中水浴6h,并不断搅拌(由于水分的蒸发,定时将水补足)进行水解.冷却至室温,于5000r/min离心15min,保留上清液.用适量水将离心后的海带渣搅拌均匀,再次离心后,合并上清液.按体积比平均分成两份,一份上清液经减压浓缩(40℃)后,加入三倍体积95%乙醇,沉淀过夜.离心后获得海带粗多糖A.另一份上清液中加入氯化钙(29/lOOmL),静置,5000r/min离心去除褐藻酸钙。上清液经减压浓缩(40℃)后,加入三倍体积95%乙醇,沉淀过夜.离心后获得海带硫酸多糖B.将以上所得沉淀A、B各重新溶于水,离心除去不溶物.上清液再加三倍体积95%乙醇,静置沉淀.生成沉淀经无水乙醇、乙醚洗涤,重新溶于蒸馏水,置于-2012冰箱冷冻过夜,冷冻干燥得到海带杂多糖A。以及海带硫酸多糖粗品B。。2.2.3酶提取法称取制备好的2009海带粉,置于不锈钢桶中,加入蒸馏水2.4L,按万分之二的比例加果胶酶O.48克(可适当增加果胶酶用量,使海带碎叶消化更完全).调pH值为4.5-5.0,盖上盖子,于45—5013水浴锅中水浴4到6小时,随时搅拌.然后升温至90℃,对酶进行灭活,持续15分钟.冷却至室温后,于5000r/min离心15min,保留上清液.残渣中再加入适量水,搅拌,重复离心.合并两次上清液.按体积比平均分成两份,一份上清液经减压浓缩(40℃)后,加入三倍体积95%乙醇,沉淀过夜.离心后获得海带粗多糖C。另一份上清液中加入氯化钙(29/lOOmL),静置,5000r/min离心去除褐藻酸钙.上清液经减压浓缩(60℃)后,加入三倍体积95%Z,醇,沉淀过夜.离心后获得海带硫酸多糖D.将以上所得沉淀C、D各重新溶于水,离心除去不溶物。上清液再加三倍体积955乙醇,静置沉淀.生成沉淀经无水乙醇、乙醚洗涤,重新溶于蒸馏水,置于-2013冰箱冷冻过夜。冷冻干燥得到海带杂多糖C。以及海带硫酸多糖粗品D。.2.2.4碱提取法29配制1%的碳酸钠溶液:称取159无水碳酸钠加入1500mL水称取制备好的2009海带粉,置于不锈钢桶中,加入配好的碳酸钠溶液2.8L。在50℃水浴5h,趁热用棉纶网进行吊滤,并不断用热水冲洗保持温度,获得的吊滤液于5000r/min离心15min,保留上清液。按体积比平均分成两份,一份上清液经减压浓缩(40℃)后,加入三倍体积95%乙醇,沉淀过夜。离心后获得海带粗多糖E。另一份上清液中加入氯化钙(29/lOOmL),静置,5000r/min离心去除褐藻酸钙。上清液经减压浓缩(40℃)后,加入三倍体积95%乙醇,沉淀过夜.离心后获得海带硫酸多糖F。将以上所得沉淀E、F各重新溶于水,离心除去不溶物。上清液再加三倍体积95%乙醇,静置沉淀。生成沉淀经无水乙醇、乙醚洗涤,重新溶于蒸馏水,置于一2012冰箱冷冻过夜,冷冻干燥得到海带杂多糖E。以及海带硫酸多糖粗品F。。2.2.5超声波提取法单因素考察试验条件的确定:实验选取pH、作用时间、固液比、温度、频率五个因素对提取的海带多糖的影响作为研究对象。2.2.5.1作用时间对海带多糖提取率的影响向超声波提取器中加入4809海带粉,按照固液比为lOOg海带粉加入2.5L水的比例加入12L水,调整超声波提取器的超声波频率为26.9MHZ,pH设定为7,于室温条件下使用半管提取方式进行提取,以时间为标准取样测试,取样时间分别为:30min、40min、50min、60min、70min,取样量为1L/次。随后于5000r/min离心15min,残渣水洗后重复离心一次,合并上清液,经减压浓缩(6012)后,加入三倍体积95%乙醇,沉淀过夜。将所得沉淀重新溶于水,离心除去不溶物。上清液再加三倍体积95%7,醇,静置沉淀。生成沉淀经无水乙醇、乙醚洗涤,重新溶于蒸馏山东大学硕士学位论文水,置于一20℃冰箱冷冻过夜。冷冻干燥得到海带粗多糖.2.2.5.2固液比对海带多糖提取率的影响固定提取时间为30min,pH设定为7,超声波采用低频,温度为室温,固液质量比分别为1:20~l:40进行提取。随后于5000r/min离心15min,残渣水洗后重复离心一次,合并上清液,经减压浓缩(60℃)后,加入三倍体积95%乙醇,沉淀过夜。将所得沉淀重新溶于水,离心除去不溶物.上清液再加三倍体积95%乙醇,静置沉淀.生成沉淀经无水乙醇、乙醚洗涤,重新溶于蒸馏水,置于一20℃冰箱冷冻过夜,冷冻干燥得到海带粗多糖.2.2.5.3pH对海带多糖提取率的影响固定提取时间为30min,超声波采用低频,温度为室温,固液质量比为1:25,提取时采用的pH值分别为:3,5,7,9.随后于5000r/min离心15min。残渣水洗后重复离心一次,合并上清液,经减压浓缩(60℃)后,加入三倍体积95%乙醇,沉淀过夜.将所得沉淀重新溶于水,离心除去不溶物。上清液再加三倍体积95%乙醇,静置沉淀.生成沉淀经无水乙醇、乙醚洗涤,重新溶于蒸馏水,置于一20℃冰箱冷冻过夜,冷冻干燥得到海带粗多糖.2.2.5.4温度对海带多糖提取率的影响固定提取时间为30min,pH设定为7,超声波使用低频,固液质量比为1:25,提取温度分别为:30℃,40℃,50℃,60℃.随后于5000r/min离心15min,残渣水洗后重复离心一次,合并上清液,经减压浓缩(60℃)后,加入三倍体积95%乙醇,沉淀过夜.将所得沉淀重新溶于水,离心除去不溶物.上清液再加三倍体积95%乙醇,静置沉淀.生成沉淀经无水乙醇、乙醚洗涤,重新溶于蒸馏水,置于一20℃冰箱冷冻过夜,冷冻干燥得到海带粗多糖。2.2.5.6频率对海带多糖提取率的影响固定提取时间为30min,pH设定为7,固液质量比为1:25,温度为室温,提取频率分别为低、中、高三个频率.2.2.6各因素对海带多糖提取率的影响山东丈学硕士学位论文在单因素实验的基础上,对各因素进行评估,对影响提取率的主要因素(时间,物料比,pH以及温度)进行L。(34)正交实验,不考虑各因子的交互作用,设计见表2—1。表2—1正交试验安排Tab.2—1Designoftheexperimentsoforthogonaldesign2.3结果与分析2.3.1传统方法提取多糖由水、酶、碱三种方法提取海带多糖,其中热水法采用了三个温度进行研究,提取结果如表2—2。表2-2传统方法提取多糖的糖重量Tab.2-2Weightofthepolysaccharideextractedbymethodstraditional组别杂多糖提取量(g)50℃70℃9.0811.3616.93多糖提取量(g)50℃0.7990℃14.0170℃1.151.251.2790℃1.47水3.84酶碱山东大学硕士学位论文由表2—2中可以看出,在热水提取多糖的过程中,随着温度的升高,多糖的提取量在大幅度的增高;在比较三种传统的提取方法后,我们可以看到,稀碱对海带杂多糖的提取能力最高,达到了16.93%,其次为90℃的热水提取,最低为酶的提取能力.这里所指的多糖是杂多唐,含有的成分多,其中主要成分是褐藻酸钠,在加入CaCI。处理海带杂多糖后,CaCl。与褐藻酸钠反应生成不溶于水的褐藻酸钙后,连续处理两次后,完全去除了褐藻酸钠,在这种情况下提取的海带多糖主要是海带硫酸多糖。海带硫酸多糖是海带多糖生物活性的主要体现者,经过处理后,我们可以看到对于海带硫酸多糖提取能力最高的是90℃的热水提取方法.提取能力由高到低依次为:90℃的热水提取法,碱提取法,酶提取法,70℃的热水提取法以及50"C的热水提取法.2.3.2单因素试验结果2.3.2.1作用时间对海带多糖提取率的影响固定其余提取条件,使用超声波提取多糖的时闻分别定为20,30,40,50,60min,提取结果如图2一l。O·2V毒o·鬻螭0.O2030405060提取时问(min)图2—1.作用时间对多糖提取的影响totheFig.2-lEffectofthetimeactiondurationofpolysaccharidesextraction由图2—1可以看出,随着提取时间的延长,海带多糖的提取率出现了先高后低的情况.最高点提取的海带多糖的重大约是最低点的1.46倍.提取率先提高的主要原因是超声波对海带细胞壁的破坏,从而释山东大学硕士学位论文放更多的多糖;后期出现降低的主要原因可能是由于超声波本身对多糖的降解作用造成的。2.3.2.2固液比对海带多糖提取率的影响固定其余提取条件,以每lOOg海带粉加水量分别为:2L、2.5L、3L、3.5L、4L,分别进行提取,结果如图2—2。1.2,、0.9一O.6奢蚺O.302025303540加水量(IL/g海带)图2—2.物料比对多糖提取的影响Fig.2-2Effectofthesolventtosoluteratiototheextractionofpolysaccharides由图2-2可以看出,随着用水量的增加,提取率出现逐渐增加,随后保持大致不变的情况,说明在固液比未达到30倍之前,海带粉与水的混合物过于粘稠,虽然超声波提取器本身具有搅拌作用,但粘稠的混合物本身对超声波的阻断作用,使超声波不能充分作用于海带粉。随着水量的增加,海带粉和水的混合物粘稠度降低,超声波作用充分,因而提取率逐渐提高;在固液比达到30倍以后,超声波已经可以充分的作用于混合物中的海带粉,因而提取率在固液比超过30倍以后就基本保持不变了。2.3.2.3pH对海带多糖提取率的影响保持其它提取条件不变,仅改变提取条件中的pH,分别取pH值为:5、6、7、8、9进行提取试验,结果如图2—3。l2O9O6一一鬻螭O3O678硼图2-3.pH对多糖提取的影响Fig.2-3EffectofpHtotheextractionofpolysaccharides由图2-3可以看出,随pH增加,提取率出现先增后迅速减少的情况,在pH接近中性的情况下提取率最高.提取率先高后低的主要原因在于海带多糖在酸性提取过程中,提取出来的褐藻酸钠本身是溶于水的,但是在酸性条件下,褐藻酸钠转变为褐藻酸,褐藻酸本身不溶于水,这就出现了沉淀.褐藻酸的沉淀降低了超声波作用于海带粉的能力,这是造成提取能力降低的主要原因之一;在中性之后,随着pH的升高,海带多糖的提取率也下降,而且下降的情况越来越明显,这主要在于碱本身对海带多糖具有水解作用.据报道在45℃,0.05NNaOH作用16小时进行B一消除反应,即可以使糖苷键断裂.而在超声波作用下,这种降解作用可能会更明显.2.3.2.4温度对海带多糖提取率的影响在温度分别为30、40、50、6013条件下的提取结果如图2-4.山东大学硕士学位论文I·2。。·9V看06慵。.3。4060OO量度(℃)图2-4.温度对多糖提取的影响Fig.2-4Effectoftemperatureactiondurationtotheextractionofpolysaccharides由图2-4可以看出,随着温度的升高,海带硫酸多糖的提取率逐渐提高。从传统的热水提取方法中我们可以看到,在提取5小时的情况下,水浴提取温度达到90"C之前,随着温度的上升,多糖的提取率都在上升,但是由于超声波提取器本身的制约,提取温度最高只能达到60℃。2.3.2.5频率对海带多糖提取率的影响该超声波提取器的频率为低、中、高三档,我们使用这三种基本频率,调节到超声波充分作用的频率进行提取,结果如图2—5。0.920.88盏o.84馨椎O.80.76低中超声波频率高图2-5.Fig.2-5Effect超声频率对多糖提取的影响frequencytotheextractionofofU1trasoniCp01ysaccharides36山东大学硕士擘位论文由图2—5可以看出,在使用超声波提取器的三个频率进行提取海带多糖的过程中,随着频率变改变,海带多糖的提取率也出现变化,三种频率下,低频率获得的海带多糖最多,其后依次使中频率和高频率,证明该超声波提取器的在低频率提取条件下,也就是在27MHz左右,提取能力最佳,这与仪器公司最初建议使用的频率的相同.该试验仅能说明超声波在这三种频率下的提取能力的差别,我们不能确定在这三种频率之间的频率是否均符合频率越高提取率越低的规律.2.3.3超声波提取条件的确定根据以上单因素试验的结果,我们得到了单因素的水平变化对超声波提取海带硫酸多糖的影响,鉴于以上试验分析,我们决定采取在单因素试验过程中提取多糖量最高的水平及其左右的水平选取正交试验的水平进行正交试验.最终采取的正交试验因素水平如表2—3.表2-3超声波提取海带多糖正交实验L9(3‘)Tab.2—3LeveIsoftheexperimentsoforthogonaldesignL9(3‘)._2.3.4正交试验获得的多糖按照正交试验表2-1的试验顺序及试验条件安排表2-3的试验数据,并进行表2-1中的9组试验,提取获得海带硫酸多糖,提取结果及计算分析如表2-4.山东大学硕士学位论文表2—4超声波提取海带多糖正交实验结果Tab.2-4Resultoftheexperimentsofoforthogonaldesignforextractionp01ysaccharidesl23456789l112223331.9362.3042.291231231232.7881.6582.0840.9290.5530.6950.37612323l3l21.9282.1012.5010.6430.7000.8340.191l233122312.3202.7131.4970.7730.9040.4990.405O.8140.6260.4960.7200.75l0.8331.2540.28lO.756IIIJJIllJIJ平均0.645ⅡJ平均0.768Ⅲ。平均0.763R0.1231.1I,Ⅲ分别曩不吾因于帕1、2,3水平教括Z祁·j震示第几因子,R表示极茬由表2-4结果可以看出,在九次正交试验提取的多糖中,各次结果差别较大,这主要是由于不同因素的不同水平间的组合情况造成的。通过计算各因子三个水平提取多糖重量之和:IJ、ⅡJ、ⅢJ,以及三水平提取多糖重量的平均值:I,平均、II,平均、Ⅲ.平均。由此获得的极差结果分析表明影响海带多糖超声波提取的各因子对提取结果影响的大小排序为:D>B>C>A,即pH>时间>温度>物料比。方差分析表明超声波提取时间以及pH对海带多糖的提取具有显著性影响,而温度和38山东大学硬士学位论文物料比的影响不显著.随着超声波作用时间的增加,多糖的提取率在45min和60min均比30min有所增加,但在这两个水平上提取率基本相同,说明在物科比达到l:30时,超声波对海带粉的作用基本充分。超声波作用时间的变化,海带多糖的提取率出现在第二水平减少,而在第三水平又出现一定的增加,这种情况发生的主要原因可能与超声波对海带多糖的提取和降解的双重作用造成的.随着作用时间的延长,海带多糖的提取率逐渐增加,这与热水法提取多糖的情况相符,但变化情况不明显,这与超声波提取器的所能控制的温度变化能力过小有关.pH变化对多糖提取率的影响趋势和单因素研究的结果相符,低pH产生的褐藻酸沉淀以及高pH的降解作用造成提取率的降低.因此,该试验获得的超声波提取海带多糖的最佳条件是A2B。C。D。,即:物料比为1:30,提取时间为30min,温度为60℃,pH为7.第三部分海带多糖理化性质分析3.1材料与仪器3.1.1材料海带多糖标准单糖(fuc,gal,xyl,rha,glu,man,galacid)自制Sigma肌醇六乙酸酯Dextran葡聚糖(T一10,T一40,T一70,T一500,T一2000)pharmacia超滤膜(MW5000,10000,30000,50000,100000)3.1.2仪器MILLIPORETV-1800S紫外一可见分光光度计粘度计ND3-t超滤仪冷冻干燥机GCl22一气相色谱仪GH一300高纯氢发生器WY5.2-C微型空气压缩机北京普析通用仪器有限公司上海精密仪器公司MILLIPORE北京博医康技术公司上海精密科学仪器有限公司北京汇佳精仪工贸有限公司浙江萧山亚达微型空气压缩机厂SavantSavant真空浓缩仪Thermo多功能真空系统ThermoFJ一2000-indows色谱工作站LC-IOA高效液相色谱仪高速台式离心机3.2上海以泰信息工程有限公司岛津公司上海医疗器械厂实验方法将多糖分别配制成10吮g/mL溶液。3.2.1糖含量的测定测定多糖的糖含量,利用多糖中的己糖能与苯酚一硫酸试剂发生显色反应,采用苯酚一硫酸法哺”。分别取各种多糖溶液适量,用蒸馏水稀释至2.OmL,向其中加入山东大学硕士学位论文1.OraL6%的苯酚溶液,振荡器混匀,再加入浓硫酸5.OmL,振荡混匀.静置5分钟,沸水浴15分钟,冷却至室温后于490nm比色测定吸光度.用fuc/gal(3:1)作为标准糖,配制成10吮g/mL溶液,梯度稀释,重复上面操作.根据A值,制作糖含量标准曲线,对比自制多糖的^值,求得糖含量。3.2.2硫酸根含量的测定测定多糖中硫酸根的含量,利用了多糖中释放的硫酸基与Ba”生成硫酸钡的反应,采用比浊法测量¨”。分别取各多糖溶液(降解和未降解),加入等体积的2mol/LHCl混合后,转移至安焙瓶中,酒精喷灯密封.安焙瓶于100"C水解8小时.冷却后开启安焙瓶,内容物于6012减压蒸干,残渣用水溶解.取水解液0.4mL于检测试管中,加蒸馏水到1.6mL,再加入1.4mL8%的三氯乙酸和lmL氯化钡一明胶,振荡混匀。静置15—20分钟,在360hm下测定比浊度.另一份水解溶液按同样的方法处理,只是用1.4mL明胶溶液代替氯化钡一明胶试剂.有氯化钡存在时的吸光度减去无氯化钡时的吸光度,消除水解液中所含紫外吸收位置物质的影响,差值即表示硫酸根含量.用10蛳g/mL硫酸盐作为标准品,梯度稀释,重复以上操作.根据差值绘制硫酸根含量标准曲线.对比自制多糖的A值,求得多糖中的硫酸基含量。S0。’%=(SO。’浓度/样品浓度)*100%3.2.3糖醛酸含量的测定多糖中糖醛酸含量的测定,采用咔唑一硫酸法“”。在具塞试管中加入硼砂硫酸液5mL,置冰浴中冷至0℃,然后再加入稀释多糖样品液1.OmL,先轻轻振摇,再剧烈振摇,并不断用冰浴冷却.将试管加到沸水浴中加热lOmin,冷却至室温,加入0.2mL咔唑试液,摇匀。用沸水浴再加热15min,冷却至室温,于530nm处测光吸收山东大学硕士学位论文值。以10吮g/mL葡萄糖醛酸作为标准品,梯度稀释,重复上述操作,绘制标准曲线。样品糖醛酸含量=糖醛酸浓度/样品浓度3.2.4多糖粘度的测定称取粗多糖各59,溶于500mL纯水中,在21℃恒温条件下,使用旋转粘度计测定各粗多糖粘度。3.2.5超滤法划分分子量取配制多糖溶液100mL进行超滤,操作压为0.7atm,收集50mL滤过液。检测并比较超滤前及超滤后的糖含量滤过百分比。3.2.6最佳方法提取海带多糖以上实验获得的数据进行分析,获得最佳提取方案后,以最佳方案进行超声波提取海带多糖,并进行以上方法的研究分析。3.2.7多糖对自由基的清除羟自由基的清除采用利用Fenton反应取5支10mL比色管,分别依次加入1.0mL7.5mmol/L硫酸亚铁铵溶液,1.0mL7.5mmol/L水杨酸溶液,1.0mL7.5mmol/L过氧化氢溶液,在2号一5号比色管中依次加入1.0mL的被测糖液,用去离子水定容至刻度,水浴加热1h后。在510nm波长下测吸光度值(备注:粗多糖本身有颜色,在测定时,必须先扣除背景.按相应体积的被测物扣除背景),再计算清除率。清除率公式:清除率(%)=(A。——As)/A。}100%式中:^.一未加被测物吸光度值;As一加入被测物后吸光度值3.2.8气相色谱分析单糖含量1.多糖样品的水解多糖样品的水解同硫酸基含量的测定。2.衍生物的制各采用糖腈乙酯法。山东大学硕士学位论文水解蒸干的残渣加盐酸羟胺lOmg,内标肌醇六乙酸酯7mg,加入0.5mL毗啶,振荡溶解,90"C水浴30min并振荡,使糖转化成糖肟.取出后冷却至室温,再加入0.5mL乙酸酐,90℃水浴30min,继续反应生成具有挥发性的糖腈乙酸酯衍生物。冷却至室温,高速离心,上清液进行气相色谱分析.标准单糖同样进行衍生处理。3.气相色谱分析条件:色谱柱:3mm*2m玻璃柱,担体:chromosorb.-.AW日,固定液:10%0V-225DMCS80—100氢火焰检测器检测柱温:初始温度200℃,初始时间2min,程序升温速率7℃/min,终止温度240℃,终止时间10min,220℃汽化室250℃离子室250℃.内标:肌醇六乙酸酯氮气流速40mL/min,氢气流速40mL/min,空气流速400mL/min3.2.9高效液相色谱法标准Dextran葡聚糖(T-IO,T-40,T-70,T-500,T-2000)配成一定浓度溶液,与多糖样品进行高效液相色谱分析.液相分析条件:色谱柱:TSK—GELG4000PW柱示差折光检测器柱温:70℃流动相:双蒸水进样量:2蛳L,流速:0.15mL/min在上述实验条件下,对标准Dextran葡聚糖进行液相色谱分析,根据洗脱时间对应分子量的对数值作出标准曲线.多糖溶液同样操作,根据洗脱时间对分子量的对数值做标准曲线求算多糖的分子量.43山东大学硕士学位论文3.2.10多糖的分离纯化称取DEAE-23纤维素,依次用0.5mol/LNaOH一0.5m01/UHCl,0.5m01/LNaCl,0.5mol几Hcl浸泡处理成cl’型,大量水洗至中性,抽气,装5.50cm柱,蒸馏水1.5mL/mill平衡。称取一定量海带硫酸多糖租品,加水溶解,上处理好的DEAE-23C1一型柱子进行离子交换层析。开始用蒸馏水洗脱,然后分别用0.5和1.Omol/LNaCl溶液进行洗脱,流速lOOmL/h.利用苯酚一硫酸法检测洗出液的糖含量。3.3结果分析3.3.1糖含量的测定采用苯酚一硫酸法测定传统方法以及超声波方法提取多糖的糖含量,以100/zg/mLfuc/gal(3:1)为标准糖制作标准曲线,如图3一l。捌菩鬃O20406080硫酸基浓度(ug/mL)图3-1.Fig.3-1.Calibration糖含量测定标准曲线forthedeterminationofthesugarcurve传统方法以及超声波方法提取多糖比色后与标准曲线比对,得到糖含量值,见表3—1.山东大学颈士学位论文表3一l各种提取方法获得多糖的糖含量polysaccharides该试验结果中的超声波方法提取的多糖的糖含量应用于正交试验表格2—4中进行分析,得出在试验过程中各因子的水平变化对糖含量的影响情况,影响结果如图3—2所示。550500450bo气,名e絮400o//\r一\趔350300250200×,//\—≥≮j—\//\2y3实验因子水平图3-2.Fig.3-2.Changeofthe各因子各水平下糖含量的变化contentofthesugarinthedifferentkindsoflevels由图3-2可以看出,随着提取过程中水量的增加,提取多糖的糖含量逐渐增加,但增加的效果不是很明显;随着提取时间的延长,糖含量出现先减后增的情况,这与试验初始设想相悖,分析结果产生的山东丈学硬士学位论文原因可能是正交试验的其它某个因子与提取时间之间存在一定的交互作用造成的:随着温度的升高提取多糖的糖含量逐渐增加,增加趋势较为明显;随着pH的变化,多糖含量有先增后减的情况发生,说明在过酸性或者过碱性的条件下对糖提取都是不利的。由此得到的提取糖含量的最佳的提取条件为:^。B。C。D:。3.3.2硫酸根含量的测定采用比浊法,以标准硫酸盐制得标准曲线,见图3—3。O2O150l基g蔡OO5Oi夕硫酸根榷度(uiIIL)curveOO5图3-3.S042-含量测定标准曲线Fig.3-3.CalibrationforthedeterminationofS042一传统方法以及超声波方法提取的多糖按照同样方法于360nm处比色测定,结果与标准曲线进行比对,得到各样品SO。”含量如表3—2。表3-2不同提取方法获得的多糖中SO.”含量Tab.3—2ContentoftheSO.2。inthep01ysaccharidedifferentkindsof同样将超声波方法提取的多糖的硫酸基含量的试验结果应用于正交试验表2—1中进行分析,得出在试验过程中各因子的水平变化对硫“山东大学硕士学位论文酸基含量的影响情况,影响结果如图3-4所示。8O60^V警;4O恻2O∥,≮’’7。f≥≮7\,,硝?醐锱●OO/八。/爻榛80\/\6O123实验因子水平图3-4.各因子水平下S0。2。含量的变化Fig.3-4.ContentofSO‘2一inthedifferentkindsoflevels由图3-4可以看出,随着各因子水平的变化,硫酸基含量的变化与糖含量的变化情况基本相似。海带多糖生物活性是由硫酸基引起的,因而多糖中硫酸基的含量与生物活性密切相关。由此得到的提取硫酸基的最佳条件是:A。B。C。D:。3.3.3糖醛酸含量的测定采用咔唑一硫酸法测定多糖中糖醛酸含量,所得标准曲线见图3-5。n5O4n302培娶整米nlOnl糖醛酸浓度(ug/mL)图3-5.糖醛酸含量测定标准曲线Fig.3-5.Calibrationcurveforthedeterminationofgalacid47山东大学硕士学位论文传统方法以及超声波方法提取的多糖按照同样方法测得结果与标准曲线进行比对,得到各样品糖醛酸量,见表3—3。表3-3不同提取方法获得的多糖中糖醛酸的含量Tab.3—3Contentofthegalacidinthedifferentkindsofpolysaccharides同样将超声波方法提取的多糖的糖醛酸含量的试验结果应用于正交试验表格2-1中进行分析,得出在试验过程中各因子的水平变化对糖醛酸含量的影响情况,影响结果如图3-6所示。舳∞柏务<二3一,∥二~。?、,。。∥7\~·槲程链梁、加YO23试验因子水平图3-6.各因子水平下糖醛酸含量的变化Fig.3-6.ContentofthegalacidinthedifferentkindsoflevelS由表3-6可以看出,与糖含量和硫酸基不同,随着时间的增加,糖醛酸的提取量逐渐减少;物料比在1:30后提取量保持稳定;随提取温度的增加,糖醛酸的提取量先基本保持不变后又增加,这说明糖醛酸48含量对低温不免感.由此得到的提取糖醛酸的最佳条件是:A:B。C;D,。但是糖醛酸主要存在与海带多糖的褐藻胶中,而不是褐藻糖胶中,因而该提取试验结果对于最终确定最佳提取方法的影响不大。3.3.4粘废测定结果使用旋转粘度计NDJ一1,恒温21℃情况下测定各多糖粘度情况如下:表3—4不同提取方法获得的多糖的粘度Tab.3-4Viscidityofthepolysaccharidekindsofextractedbythedifferentmethods粘度是多糖分析的重要指标,可以粗略的指示出多糖的组分及分子量情况。粘度的大小是由褐藻酸含量多少以及提取多糖分子量大小共同决定的,褐藻酸含量高、提取多糖分子量大就会造成粘度偏高,反之就会偏低.由表3-4可以看出,超声波和碱提取的海带多糖的粘度普遍比传统方法中的水提取法和酶提取法低。这与超声波以及碱对海带多塘的降解作用有关。超声波提取的多糖的粘度的平均值与碱提取多糖的粘度比较,可以发现超声波提取多糖的总体粘度要低于碱提取的海带多糖,这说明超声波对多糖的降解作用更明显,或者碱提取法对藻酸的提取能力高于超声波.3.3.5超虑法进行分子量分级利用MILLIPORE超滤膜(MWl0000、50000、100000)迸行超滤,在依次使用截留分子量为10000和50000时,各种方法提取的多糖均全被截留,说明各种方法提取的多糖的分子量均大于5万.在使用MWl00000的超滤膜超滤之后,各种方法提取的多糖的截流情况如表3—5所示。表3-5不同提取方法获得的多糖的滤过率(MWl00000)Tab.3-5Percentofthep01ysaccharidespassingthroughtheultrafiltrationmembrane(MW100000)从表中我们可以看出来,除了超声波提取法的1、2外,滤过比例最大的是水提取方法,这主要的原因在于:在水提取的过程中,温度一直保持在9012,长时间的高温导致部分海带多糖水解。与粘度的测定结果比较,可以发现粘度高的多糖的滤过率相对就少,粘度低的多糖的滤过率相对就多,二者结果间存在着一定的对应性。3.3.6最佳提取条件据以上各组数据分析显示,最佳的提取方法应该是:A3B。C。D。。但是物料比的提取结果显示,提取多糖的用水量达到30倍和达到35倍的结果基本持平,说明在使用超声波提取海带多糖时,水量达到30倍时,超声波基本可以作用完全。在不浪费过多的水的情况下,优先使用30倍水量。因此,我们最终采用的超声波提取海带多糖的方法是:A2BIC3D2。由该方法提取获得的多糖的测定理化性质并与水、酶、碱提取的多糖进行比较,结果如表3-6。山东大学硕士学位论文表3-6四种方法提取多糖的理化性质Tab.3—6Physicalandchemicalcharacterizationofa11thepolysaccharides超声波提取糖重(g)塘含量(%)硫酸基含量(%)糖醛酸含量(%)粘度(kPa·S)超滤滤过量(%)1.2244.99.O3.436.739水1.1547.78.63.643.435酶1.2544.68.73.841.826碱1.2740.97.42.835.218超声波最佳提取方法获得的多糖的理化性质与传统方法提取的多糖的理化性质的比较如图3—7,3-8,3-9,3-10,3-1I.图3-7.四种方法提取多糖的糖重4kindsofFig.3-7.Weightofthepolysaccharidesextractedbymethods由图中可以看出,提取多糖能力大小顺序依次为:碱、酶、超声波和水。但是水提取使用的温度是70"C,如果将温度升为90"C时,其对多糖的提取能力达到1.449,超过了其余三种方法提取的多糖重量。图中显示的结果说明;超声波提取海带多糖的能力与传统方法比较不具有优势.但这只是粗糖的提取能力,而具体情况要比较粗糖的糖含量51来确定。图3-8.四种方法提取多糖的糖含量Fig.3-8.Contentofthep01ysaccharidesextractedby4kindsofmethods由图中可以看出,在糖含量的测定结果中,多糖含量的先后顺序为:酶、水、超声波以及碱。总体看来,超声波和70℃水的提取能力相当,而碱提取的租多糖的糖含量远远低于其余三种提取方法。图3-9.四种方法提取多糖的S0。”含量Fig.3—9.ContentofSO‘2’extractedby4kindsofmethods由图中可以看出,4种方法提取的海带多糖中硫酸基的含量大小顺序为:超声波、酶、水和碱。硫酸基含量与多糖的生物活性密切相关,从这方面看来超声波提取多糖的优势有一定的体现,而该方法保留硫酸基的能力与酶提取方法相当。图3—10.Fig.3-10.Coatentof四种方法提取多糖的糖醛酸含量galacidextractedby4kindsofmethods糖醛酸的含量主要与褐藻酸的含量有关,因而该图反应的是在海带硫酸多糖中褐藻酸的含量情况,酶提取方法所含的糖醛酸的含量最大,超声波和水提取的多糖中糖醛酸的含量相当,碱提取法所得到的多糖中糖醛酸含量最低.图3-11.Pig.3-11.Percent四种方法提取多糖的滤过率(MWl00000)ofthepolys8ccharidespassingthroughtheultrafiltrationmembrane(MWl00000)由图中可以看出,在经过截流分子量为100000的超滤膜后,我们发现超声波、水、酶以及碱提取方法获得的多糖的透过能力依次降低,说明这四种方法获得的多塘中的小分子量多糖含量依次降低.3.3.7羟自由基清除结果利用Fenton反应发生的颜色变化,计算四种方法获得的多糖清除羟自由基的能力如表3-7.表3-7四种多糖清除自由基能力Tab.3—7Scavengingrateofthefreeradicalbythep01ysaccharides由表中的结果可以看出,由超声波提取法获得的多糖的清除能力最强,远远高于其余三种方法获得多糖,传统方法中的碱提取方法清除能力最弱,尚未达到20%。3.3.8液相分析分子量分布标准Dextran葡聚糖(T-IO,T-40,T-70,T-500,T-2000)配成一定浓度溶液,进行高效液相色谱分析,根据洗脱时间对应分子量的对数值做出标准曲线。见图3—12。6·56—5·5兽等54·543.515202530洗脱时间(min)图3—12.HPLC测定分子量的标准曲线Fig.3—12.CalibratiOilcurvedeterminatiOilHPLCofmolecularweighton超声波提取即传统提取方法获得的多糖处理后,经液相色谱分析,图谱如图3-13,3-14,3-15,3-16。P●tM'l■m^“‘。T嘶是..N吨n卜一芎jl§l~蒿,上』一一一1’。l_~~o纠9.岫竹一r—1—’’'—’’—’]—‘——1—+’’———r——’———’’———1——一a∞舯40——要j。一,、一~一—~’,m——r——’11’——T’’——r—’11—‘’—r’+—1—’——’’’_T'o幻∞柏髫图3-13.水挺取多糖的咿Lc曲线Fig.3-13.HPLcgraphofthepolyssccharide图3一“.碱提取多糖的HPLC曲线Fig.3-14.HPLCgraphoftheextractedbThotwaterpalysaccharideextractedbyalkali■I岫nTmledm'-_㈨●H口.竹∞。烈㈠㈡㈠O'5L一20锚q≈处2‘30,J8一竺且\一一graphofthebyultrasoni<———_—’———T—’—’————T———’1—’—1—————’——1—1—'—一1■—■F1—i—r_:——1圈3-15.超声波攫取多糖的HPLC曲线Fig.3-15.HPLC图3-15.酶提取多糖的HPLC曲线Fig.3-15.HPLCgraphofthep01ysaccharideextractedbyeBzylepOly5accharideextracted由以上四图分析,通过使用标准曲线计算各种多糖的分子量分布情况如表3--8。表3--8HPLC测定的多糖的分子量Tab.3-8MolecularweightofthepalysaccharidesmeasuredbyHPLC由图谱及计算结果可以看出,各种提取方法提取的多糖的分子量分山东大学硕士学位论文布情况有一定的差异,也有一定的相似性.四种方法获得的多糖的最大分子量各不相同,其中以超声波提取的多糖的最大分子量最大,达到443万。其余几种提取方法获得的多糖的最大分子量也均超过300万:提取多糖的最小分子量多糖组分存在于水提取和超声波提取方法中,分子量仅仅超过900。同时在不同提取方法中存在相似的多糖组分,酶提取法和超声波提取法获得的多糖中均存在分子量在307万一308万左右的糖组分;酶提取和碱提取方法获得的多糖中均存在240万一250万左右的糖组分;水提取法和超声波提取法获得的多糖中均存在分子量为900左右的多糖组分。对不同批次的多糖的进行高效液相色谱分析,结果发现,水提取法、酶提取法以及超声波提取方法获得的不同批次的多糖的组分基本保持不变。而碱提取方法获得的多糖的分子量分布情况前后差别较大,这可能与碱本身对多糖具有降解作用以及降解位点的不同有关。3.3.9海带多糖的分离将超声波提取的多糖粗品进行分离纯化,经DEAE一23C1。型柱子分离得到四个峰形组分,如图3--16。第一个峰是蒸馏水洗脱得到的,第二、三个峰是0.5moI/LNaCI溶液洗脱得到的。第四个峰是1.OmoI/LNaCI溶液洗脱得到的。1.61.41.2l0.8O.6冒袁3趔蚤果O.4O.20-o.2洗脱体积(mL)图3-16.超声波提取多糖经DEAE一23纤维索进行离子交换柱层析Fig.2-16.IonexchangechromatographyofpolysaccharideDEAE-Cel1u10Se23onthe56山东大学硕士学位论文与传统提取方法获得的多糖经过DE^E一23C1。型柱子分离得到的峰形组分比较,该峰形组分的第二个峰比较明显,而在传统方法提取多糖该峰不明显.3.3.10气相色谱分析标准单糖的气相色谱分析见图3一17.12345678图3-17.标准单糖气相色谱Fig.3—17.1.Rha2.FucGaschromatographyof4.Xyl5.Manstandard7.Galsugars3.Ara6.Glu8.内标在同样的条件下,对各种提取的多糖进行气相分析,气相分析情况如图3一18,3一19,3—20,3—21所示.■···,…····,,’‘…,,…………’,·’o。,·P·…’,,t_··…’·,···‘‘…;i圈3-18.酶提取多糖气相色谱Fi玉3—18.田3-19.水提取多糖气相色落theFig.3—19.Gaschro-atogr^phrofthe“5chro-atographyofpoly8accharideextractedby@azylep01ysacch8rideextractedbyhotwater图3-20.超声波提取多糖气相色谱Fig.3-20.Gaschro-atographyofthe圈3—21.碱提取多糖气相色谱Fig.3—21.Gaschro_atographyofthepolysaccharideextractedbyultrasonicpolysaccharideextractedbyalkali由以上各气相结果分析发现,4种方法提取的海带多糖的单糖组成以及含量基本相同,含有的单糖主要为鼠李糖,岩藻糖,阿拉伯糖,木糖,甘露糖以及半乳糖,它们的比例为:13:11:10:9:8,这说明不同提取方法不会改变多糖的单糖组成,也不会改变单糖的结构。第四部分生物活性研究4.1材料4.1.1器材C0:培养箱超低温冰箱SANY0德国西门子公司SW-CJ-2A水平流超净工作台SZ一93自动双重纯水蒸馏器FAll04电子天平吴江市净化设备厂上海象华化工有限公司上海天平仪器厂黄骅市综合电器厂Bi0一TekIn8truments电子恒温水浴锅酶标仪血球计数板倒置显微镜4.1.2材料上海精密仪器仪表有限公司01ympus大鼠胶质瘤C6细胞96孔培养板一次性培养皿DMEM培养粉新生牛血清胰酶5mol/LEDTA实验室提供CostarBECTONDICKINSON,USAINVITROGEN杭州四季青生物工程材料有限公司AMRESCO分装实验室提供二甲基亚砜(DMSO)MTT粉AMRESCO分装amresco硫酸庆大霉素注射液(8万单位/支)山东鲁抗医药股份有限公司4.1.3试剂4.1.3.1PBS的配制NaCI80.OgKCl2.OglO×PBS储存液:山东大学硕士学位论文Na2HP04·12Hz028.99NaH2PO·2.Og加DDW定容至1000ml。1×PBS应用液:将lO×PBS储存液稀释10倍,高压灭菌。(培养细胞用)4.1.3.2细胞培养液DMEM原液:取DMEM粉一袋10.49,加入800mL三蒸水,在磁力搅拌器上搅拌约4h,待其充分溶解后,加入29NaltCO。,继续搅拌约lh,量筒定容至1000mL,用1MHCL调PH值。加入约26滴HCL,用PH试纸测约7.1~7.2即可(颜色呈枣红色)。加庆大霉素(按lmL培养液加2uL庆大霉素).抽虑灭菌,并移取3mL于小瓶中,37℃温箱培养做无菌试验。原液放在412保存.DMEM应用液:先将灭活的小牛血清在4℃水浴中融化,取1640原液,加入10%的小牛血清,做无菌试验。于4℃保存。4.1.3.30.25%胰酶消化液(50mL)取出0.5%胰酶原液和0.5m01/LEDTA在室温下解冻,0.5%胰酶原液l×PBS25mL24mL混匀后做取2mL做无菌试验。于4℃保存。4.1.3.4MTT液(5mg/mL)称取45mgMTT(四甲基偶氮唑盐)粉,置于lOmL离心管中,在超净台中加入9mL无菌PBS溶解,由于MTT粉容易沾在称量纸上,所以在超净台中要用PBS冲洗称量纸中剩余的MTT粉,待STT粉全部溶解后,推虑灭菌。用铝薄包好于4℃避光保存。4.1.3.5小牛血清应用液取出新生牛血清原液于4"C水浴融化,56"(2恒温水浴0.5h灭活,分装至小瓶,一20℃冰冻保存。4.2方法4.2.1细胞传代待细胞处于指数生长期且长满培养皿底壁时,即可传代.弃掉原来的培养液,吸取PBS反复冲洗细胞2~3次,将死细胞和血清去除(血清可以抑制胰酶的作用)。加入0.25%的胰酶消化,使细胞间的连接和细胞外基质都断裂,在倒置相差显微镜下观察至细胞从铺展开的梭形收缩为圆形时,移去消化液,加入1640应用液中止消化.用移液管吹打细胞,制成细胞悬液(倒置相差显微镜下观察),取2mL细胞悬液加入lOmL培养皿中,补足培养液。置3712培养箱中培养.4.2.2细胞培养液的更换为了保证细胞生长所需的营养,一般隔两天可以对细胞更换一次培养液用移液管将旧液全部吸出,用新管吸取1640应用液加入皿中。置3712培养箱中培养.4.2.3ilTT比色法测定细胞相对存活率4.2.3.I多糖溶液的配制称取超声波及传统方法提取的海带多糖溶解在双蒸水中制成lOmg/mL的贮液,然后再用培养液稀释到所需浓度.4.2.3.2实验步骤(1)接种细胞至96孔板中:胰酶消化细胞,用培养基配成单个细胞悬液,以每孔2000个左右细胞/孔接种于96孔板,每孔培养液体积10咄L。(2)细胞培养24小时后(大约长至50-60%融合状态),加入合适浓度的多糖处理,培养24小时后,每孔避光加入MTT溶液(5mg/mL)2蛳L,继续培养4小时.(3)终止培养,小心吸弃孔内培养上清夜.每孔加入10雎LDMsO,震荡15分钟.·(4)测OD值:571nm波长,酶联免疫检测仪上测定各孔的光吸收山东大学硕士学位论文值,用以下公式计算细胞存活率:抑制细胞%=(OD对照一0D实验一0D空白)/(OD对照一0D空白)×100%4.3数据分析海带多糖对大鼠胶质瘤c6细胞的影响情况见表4一l。多糖的MTT数据用平均数±SE表示,试验组与对照组间的差异使用Origin6.O软件分析获得。表4-I四种多糖对癌细胞的杀伤能力Tab.4—1Inhibitionofthep01ysaccharidestothegrowthofC6cells·表示P<0.05,有显著性差异l··衰示P<o.01,有极显著性差异O.8O·6一重龟o.·口o0.2空白100200500100200500100200500100200500水奠碱超声波●襄示P(O·05,有量看性差异I●●曩布P(O·Ol·有扳曼看性差异图4--1.多糖对大鼠胶质瘤C6细胞的杀伤能力Fig.4-1.AbilityofinhibitionofpolysaccharidestotheC6cells可见提取的四种多糖中,碱提取法获得的多糖的三个浓度剃度对大鼠胶质瘤C6细胞杀伤能力均不具有显著性差异,在20099/mL浓度下超声波提取法的杀伤能力具有显著性差异,而酶提取法具有极显著性差异。同时除碱提取法外的三种方法获得的多糖在50蛳g/mL浓度对大鼠胶质瘤c6细胞的杀伤能力均具有极显著性差异,其中以酶提取方法获得的多糖的杀伤能力最强.参考文献[1]Marie—Francem,Jean—PaulaAscophyllumJ.Afucoidanfractionfromnodosum[J].CarbohydrRes,2001,336(2):155-159.AA,UstuzhanNaNe,eta1.Structureofa[2]Bilanmi,GrachevfucoidanfromthebrownseaweedFucusevanescens[J].CarbohydrRes,2002,337(8):719-730.[3]Duartemer。Cardosoma,Nosedamd,etona1.StructuralstudiesfucoidansfromthebrownseaweedSargassumstenophyllum[J].CarbohydrRes,2001,333(4):281—293.F,E1loualim,Sinquinc,eta1.Relationships[4]HarounBouhedjabetweensulfategroupThrombandbiologicalactivitiesoffucansEJ].Res,2000,100(5):453—459.Yan.Fucoxanthincommenas[5]XiaojuntheMajorhntioxidantinHiJikiafusiformiS,aEdibleSeaweedEJ].BiosciBiotechnolBiochem,1999。63(3):605.[6]田晓华,丛建波.褐藻硫多糖清除活性氧自由基作用及动力学的ESR研究[J].营养学报,1997,19(1):32.[7】ItohH,NodaH.Antitumoractivityandimmunologicalpropertiesofmarinealgaep01ysaccharides,especiallyfucoidan,preparedfromSargassumthunbergiiofphaeophyceae[J].Anticancerges,1993,13:2045.[8]关美君,林文翰,丁源.海洋药物一一二十一世纪中国药学研究的新热点[J].中国海洋药物,2001,20(1):1.[9]Choi,JfucoidanH,Effectsonofseatangle(Laminariajaponica)andofoxygencomponentsthetheattacksKoreanradicalSinkidney[J].JournalofFisheriesSociety,1999,32(6):758.[10]Choi,JH.Effectsofseatangle(Laminariajaponica)山东大学硬士学位论文extractandfucoidanindrinksonoxygenradicalsandtheirscavengerenzymesstressedmouse[33.JournaloftheKoreanFisheriesSociety,1999。32(6):764.[11]ChangpropertiesHuofXue.ChemicalsulfatedcharactersandantioxidativeLaminariapolysaccharidesfromjaponica[J].JournalofAppliedPhyco]ogy,2001。13:67.[12]李德远,许如意,周韫珍,等.褐藻岩藻糖胶对小鼠脂质过氧化的影响.营养学报,2002,24(4):389[13]李厚勇,王蕊,高晓奇,等.海带提取物对脂质过氧化和血液流变学的影响[J].中国公共卫生,2002,18(3):263.[14]旅志仪,郭亚贞.海带褐藻糖胶的药理活性[J].上海水产大学学报,2000,9(3):268—271.[1S]宋剑秋,徐誉泰,张华坤,等.海带硫酸多糖对小鼠腹腔巨噬细胞的免疫调节作用[J].中国免疫学杂志,2000,16(2):70.[16]王琪琳,赵子鹏.海带硫酸多糖对小鼠腹腔巨噬细胞激活及细胞毒作用的影响[J].聊城大学学报,2004,17(2):56—58.。一C17]张英慧,曲爱琴,宋剑秋等.海带多糖FGS对小鼠巨噬细胞细胞毒活性的影响[J].免疫学杂志,2002,18(5):403—405.[18]SCAPPATICCIFA,CONTRBRAS^’BOSWELLCA,eta1.PolyclonalantibodiestoxenogeneicendothelialcellsinduceapoptosisandblocksupportoftumorgrowthinmiceCJ].Vaccine,2003,21(19-20):2667—2677.[19]ScappaticciangiostatinandantiangiogenicleukemiaandFA,SmithendostatinactivitysolidinR,PathakgoneAJeta』.CombinationtransferandinducessynergisticefficacyinvitroinantitumorMoltumorsmice[J].Ther,2001,3(2):186—196.[20]KoyanagiS,Tanigawan,NakagawaH,eta1.Oversulfationoffucoidanenhancesitsanti—angiogenieandantitumoractiVities[J].BiochemPharmacol。2003,65(2):173一179.[21]SoedainhibitSformationS,KozakoT,1wataK,eta1.OversulfatedbasiChumanfibroblastumbilicalgrowthveinfactorfucoidantubethebyinducedendothelialcelIs:itSpossiblemechanismofaction[J].BiochimBiophysActa,2000,1497(1):127-134.[22]IKUTAM,PODYMAKA,MARUYAMAK,eta1.ExpressioncancerofheparanaseinoralOralcancercelllinesandoraltissuesCJ].Onc01,2001,37(2):177—184.I。Goldshmidto,ZchariaE,eta1.Molecularprogression[23]Ylodavskypropertiesandinvoivementofheparanaseinandnormalcancerdevelopment[J].Biochimie,2001,83(8):831—839.M,^ingornE,eta1.Inhibitionofheparanase[24]MiaoH0,ElkinactivityandtumormetastasiSbylaminarinSUlfateandsynthetiCphosphrothioateeligodeoxynucleotides[J].IntJCancer,1999,83(3):424—431.[25]RozkinM.Anticoagulantandlipolysis—inducingactivitiesofpolysaccharidesfrombrownmarinealgae[J].FarmakolToksokol,1991,54(5):40.[26]邓槐春.海带多糖的药理作用[J].中草药,1987,18(2):15.[27]Chan92Mok.Effectsextractandfucoida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作者:

学位授予单位:

刘海光山东大学

1.学位论文 徐中平 海带多糖的分离纯化、理化性质分析和抗肿瘤活性的研究 1999

该文就海带多糖提取纯化、理化性质、和抗癌活性作用作了初步的研究,海带多糖的种类范围较广,从众多的级分中分离到高活性的物质,仍是今后工作的重点。目前褐藻糖胶(fucoidan)的结构研究,仍未定论,绝大部分药理研究仍处于临床前研究阶段。

2.学位论文 蒋琼 中国对虾血淋巴凝集素的分离纯化及其性质研究 2001

该论文重点研究了一种重要的对虾体液免疫因子-凝集素的各种性质,包括成虾血淋巴中的凝集素对各种动物红细胞的凝集效价以及其随季节、体长等因素的变化.同时研究了对比了不同虾种之间,针对同一种红细胞的凝集效价.通过筛选多种糖类、糖蛋白,最终找到了中国对虾血淋巴凝集素的特异性抑制糖类-海带多糖(FGS).海带多糖是一种有良好应用前景的药用多糖,具有一定免疫调节作用.用两种方法从中国对是的血清中提纯了海带多糖特异性抑制凝集素,一种方法是利用该糖的性质,制备了亲和纤维素树脂柱;另一种方法是利用传统的离子交换柱,将血清进行两次连续过柱得到的.将两种方法得到的凝集素进行了对比,发现性质非常接近,认为是一种物质,命名为中国对虾素(chinesin).对中国对虾素的各种性质时行了研究,与已经提纯的其他虾种的凝集素进行了对比.

3.期刊论文 张英慧.曲爱琴.宋剑秋.王琪琳.徐中平.王海仁 海带多糖FGS对小鼠巨噬细胞细胞毒活性的影响 -免疫学杂志2002,18(5)

海带多糖抗肿瘤活性的研究一直为人们所关注[1,2].我们采用酶解配合多种柱层析的方法从海带中分离纯化出一种岩藻-半乳聚糖硫酸酯(fucoidan-galactosan sulfate,FGS)[3],前期的实验工作表明,FGS对体外培养的肿瘤细胞S180无直接杀伤作用.多糖的药物活性往往与免疫作用机制有关[4,5],本实验利用体外培养的S180细胞检测了FGS对小鼠腹腔巨噬细胞(peritoneal macrophages, PMΦ)细胞毒活性的影响.

4.期刊论文 王海仁.席振乐 酶法生产海带多糖 -精细与专用化学品2002,10(22)

人直接食用海带摄取的营养物质和海带多糖的量极少.应用酶解技术将纤维质和果胶质水解,提取出细胞质和细胞间液,再经分离纯化可提取海带多糖.山东大学和荣成市水产研究所承担\"应用生物技术对海带及海带多糖综合开发研究\"的国家\"九五\"重点攻关专题,开发了酶法生产海带多糖技术,可以生产不同规格的多种海带多糖,所得产品能提高正常小鼠和荷瘤小鼠巨噬细胞吞噬功能、激活脾淋巴细胞活性、拮抗CY引起小鼠白细胞减少、抑制肿瘤、调节血糖和血脂.

5.期刊论文 刘群 海带硫酸多糖的分离纯化研究 -河北渔业2008(5)

酶解法提取得海带多糖.分别经过季铵盐沉淀法、乙醇沉淀法、离子交换层析、凝胶层析进行纯化后,酶解海带液的回收率达60%,提取率为3.2%.

6.学位论文 陈晓菁 植物与微生物细胞壁糖的荧光辅助糖电泳分析 2005

糖是生物体重要的结构成分和功能成分。寡糖更是许多生物过程的主要参与者。植物和微生物细胞壁是功能性寡糖的重要来源。本文采用碱提法从啤酒酵母细胞壁和干牧草粉中提取出碱溶性细胞壁多糖,采用结晶法从牧草碱提液中分离纯化出木寡聚糖,采用水提法从海带的细胞间质提取出水溶性胞外多糖,并用酸水解法获得碱溶性酵母细胞壁多糖和海带水溶性胞外多糖的水解产物。用荧光辅助糖电泳对上述寡糖或细胞壁多糖的水解产物进行分析,并与淀粉盐酸水解液的糖电泳结果作了比较。 荧光辅助糖电泳(FACE)是一种快捷、花费少的分离糖类方法。寡糖首先经8-氨基萘基-1,3,6-三磺酸(ANTS)胺化还原衍生,此反应过程在所给实验条件下需要16h。然后,ANTS衍生的寡糖在由32%丙烯酰胺-2.4%双丙烯酰胺组成的碱性分离胶上电泳从而得以分离。此方法无需专门的仪器和操作熟练的技术人员。 实验结果表明:1.水溶性淀粉酸水解的寡糖混合物在荧光辅助糖电泳中形成一系列电泳谱带,其中依次含有与葡萄糖和麦芽糖对应的谱带,这一结果表明水溶性淀粉的水解产物的电泳图谱能准确给出寡糖的连续聚合度梯度,因而,可以在本研究工作中作为寡糖分子量标尺。 2.α型多糖的酸水解产物类似淀粉,在荧光辅助糖电泳中形成一系列电泳谱带。具有β(1→3)连接的海带多糖和β(1→4)连接的纤维素可以在一定条件下被酸水解,选择一定种类的酸,控制酸浓度和水解时间,仍能获得一定量的寡糖混合物。碱提取方法也是获得寡糖混合物的重要途径,例如来自酵母菌细胞壁的甘露聚糖和来自植物秸秆细胞壁的α型寡聚糖混合物。 以上结果表明,本文使用的荧光辅助糖电泳是一种值得推广的寡糖类物质分离检测的方法。借助寡糖标尺使用,该方法将促进对多糖水解产物和寡糖混合物的快速分析。

7.学位论文 黎柳君 青稞β-1,3-葡聚糖酶的纯化、性质及抗体制备 2006

β-1,3-葡聚糖酶[EC 3.2.1.39]存在于大多数高等植物中。按植物种类、生理发育期或细胞定位的不同,认为存在一个同功酶家族,可按分子量、等电点、蛋白-级结构、细胞定位、作用方式分为多种类型。β-1,3-葡聚糖酶在细胞分裂,小孢子发生,胚发生等生理发育活动中起作用,且很有可能参与植物抵抗真菌的防御反应,是一类重要的与病程相关的蛋白(PR-2)。青稞是我国青海、西藏地区特有的高原耐寒作物,有报道认为青稞种子中含有较高的β-1,3-葡聚糖酶。 本实验将萌发的青稞种子经醋酸钠缓冲液抽提,50%~85%硫酸铵分级沉淀,DEAE-Cellulose 52,CM-Sephamse(Fast Flow)离子交换层析和SephadexG-75分子筛层析,得到具活性的β-1,3-葡聚糖酶。SDS-PAGE检测显示分子量27 kDa左右的主带(95%)。以海带多糖为底物做酶学性质研究表明:纯化的β-1,3-葡聚糖酶最适反应温度35℃,最适反应pH值范围5.0~5.5之间,Km为0.59mg/mL。β-1,3-葡聚糖酶是一种热敏感蛋白,随温度升高,酶活力下降。外加Ca<'2+>对酶有激活作用,激活作用不明显,这与Manners D.J等报道的一致;Pg<'2+>对酶有抑制作用,且抑制效果明显。蛋白荧光光谱分析也表明金属离子可能与酶分子的侧链基团作用,使酶分子中的Trp和Tyr残基的微环境发生了改变。 本文还将纯化的β-1,3-葡聚糖酶对新西兰兔进行免疫制备抗血清,双向免疫扩散测定效价为1:64。免疫印迹分析表明:制备的兔抗青稞β-1,3-葡聚糖酶抗血清能对青稞和小麦种子粗酶液中的27 kDa β-1,3-葡聚糖酶进行特异性检测;另外,分别在青稞粗酶液67 kDa处检测到1条微弱杂交带,小麦35kDa,67 kDa处检测到2条杂交带,推测可能是粗酶液中存在相应分子量的与此β-1,3-葡聚糖酶氨基酸序列相似的同功酶,从而导致免疫交叉反应。对萌发不同时期的青稞、小麦种子β-1,3-葡聚糖酶活性测定显示粗酶液活性均呈上升趋势,且青稞粗酶液活性远高于小麦,这可能与青稞本身的耐寒性有关。抗血清在青稞种子剖面的原位杂交认为在种子外种皮、珠孔胚乳和胚中β-1,3-葡聚糖酶含量较多,符合先前文献关于酶在种子萌发过程中定位的报道。

8.学位论文 李华 嗜热毛壳菌(Chaetomium thermophilium)热稳定性β-1,3-葡聚糖酶的纯化 特性及cDNA克隆 2008

β-1,3-葡聚糖酶属于水解β-葡聚糖的葡聚糖酶系,在自然界中存在广泛。β-1,3-葡聚糖酶参与生物的生长发育、新陈代谢等生理过程,是植物抗真菌病的重要物质之一。低分子量β-1,3-葡聚糖对异体宿主防御系统具有较强的诱导和活化作用,是一种免疫系统的活化剂。β-1,3-葡聚糖酶可应用于啤酒和葡萄酒酿造工程中酒的澄清、作为饲料添加剂、酵母原生质体制备、多糖的改性增溶、植物有害真菌防治与真菌细胞壁结构分析、医疗保健等方面。 来源于嗜热真菌的各种酶,因为他们的热稳定性,引起了研究者们的高度关注。目前,虽然有部分研究报告报道了一些来源于真菌的β-1,3-葡聚糖酶,但是还未见有关嗜热真菌的热稳定性β-1,3-葡聚糖[酶的报道。嗜热毛壳菌(C. thermophilum)是一种广泛分布的嗜热真菌,是真核生物中生长上限温度很高的一种真菌。本研究分离纯化了嗜热毛壳菌的一种胞外β-1,3-葡聚糖酶,并研究了他的部分生理生化特性,并且对嗜热毛壳菌的β-1,3-葡聚糖酶cDNA进行了克隆。 嗜热毛壳菌 (C. thermophilum)在以麦麸为碳源的培养基中诱导产生的胞外β-1,3-葡聚糖酶粗酶液经80%饱和(NH4)2SO4沉淀、Phenyl-Sepharose疏水层析、DEAE-Sepharose Fast Flow阴离子层析和凝胶层析等步骤获得了凝胶电泳蛋白带单一的β-1,3-葡聚糖酶。所得样品的比活力为45.4 U·mg-1,纯化倍数17.2倍,活力回收率为26.24。SDS-PAGE测得所分离纯化酶蛋白的分子量约为76.3kDa。 分离得嗜热毛壳菌β-1,3-葡聚糖酶的最适反应温度和pH分别为60℃和6.0。在pH6.0条件下,该酶在50℃以下稳定,60℃保温60min后,仍保留90%的酶活性,70℃的半衰期为20min。

在酶与底物反应的条件下,加入不同的12种金属离子,使其终浓度为0.05mol/L,以不加金属离子的酶活为100%,测定其相对酶活。不同金属离子对酶活力的影响测定结果表明,Ca2+、Na+、对酶有激活作用;而一些重金属离子如Co2+、Zn2+、Mg2+、Al3+、Fe2+、Cu2+、Ag+对酶有显著的抑制作用;K+、Mn2+、Ba2+对酶活的影响不大。利用液相色谱分析β-1,3-葡聚糖酶水解海带多糖产物表明分离纯化得到的β-1,3-葡聚糖酶是外切型β-1,3-葡聚糖酶。 采用Edman降解法测定嗜热毛壳菌(C. thermophilum)β-1,3-葡聚糖酶N端8个氨基酸的序列为HWLGDIPH。与Genbank中其他真菌β-1,3-葡聚糖酶的氨基酸序列同源性不高,氨基酸序列中只有WL和D与个别真菌β-1,3-葡聚糖酶氨基酸序列有一定的同源性。 在麦麸诱导培养基上接种嗜热毛壳菌(C. thermophilum),诱导产β-1,3-葡聚糖酶,接种4天后在培养基表面刮取菌丝,提取mRNA经反转录后获得cDNA。根据测得的纯化的C. thermophilum热稳定β-1,3-葡聚糖酶的N-端氨基酸序列和其他微生物β-1,3-葡聚糖酶同源保守序列设计简并引物,通过RT-PCR的方法,克隆了该嗜热毛壳菌

(C.thermophilum)的两个编码β-1,3-葡聚糖酶的cDNA片段glu-N和glu-I,Genbank的登陆号分别为EU744253和EU746500。β-1,3-葡聚糖酶基因glu-I的cDNA序列为1267bp,包含一个1263bp的开放阅读框ORF,编码421个氨基酸的蛋白质,β-1,3-葡聚糖酶基因glu-N的cDNA序列为1273bp,包含一个1269bp的开放阅读框ORF,编码423个氨基酸的蛋白质。两段序列编码区推测出的氨基酸序列与真菌β-1,3-葡聚糖酶氨基酸序列同源性比较,β-1,3-葡聚糖酶基因glu-N编码氨基酸序列与Ampelomyces quisqualis,Coniothyrium minitans β-1,3-葡聚糖酶氨基酸的同源性为52%,β-1,3-葡聚糖酶基因glu-I编码氨基酸序列与Aspergillus fumigatus, Hypocrea lixii, Cochliobolus carbonum β-1,3-葡聚糖酶氨基酸的同源性为47%;且β-1,3-葡聚糖酶基因glu-N和glu-I编码氨基酸序列包含β-1,3-葡聚糖酶的保守序列QQFT-RN、IQTETPY-QP,该区域可能与β-1,3-葡聚糖酶的催化活性相关。本研究克隆得到嗜热毛壳菌(C. thermophilum)的两个β-1,3-葡聚糖酶的新基因。

本文链接:http://d.g.wanfangdata.com.cn/Thesis_Y1065902.aspx

下载时间:2009年11月8日

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