CN105001349A

CN105001349A - 一种类虫草活性寡糖的制备方法与应用

Info

Publication number: CN105001349A
Application number: CN201510462162.1A
Authority: CN
Inventors: 施用晖; 乐国伟; 王海松; 沈弘
Original assignee: Jiangnan University
Current assignee: Jiangnan University
Priority date: 2015-07-31
Filing date: 2015-07-31
Publication date: 2015-10-28

Abstract

一种类虫草活性寡糖的制备方法与应用，属于功能性膳食纤维制备技术领城。本发明由类虫草活性寡糖组分葡萄糖、半乳糖、甘露糖及鼠李糖组成，上述组分重量比例为1~10︰2~10︰1~20︰0.2~2，所述葡萄糖、半乳糖、甘露糖、鼠李糖为原料糖，在电磁场、酸催化剂作用下，由单糖复合反应而成，键型以1-3，1-6，1-2为主。该方法具有合成速度快，无废液、副反应少，环保、产率高的特点。类虫草活性寡糖分子量达到0.7-4kDa，聚合度4-22。生物学实验表明，其具有较好的体外抗氧化特性，并能促进益生菌增殖；口服后，可降低肥胖小鼠血脂，调整肠道菌群，增强免疫力，具有一定的减肥功效。

Description

一种类虫草活性寡糖的制备方法与应用

技术领域

一种类虫草活性寡糖的制备方法与应用，属于功能性膳食纤维制备技术领城。

背景技术

虫草属麦角菌科真菌，分布地域广, 生活史独特，物种多样, 包括蝉花、蛹虫草、大团囊虫草、高雄山虫草等，迄今发现的虫草物种约400多种，虫草多糖是虫草中主要的药理活性成分之一，具有多种生物活性：

1、抗肿瘤活性：虫草胞内、胞外多糖可以刺激非特异防御系统，通过免疫调节，抑制肿瘤细胞生长，降低微核率，间接杀伤癌细胞，对黑色素瘤、MA-737乳腺癌、艾氏腹水瘤等有抑制作用。

2、免疫调节作用：促进T细胞、NK细胞、巨噬细胞和单核增殖分化，促进免疫活性因子生成，提高血清IgM，IgG水平。虫草多糖的不同多糖组分均有免疫增强作用。

3、抗氧化作用：体外清除羟自由基、超氧阴离子，调节组织细胞氧化还原状态。

4、保护肝脏、肾脏：对化学性、免疫性肝损伤、纤维化及慢性肾衰竭等，通过降低脂质过氧化，改善组织氧化还原状态，降低血清ALT，AST活性和降低肝脏炎性因子，抑制HSC增殖，减轻组织损伤。

5、降血糖：对糖尿病有抗衰老作用。

国内外学者对虫草多糖结构研究表明，在不同品种、生长环境（培养条件、产地）及生长期的差异下虫草多糖结构、组成均不尽相同。多糖是结构复杂的多聚体，虫草属真菌多糖分子量分布范围宽，结构上高度分支，且支化度和支链的连接方式各有不同，具有微观不均一性特点。由于多糖是化学表征最为困难的一类高分子化合物，对其空间结构及构效研究方面尚存在明显的缺憾。目前研究表明，虫草属真菌的无性型和假定无性型与野生虫草有基本相同的化学成分和类似药理作用。同时，已证实虫草多糖主要组分包括葡聚糖、半乳糖、甘露糖、杂多糖及蛋白结合聚糖等。虫草多糖分子糖苷键链接1-3，部分1-6，1-2链接具有较好的免疫活性。

自20世纪80年代后期，Goldman发现多糖成分可与单核巨噬细胞( M ) 表面的受体结合, 激活 M使其分泌细胞因子, 增强免疫功能。这一发现引起了对虫草多糖功能基团与活性关系机制的思考。尽管糖苷键型和单糖连接方式类型对多糖活性很重要，但单糖组成是影响一级和空间结构的主要因素，虫草属真菌多糖中“活性片段或活性决定簇”，可能是其发挥生物学活性的关键。这为研究和制备虫草活性寡糖提供了新的思路和可能性。肖建辉（2005）采用超声法多糖解聚虫草多糖链，分离出低分子组分，证实低分子活性片段对促进脾淋巴细胞增殖，提高腹腔巨噬细胞吞噬和细胞毒T细胞杀伤能力（肖建辉, 梁宗琦, 胡锡阶, 等. 古尼虫草多糖及其解聚物的免疫活性 [J]. 免疫学杂志, 2005，21(1): 51- 53.）已在香菇多糖、灵芝多糖等研究中得到证实功能糖活性片段。Kiyohara等认为多糖含半乳糖醛酸聚糖区和带中性糖链的鼠李、半乳糖醛酸中心具药理活性，且分支区与抗补体作用、促进有丝分裂。这对阐明多糖作用机制和寡糖活性研究具有重要的价值。

关于虫草多糖制备，目前主要采用水提醇沉法。上世纪70年代Miyazaki对虫草进行醇、醚脱脂，热水浸提，透析、醇沉、蛋白酶消化、sevag法去杂蛋白，凝胶色谱等制备了虫草多糖；目前，对水提可采用超声或微波辅助提取获得水溶性多糖，然后浓缩（至14%水），醇沉、去蛋白（蛋白酶消化、sevag法去杂蛋白），获得粗多糖CP；粗多糖CP进一步分离纯化如膜分离（陶瓷膜，超滤膜10000，5000），获得不同分子量糖组分，再将不同膜截留液进行真空干燥，进一步凝胶色谱分离、干燥。综上，多糖提取纯化过程工序多，废液废水量大，并且，多糖产物中杂蛋白去除一直是技术难点，影响虫草多糖的纯度。

虫草寡糖的制备目前多通过将虫草多糖用物理方法（超声、微波等）将大分子糖链断裂而获取。此外，化学合成法可以合成寡糖，由于涉及糖苷化试剂选择、中间产物合成、基团保护、去除副产物等多步合成策略，仅适于实验室小量g级产品，难以大量制备。

发明内容

本发明的目的是提供一种类虫草活性寡糖的制备方法与应用，该方法克服现有技术的不足，具有合成速度快，无废液、副反应少，环保、产率高的特点。

本发明的技术方案：一种类虫草活性寡糖的制备方法，制备步骤如下：

（1）配料：按照质量配比：原料糖80%-90%，酸催化剂0.5%-4%，引发剂水6%~16%混合均匀；

（2）缩合反应：混合好的物料经加热融化，传送置入凹槽带式微波反应器中，缩合反应温度控制在105~190℃，反应时间3~10min，生成虫草寡糖；

（3）纯化：虫草寡糖用乙醇低温浸洗，去除单糖、二糖、糠醛及酸；所用乙醇质量浓度为50%-80%；

（4）浓缩：用乙醇浸洗后虫草寡糖产物，真空浓缩至质量浓度60%-80%；

（5）干燥：再真空干燥后粉粹，得到乳白色至微黄色、粉末状类虫草活性寡糖粉。

所述步骤（1）中原料糖为葡萄糖、半乳糖、甘露糖、鼠李糖单体按照葡萄糖︰半乳糖︰甘露糖︰鼠李糖质量比1~10︰2~10︰1~20︰0.2~2不同比例混合物。

所述步骤（1）中酸催化剂为磷酸，盐酸、柠檬酸、苹果酸、乳酸之一种或几种混合。

所述步骤（2）中缩合反应产物虫草寡糖为半流体，冷却后形成固态。

所述步骤（2）中融化温度80-120℃；凹槽带式微波反应器微波频率2.45MHz，输出功率900~4000W。

所述步骤（2）中缩合反应聚合物虫草寡糖得率85%~90%。

所述步骤（4）中真空浓缩条件为真空度>10kPa，温度30-60℃。

得到的虫草寡糖为乳白至微黄色，平均分子量700-4000，聚合度4-22之间，其中虫草寡糖含量大于95%，pH6.0~7.5，不含5-羟甲基糠醛。

用所述方法制备的类虫草活性寡糖的应用，制备的类虫草活性寡糖具有调节肠道微生态、促进乳杆菌、双歧杆菌增殖，增强免疫力功效，并能降低肥胖动物血脂、调整氧化还原状态的作用。

本发明的有益效果：本方法针对单糖不同位置羟基键能的差别，以及在反应特定条件下羟基链接反应难易不同的特点，由酸催化糖的复合反应，由单糖合成寡糖及其混合物，经乙醇沉淀去除单糖，干燥粉碎获得产物，其单糖符合虫草多糖的糖组成比例，键型以1-3，1-6，1-2为主。该方法具有合成速度快、无废液、副反应少、环保、产率高的特点。

本方法采用由特定的单糖按照一定比例，在电磁场作用下，合成类虫草活性寡糖，分子量达到0.7-4kDa，聚合度4~22。生物学实验表明，其具有较好的体外抗氧化特性，并能促进益生菌增殖；口服后，可降低肥胖小鼠的血脂、调整肠道菌群，增强免疫力，具有一定的减肥功效。

附图说明

图 1本发明的类虫草活性寡糖阴离子交换色谱（HPAEC）图。A：标准单糖的高效阴离子交换色谱图，B：类虫草多糖巨寡糖三氟乙酸水解产物的高效阴离子交换色谱图。

图 2本发明的类虫草活性寡糖气相色谱（GC）图。a：标准单糖的气相色谱图，b：类虫草多糖巨寡糖三氟乙酸水解产物的气相色谱图。

图 3本发明的类虫草活性寡糖高效凝胶渗透色谱图。（a）：类虫草活性寡糖分子量分布，分子质量分布系数（HI = Mw/Mn）1.18；（b）分子量标准曲线。

图4本发明的类虫草活性寡糖红外光谱图。a：葡萄糖；b：半乳糖；c：甘露糖；d：合成类虫草活性寡糖；由图看出单糖之间发生了脱水缩合反应，并且类虫草活性寡糖具有糖类特征。

图5本发明的类虫草活性寡糖¹H 和¹³C 核磁共振谱图。a、¹H NMR谱(500 MHz)； b 、¹³C NMR谱 (125 MHz)。

甲基化分析和一维、二维核磁共振波谱分析表明类虫草多糖巨寡糖含有以下结构片段：→4)-β-D-Galp，→2，6)-β-D-Galp，→2)-α-D-Galp，T-α-D-Glcp，T-β-D-Glcp，→6)-α-D-Glcp，→3)-β-D-Manp及T-α-D-Manp。类虫草多糖巨寡糖具有与虫草多糖一级结构相似的片段及单糖构成，与文献【Wa ng B J , W ei M , Zh ang L P . Studies on structure and properties of water soluble polysaccharide from fruiting body of Cordyceps militaris ( L. ) [ J] . Chem Res Chinese U， 2003, 19: 37- 40.

Y u R, Yang W, Song L, et al. Structural characterization and an tioxidant activity of a polysaccharide from the fruiting bodies of cultured Cordyceps milit- ar i s [ J] . Carbohyd Polym,2007, 70( 4) : 430- 436.

Wu Y，Hu N，Pan Y，et al . Isolation and characterization of a mannoglucan

from edible Cordycepssinens is mycelium [J] .Carbohydr Res , 2007, 342: 870- 875】符合。

具体实施方式

实施例1类虫草活性寡糖的制备方法，实施步骤如下：

将葡萄糖、半乳糖、甘露糖、鼠李糖单体质量比1.5︰10︰4︰0.3混合物（85%），磷酸（1.5%），去离子水（13.5%）混合均匀，混合好的物料进入凹槽带式微波反应器，微波频率2.45MHz，微波功率950w，温度110-115℃，缩合反应8min，形成类虫草寡糖，经冷乙醇浸洗、沉淀干燥，粉碎得类虫草活性寡糖粉。

实施例2类虫草活性寡糖的制备方法，实施步骤如下：

将葡萄糖、半乳糖、甘露糖、鼠李糖单体质量比1.5︰2.5︰4.8︰0.5混合物（89%）与柠檬酸（2.5%），去离子水（8.5%）混合均匀，物料置入凹槽带式微波反应器，微波频率2.45MHz，微波功率1000w，温度120-128℃，缩合反应7min，形成类虫草寡糖，经冷乙醇浸洗、沉淀干燥，粉碎得到类虫草活性寡糖粉。

实施例3 类虫草活性寡糖的制备方法，实施步骤如下：

将葡萄糖、半乳糖、甘露糖、鼠李糖单体质量比1.5︰4︰5︰0.2混合物（88%）盐酸（1.5%），去离子水（10.5%）混合均匀，混合好的物料融化、置入凹槽带式微波反应器，微波频率2.45MHz，微波功率2000w，温度120-140℃，缩合反应8.5min，形成类虫草寡糖，经冷乙醇浸洗、沉淀干燥，粉碎得到类虫草活性寡糖粉。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种类虫草活性寡糖的制备方法，其特征在于，制备步骤如下：

2.根据权利要求1所述类虫草活性寡糖的制备方法，其特征在于，所述步骤（1）中原料糖为葡萄糖、半乳糖、甘露糖、鼠李糖单体按照葡萄糖︰半乳糖︰甘露糖︰鼠李糖质量比1~10︰2~10︰1~20︰0.2~2不同比例混合物。

3.根据权利要求1所述类虫草活性寡糖的制备方法，其特征在于，所述步骤（1）中酸催化剂为磷酸，盐酸、柠檬酸、苹果酸、乳酸之一种或几种混合。

4.根据权利要求1所述类虫草活性寡糖的制备方法，其特征在于，所述步骤（2）中缩合反应产物虫草寡糖为半流体，冷却后形成固态。

5.根据权利要求1所述类虫草活性寡糖的制备方法，其特征在于，所述步骤（2）中融化温度80-120℃；凹槽带式微波反应器微波频率2.45MHz，输出功率900~4000W。

6.根据权利要求1所述类虫草活性寡糖的制备方法，其特征在于，所述步骤（2）中缩合反应聚合物虫草寡糖得率85%~90%。

7.根据权利要求1所述类虫草活性寡糖的制备方法，其特征在于，所述步骤（4）中真空浓缩条件为真空度>10kPa，温度30-60℃。

8.根据权利要求1-7之任一项所述类虫草活性寡糖的制备方法，其特征在于，得到的虫草寡糖为乳白至微黄色，平均分子量700-4000，聚合度4-22之间，其中虫草寡糖含量大于95%，pH6.0~7.5，不含5-羟甲基糠醛。

9.用权利要求1-7之任一项所述方法制备的类虫草活性寡糖的应用，其特征在于，制备的类虫草活性寡糖具有调节肠道微生态、促进乳杆菌、双歧杆菌增殖，增强免疫力功效，并能降低肥胖动物血脂、调整氧化还原状态的作用。