CN111363058A - 一种红毛藻多糖及其制备方法与应用 - Google Patents

一种红毛藻多糖及其制备方法与应用 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种红毛藻多糖及其制备方法与应用，该红毛藻多糖是由鼠李糖、阿拉伯糖、甘露糖、葡萄糖和半乳糖组成，其对卵巢癌细胞株A2780、COC1、SKOV3、HO‑8910和OVCAR3均具有显著的抑制作用，有望用于制备卵巢癌治疗药物。

Description

一种红毛藻多糖及其制备方法与应用
技术领域
本发明属于天然成分提取技术领域，具体涉及一种红毛藻多糖及其制备方法与应用。
背景技术
卵巢癌是全世界范围内最致命的妇科恶性肿瘤，对女性患者的生活质量和身体健康造成了严重的影响。但是，目前临床医学研究中对卵巢癌的发病机制尚未研究透彻，有学者在研究中表示，卵巢癌症状的发病可能与遗传因素以及内分泌因素有关。当前卵巢癌的标准治疗方案是手术治疗，术后辅助以顺铂为基础的联合化疗，但化学药物治疗可能出现明显的毒副作用，更有部分患者出现化疗耐药，影响治疗效果。大量研究表明，植物多糖能够调节机体免疫功能，还具有抗肿瘤、抗氧化等作用，相比临床常用的抗癌药物，植物多糖具有对细胞毒性作用较小的优势。
大型藻类是海洋重要的初级生产力，自古以来就是药食同源的健康食品，含有丰富的活性物质，从藻类中提取的多糖及其寡糖衍生物已被证明具有多种治疗功效和药物传递的作用。红毛藻（Bangia fusco-purpurea）俗称红棉藻、牛毛藻、牛毛海苔，是一种喜浪和广温性海藻，其滋味鲜美，营养丰富，有补血降压、滋阴祛火和防止血管疾病的作用，深受我国东南沿海、台湾地区人们所喜爱，一直是市场上的畅销佳品。随着医药和生物技术的快速发展，对红毛藻的功效认识越来越深入，其新的功能正在不断地被发掘出来。
发明内容
本发明的目的在于提供一种红毛藻多糖及其制备方法与应用。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种红毛藻多糖，其是由鼠李糖、阿拉伯糖、甘露糖、葡萄糖和半乳糖按摩尔比为：0.04:0.11:0.15:0.17:0.53构成，分子量约为333kDa；其结构式为：
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE002
，
其中R为
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE004
。
所述红毛藻多糖的制备方法包括如下步骤：
1）红毛藻经清洗处理除去泥土等杂质，然后于冷风干燥机中干燥，切成小片，按料液比1:40 g/mL加去离子水，于100℃水浴锅中浸提4h，过滤，滤渣按料液比1:40 g/mL加去离子水以前述条件重复提取1次后，过滤，合并两次浸提液，浓缩至原体积的25%；然后在所得浓缩液中加入其4倍体积的质量浓度为85%的乙醇溶液，4℃醇沉过夜，离心，收集沉淀，所得沉淀加水复溶后旋蒸、冻干；所得冻干品用水溶解后，在56℃条件下加入冻干品重量0.5%的中性蛋白酶，酶解4h，离心收集沉淀后旋蒸、冻干获得粗多糖；
2）取2g步骤1）所得粗多糖，加入到10mL去离子水中，然后上DEAE-Sepharose FastFlow(50 mm×500 mm)层析柱，用0.5mol/L NaCl溶液进行洗脱，获得BFP-1和BFP-2两部分；将所得BFP-2用分子量为3500Da的透析袋透析后冷冻干燥，上Sephacryl S-100 High-Resolution(3.0 cm×120 cm)凝胶柱，经去离子水洗脱，获得组分BFP-3，即为所述红毛藻多糖。
所得红毛藻多糖对卵巢癌细胞株具有显著的抑制作用，可用于制备卵巢癌治疗药物。
与现有技术相比，本发明的显著优势在于：
本发明从红毛藻中提取获得一种多糖，其主要由鼠李糖、阿拉伯糖、甘露糖、葡萄糖和半乳糖5种单糖组成，在体外可显著抑制A2780、COC1、SKOV3、HO-8910和OVCAR3卵巢癌细胞株的增殖，其中对A2780卵巢癌细胞株的抑制效果最好，有望发展为卵巢癌治疗药物。
附图说明
图1为多糖组分BFP-1、BFP-2、BFP-3对不同卵巢癌细胞株的抑制作用。
图2为混合单糖标准品（A）与多糖部分BFP-3（B）的GC-MS图。
图3为多糖组分BFP-3的 1H NMR谱图；
图4为多糖组分BFP-3的1C NMR谱图。
图5为多糖组分BFP-3的HSQC谱图（A）和NOESY谱图（B）。
具体实施方式
为了使本发明所述的内容更加便于理解，下面结合具体实施方式对本发明所述的技术方案做进一步的说明，但是本发明不仅限于此。
1. 红毛藻多糖的提取与分离
（1）红毛藻粗多糖的制备
红毛藻经清洗处理除去泥土等杂质，然后于冷风干燥机中干燥，切成小片，按料液比1:40 g/mL加去离子水，于100℃水浴锅中浸提4h，过滤，滤渣按料液比1:40 g/mL加去离子水以前述条件重复提取1次后，过滤，合并两次浸提液，浓缩至原体积的25%；然后在所得浓缩液中加入其4倍体积的质量浓度为85%的乙醇溶液，4℃醇沉过夜，离心，收集沉淀，所得沉淀加水复溶后旋蒸、冻干；所得冻干品用水溶解后，在56℃条件下加入冻干品重量0.5%的中性蛋白酶，酶解4h，离心收集沉淀后旋蒸、冻干获得粗多糖。
（2）红毛藻粗多糖的分离纯化
取2g步骤1）所得粗多糖，加入到10mL去离子水中，然后上DEAE-Sepharose Fast Flow(50 mm×500 mm)层析柱，用0.5mol/L NaCl溶液进行洗脱，获得BFP-1和BFP-2两部分；将所得BFP-2用分子量为3500Da的透析袋透析后冷冻干燥，上Sephacryl S-100 High-Resolution(3.0 cm×120 cm)凝胶柱，经去离子水洗脱，获得组分BFP-3。
一、BFP-3的单糖组成分析
采用GC-MS对提取的多糖BFP-3进行单糖组分分析，结果见图2（其中A为混合单糖标准品、B为多糖部分BFP-3）。由图2中（A）可见，各单糖标准品的出峰顺序依次是：鼠李糖(164.46)、岩藻糖(164.46)、阿拉伯糖(150.13)、木糖(150.13)、甘露糖(180.16)、葡萄糖(180.16)、半乳糖(180.16)。通过与（A）对比可知，所得多糖主要由鼠李糖、阿拉伯糖、甘露糖、葡萄糖和半乳糖组成。
二、BFP-3部分酸水解
取多糖BFP-3样品50mg于试管中，加入10mL 0.2M的三氟乙酸，100℃水解1h，将水解液加入到3500 Da的透析袋中透析。透析袋内液和外液分别命名为0.2N和0.2W，进行单糖组成分析。同时将0.2N冻干，并将冻干粉置于试管中，加入10mL 0.6M的三氟乙酸，100℃水解1h，再将水解液加入到3500 Da的透析袋中透析。透析袋内液和外液分别命名为0.6N和0.6W，进行单糖组成分析，结果见表1。
经分析，通过对比第一次部分酸水解所得0.2N和0.2W单糖的组成可以得到，0.2W中鼠李糖、阿拉伯糖、半乳糖比例高于0.2N，而甘露糖和葡萄糖比例低于0.2N。可以推断出，鼠李糖、阿拉伯糖、半乳糖位于支链被水解掉；而甘露糖、葡萄糖位于主链。
通过对比第二次部分酸水解所得0.6N和0.6W单糖的组成可以得到，0.6N组成中鼠李糖和半乳糖低于0.6W；而阿拉伯糖、甘露糖和葡萄糖比例高于0.6W。因此可以推断，鼠李糖和半乳糖位于支链上，有部分阿拉伯糖位于主链上。
表1 各组分的单糖组成分析
Figure DEST_PATH_IMAGE006
三、BFP-3的甲基化分析
结合部分酸水解的结果可知，所得多糖的主链由甘露糖和葡萄糖组成。结合甲基化结果，推断出，主链可能为→4,6-Manp-1→,→4-Glcp-1→和→5-Araf-1→。
表2 BFP-3的甲基化分析结果
Figure DEST_PATH_IMAGE008
四、BFP-3核磁分析
图3和图4分别为多糖组分BFP-3的 1H NMR谱图和1C NMR谱图。由图中可见，其氢谱信号主要集中在3.2~5.5ppm之间。δ3.2-4.4ppm为糖环质子信号，主要峰δ4.25，4.13，3.72，3.37，3.24 ppm。而主要端基质子的信号峰5.11，5.25ppm集中分布在4.3~5.4ppm区域内；核磁碳谱信号主要集中在60-110ppm之间。通过观察碳谱，异头碳δ104.44, 103.91, 103.17,102.25, 99.30信号峰主要分布在δ95~120 ppm之间。而δ83.24, 81.65, 80.94, 79.76,76.41, 74.41, 70.61, 70.05主要信号峰分布在75~85ppm区域，说明在多糖的C2，C3，C4可能发生取代而向低场迁移。而δ68.68, 62.28在60-70ppm区域内，高场区域的峰，很可能是C6(5)的信号峰。
参考单糖组成和甲基化结果可以得知，→4-Glcp-1→、→4-Galp-1→和→3-Galp-1→占有较大比例。通过图5观察异头氢，对应的异头碳，其主要峰为5.24/102.3, 4.43/104.2，4.52/104.3。5.11/99.3应归属于甘露糖。
采用相同的方法对所有糖苷键进行核磁信号归属，结果见表3。
表3 BFP-3的1H and 13C NMR 谱图归属 (ppm)
Figure DEST_PATH_IMAGE010
结合部分酸水解实验结果，并根据核磁一维二维图谱及参考文献，对多糖的糖苷键信号进行归属；糖苷键β-D-Galp-1的异头氢δ4.32与糖苷键4-β-D-Galp-1的H4 δ3.70有相关信号峰，推断出β-D-Galp-1→4-β-D-Galp-1；→4-β-D-Galp-1→的异头氢δ4.43与其自身的H4 δ3.70有相关信号峰。存在→4-β-D-Galp-1→4-β-D-Galp-1→。→4-β-D-Galp-1→的异头氢δ4.43与其→4,6-β-D-Galp-1→的H4 δ3.71有相关信号峰。存在→4-β-D-Galp-1→4,6-β-D-Galp-1→。→4,6-β-D-Galp-1→的异头氢δ4.34与其→4)- α-L-Rhap-(1→的H4 δ4.18有相关信号峰。存在→4,6-β-D-Galp-1→3,4)- α-L-Rhap-(1→→3,4)- α-L-Rhap-(1→的异头氢δ4.86与其→4,6-β-D-Manp-1→的H6b δ3.72有相关信号峰,证明存在残基→3,4)- α-L-Rhap-(1→4,6-β-D-Manp-1→。
β–L-Arap-1→的异头氢δ4.85与其→3-β-D-Galp-1→的H4 δ3.75有相关信号峰，证明存在残基β–L-Arap-1→3-β-D-Galp-1→。→3-β-D-Galp-1→的异头氢δ4.85与其自身的H3 δ3.75有相关信号峰，证明存在残基→3-β-D-Galp-1→3-β-D-Galp-1→。→3-β-D-Galp-1→的异头氢δ4.85与其→4,6-β-D-Galp-1→的H6b δ3.69有相关信号峰，证明存在残基→3-β-D-Galp-1→4,6-β-D-Galp-1→。
→4-α-D-Glcp-1→的异头氢δ5.24与其自身的H4 δ4.52有相关信号峰，证明存在残基→4-α-D-Glcp-1→4-α-D-Glcp-1→，同时，与→4，6-β-D-Manp-1→的H4 δ4.15有相关峰，说明存在→4-α-D-Glcp-1→4，6-β-D-Manp-1→。
根据部分酸水解结果可知，主链上由葡萄糖，甘露糖和阿拉伯糖，由于样品的粘稠度比较大，分子量比较大，化合物刚性比较大。参考部分酸水解，→5)- α-L-Araf-(1→应该位于主链上。推断存在→5-α-L-Araf-1→4-α-D-Glcp-1→4,6-β-D-Manp-1→。
参考甲基化结果推断出该BFP-3的结构为：
Figure 342510DEST_PATH_IMAGE002
，
其中R为
Figure 56388DEST_PATH_IMAGE004
。
五、BFP-3的抗肿瘤体外实验
由表4可知，红毛藻多糖BFP-3对A2780、COC1、SKOV3、HO-8910、OVCAR3卵巢癌细胞株的IC50分别为5.39µg/mL、17.12µg/mL、14.56µg/mL、10.08µg/mL、13.85µg/mL，即其对各卵巢癌细胞株均有显著的抑制作用，尤其是对卵巢癌细胞株A2780的抑制效果最好。
表4 BFP-3对个卵巢癌细胞株的抑制率
Figure DEST_PATH_IMAGE012
以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。

Claims (4)

1.一种红毛藻多糖，其特征在于：所述红毛藻多糖是由鼠李糖、阿拉伯糖、甘露糖、葡萄糖和半乳糖按摩尔比0.04:0.11:0.15:0.17:0.53构成；其结构式为：
Figure DEST_PATH_IMAGE002
，
其中R为
Figure DEST_PATH_IMAGE004
。
2.一种如权利要求1所述的红毛藻多糖的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：
1）红毛藻经清洗、干燥后切成小片，按料液比1:40 g/mL加去离子水，于100℃浸提4h，过滤，滤渣按料液比1:40 g/mL加去离子水重复提取1次后，过滤，合并两次浸提液，浓缩至原体积的25%；在所得浓缩液中加入其4倍体积的质量浓度为85%的乙醇溶液，4℃醇沉过夜，离心，收集沉淀，所得沉淀加水复溶后旋蒸、冻干；所得冻干品用水溶解后，在56℃条件下加入冻干品重量0.5%的中性蛋白酶，酶解4h，离心收集沉淀后旋蒸、冻干获得粗多糖；
2）取2g步骤1）所得粗多糖，加入到10mL去离子水中，然后上DEAE-Sepharose FastFlow层析柱，用0.5mol/L NaCl溶液进行洗脱，获得BFP-1和BFP-2两部分；将所得BFP-2经透析、冷冻干燥，上Sephacryl S-100 High-Resolution凝胶柱，经去离子水洗脱获得组分BFP-3，即为所述红毛藻多糖。
3.根据权利要求2所述的红毛藻多糖的制备方法，其特征在于：所述透析采用分子量为3500Da的透析袋进行。
4.一种如权利要求1所述红毛藻多糖在制备卵巢癌治疗药物中的应用。
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