黑木耳寡糖的提取、 结构表征及生物活性

doi:10.7503/cjcu20210064

摘要/Abstract

摘要：

以热爆预处理制备的黑木耳发酵原浆为原料, 采用热水浸提法提取黑木耳粗多糖(Crude Auricularia heimuer polysaccharide, CAHP). 通过H₂O₂氧化水解和超声物理水解联用的方法降解CAHP, 经阴离子交换柱层析和凝胶过滤柱层析分离, 获得黑木耳寡糖1(Auricularia heimuer oligosaccharide 1, AHO1). 单糖组成分析、高分辨质谱、红外光谱和核磁共振波谱等表征结果表明, AHO1是以甘露糖为主, 由6种单糖组成, 各糖残基通过α-糖苷键连接, 聚合度为2~10的低聚糖. 功能分析结果表明, AHO1具有一定的自由基清除能力, 且能够有效减弱H₂O₂诱导的HepG2细胞氧化应激反应. 抑菌实验结果显示, AHO1不仅对大肠杆菌DH5α和金黄色葡萄球菌ATCC6538具有较好的抑制作用, 还能有效抑制带氨苄抗性的基因工程菌活性.

关键词: 黑木耳, 寡糖结构, 抗氧化活性, 抑菌活性

Abstract:

In this study， Auricularia heimuer fermentation puree prepared by thermal explosion pretreatment was used as raw material. Crude Auricularia heimuer polysaccharide（CAHP） was extracted by hot water extraction. CAHP was degraded by a combination of H₂O₂ oxidative hydrolysis and ultrasonic physical hydrolysis. Then， CAHP was separated by anion exchange column chromatography and gel filtration column chromatography to obtain Auricularia heimuer oligosaccharide 1（AHO1）. Analyzed by monosaccharide composition analysis， high-resolution mass spectrometry， infrared spectroscopy， and nuclear magnetic resonance， AHO1 is an oligosaccharide with a degree of polymerization of 2—10 connected by α-glycosidic bonds， which is composed of six kinds of monosaccharides， maliy mannose. The results of functional analysis showed that AHO1 had certain free radical scavenging ability and could effectively attenuate the oxidative stress response of HepG2 cells induced by H₂O₂. The results of antibacterial experiments showed that AHO1 not only has a good inhibitory effect on Escherichia coli DH5α and Staphylococcus aureus ATCC6538， but also can effectively inhibit the activity of genetically engineered bacteria with ampicillin resistance.

Key words: Auricularia heimuer, Oligosaccharide structure, Antioxidant activity, Antibacterial activity

中图分类号:

O629.1

TrendMD:

胡皓程, 李文利, 张嘉宁, 刘宇博. 黑木耳寡糖的提取、结构表征及生物活性. 高等学校化学学报, 2021, 42(8): 2465.

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图/表 11

Table 1 Single factor design for the degradation of Auricularia heimuer polysaccharides

Factor	Level
Mass Fraction of H₂O₂^a（%）	0.6， 1.2， 1.8， 2.4， 3.0， 3.6
Ultrasound power^b/W	30， 60， 90， 120， 150， 180
Reaction time^c/min	5， 10， 15， 20， 25， 30

Fig.1 Preparation, separation and purification of oligosaccharides from Auricularia heimuer(A) Scheme of the procedure for extraction and isolation of oligosaccharide from Auricularia heimuer; (B) elution graph of oligosaccharide on anion exchange chromatography; (C) elution graph of oligosaccharide on gel filtration chromatography.

Fig.2 Changes in the composition of fermentation broth(A) Total sugar content; (B) reducing sugar content; (C) protein content.

Fig.3 Effects of H2O2 mass fraction(A), ultrasound power(B) and reaction time(C) on the degradation of Auricularia heimuer polysaccharide

Fig.4 HPLC(A), ESI?MS(B), FTIR(C) and 1H NMR(D) spectra of AHO1

Table 2 Molar fraction(%) of the monosaccharides in CAHP and AHO1

Sample	Man	GlcA	Glc	Gal	Xyl	Fuc
CAHP	68	15	8	1	8	─
AHO1	66	16	8	1	8	1

Fig.5 Antioxidant activity determined by ABTs assays(A) and DPPH assays(B)

Fig.6 Protective effect of AHO1 on H2O2?induced oxidative stress damage in HepG2 cells(A) The effect of AHO1 on proliferation of HepG2 cells; (B) the effect of H2O2 on proliferation of HepG2 cells; (C) the effect of AHO1 on the proliferation of HepG2 cells induced by H2O2.

Fig.7 Antibacterial effects of AHO1 on DH5α, ATCC6538 and DH5α/pGEX?6P?1(A) DH5α control group; (B) DH5α experimental group; (C) ATCC6538 control group; (D) ATCC6538 experimental group; (E) DH5α/pGEX?6P?1 control group; (F) DH5α/pGEX?6P?1 experimental group.

Table 3 Inhibition areas of oligosaccharide with different concentrations

Concentration of oligosaccharides/(mg·mL^-1)	Inhibition zone diameter/mm
Concentration of oligosaccharides/(mg·mL^-1)	DH5α	ATCC6538	DH5α/pGEX?6P?1
25	13.03±0.07****	7.32±0.03****	7.32±0.02****
50	19.18±1.06****	10.49±0.01****	19.10±0.41****
100	21.90±0.57****	11.36±0.35****	20.83±0.66****
200	22.76±0.17****	13.20±0.78***	21.35±0.93****
AMP（25 mg/mL）	24.26±0.06****	11.16±0.06****	8.32±0.06****
Sterile water	─	─	─

Table 4 MIC of AHO1 against bacteria

Bacteria	Concentration of AHO1/（mg·mL^-1）
Bacteria	0.3125	0.625	1.25	2.5	5	10	Positive	Negative
DH5α	+	+	-	-	-	-	+	-
ATCC6538	+	+	+	-	-	-	+	-
DH5α/pGEX?6P?1	+	+	-	-	-	-	+	-

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