Extraction， Structure Characterization and Biological Activities of Oligosaccharides from Auricularia heimuer

doi:10.7503/cjcu20210064

Abstract

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

CLC Number:

O629.1

TrendMD:

HU Haocheng, LI Wenli, ZHANG Jianing, LIU Yubo. Extraction， Structure Characterization and Biological Activities of Oligosaccharides from Auricularia heimuer[J]. Chem. J. Chinese Universities, 2021, 42(8): 2465.

Figures/Tables 11

References 27

1	Wu F.， Yuan Y.， Malysheva V. F.， Du P.， Dai Y. C.， Phytotaxa， 2014， 186（5）， 241—253
2	Wu F.， Yuan Y.， He S. H.， Bandara A. R.， Hyde K. D.， Malysheva V. F.， Li D. W.， Dai Y. C.， Mycol. Prog.， 2015， 14（10）， 95— 111
3	Zhang C. Q.， China Journal of Traditional Chinese Medicine Science and Technology， 2001， 8（05）， 339—340（张才擎. 中国中医药科技， 2001， 8（05）， 339—340）
4	Zhao Y. H.， Wang L.， Zhang D. S.， Li R.， Cheng T. Y.， Zhang Y. B.， Liu X. J.， Wong G.， Tang Y. G.， Wang H.， Sci. Rep.， 2019， 9（1）， 1—13
5	Misaki A.， Kakuta M.， Sasaki T.， Tanaka M.， Miyaji H.， Carbohydr. Res.， 1981， 92（1）， 115—129
6	Ukai S.， Hara C.， Kuruma I.， Tabaka Y.， J. Pharmacobiodyn.， 1983， 6（12）， 983—990
7	Zhang L. N.， Chen H. S.， Li X.， Chem. J. Chinese Universities， 1994， 15（8）， 1231—1234（张俐娜，陈和生，李翔. 高等学校化学学报， 1994， 15（8）， 1231—1234）
8	Zhang L. N.， Chen H. S.， Chem. J. Chinese Universities， 1993， 14（9）， 1320—1325（张俐娜，陈和生. 高等学校化学学报， 1993， 14（9）， 1320—1325）
9	Xia E. N.， Chen Q. H.， J. Chin. Pharm. Univ.， 1989， 20（4）， 227—230（夏尔宁，陈琼华. 中国药科大学学报， 1989， 20（4）， 227—230）
10	Niu H. H.， Wang Y.， Meng F. L.， Cai H. M.， Song Z. F.， Edible and Medicinal Fungi， 2017， 25（1）， 58—60（牛红红，王莹，孟繁磊，蔡红梅，宋志峰. 食药用菌， 2017， 25（1）， 58—60）
11	Zheng Y.， Study on the Synergistic Degradation of Auricularia Auricula Polysaccharide by Microwave and Hydrogen Peroxide and Its Antioxidant Activity and Rheological Properties， Shenyang Agricultural University， Shenyang， 2020（郑宇. 微波与H₂O₂协同降解黑木耳多糖及其产物抗氧化活性、流变性质研究，沈阳：沈阳农业大学， 2020）
12	Wei H.， Carboxymethylated Dervative and Their Antioxidant Activities of Polysaccharides from Auricularia Auricula， Jiangsu University， Zhenjiang， 2010（魏红. 黑木耳多糖的羧甲基化修饰及抗氧化活性研究，镇江：江苏大学， 2010）
13	Zhuang W.， Study on Extraction， Structural Analysis and Active Function of Polysaccharide Isolated from Auricularia⁃juade（Bull.）， East China University of Science and Technology， Shanghai， 2020（庄伟. 黑木耳多糖的提取，结构解析及活性功能研究，上海：华东理工大学， 2020）
14	Jiang L. L.， Study on Preparation and Application of Auricularia Auricula Polysaccharide and Oligosaccharide， Heilongjiang University， Harbin， 2009（姜丽丽. 黑木耳多糖、寡糖的制备及应用研究，哈尔滨：黑龙江大学， 2009）
15	Zhang F.， Wang F.， Gao X. G.， Xu C. A.， Zhang H.， Preparation of Pure Auricularia Auricula or Kelp Fermented Liquid Products Based on Thermal Explosion Pretreatment， CN105077465B， 2018⁃05⁃22（张复，王舫，高绪国，徐长安，张虹. 基于热爆预处理制备纯黑木耳或纯海带发酵液制品的方法， CN105077465B， 2018⁃05⁃22）
16	Zhu Z. Y.， Pang W.， Li Y. Y.， Ge X. R.， Chen L. J.， Liu X. C.， Lv Q.， Dong G. L.， Liu A. J.， Zhang Y.， Carbohydr. Polym.， 2014， 114， 12—20
17	Chen S. G.， Jie X.， Xue C. H.， Ping D.， Sheng W. J.， Yu G. L.， Chai W. G.， Glycoconjugate Journal， 2008，25（5）， 481—492
18	Xiao K. M.， Kong C. F.， Yao S. K.， World Journal of Integrated Traditional and Western Medicine， 2019， 14（11）， 56—60
19	Tan C. D.， Zhu M. J.， Du S. X.， Yao Y. F.， The Food Industry， 2016， 37（11）， 122—125（谭才邓，朱美娟，杜淑霞，姚勇芳. 食品工业， 2016， 37（11）， 122—125）
20	Li L.， Ding C. C.， Li F. H.， Journal of Anhui Agri. Sci.， 2011， 39（10）， 5753—5754
21	Meng Y.， Lyu F.， Xu X.， Zhang L.， Biomacromolecules， 2020， 21（5）， 1653—1677
22	Chen X.， Siu K. C.， Cheung Y. C.， Wu J. Y.， Carbohydr. Polym.， 2014， 106， 270—275
23	Bai H. N.， Synergistic Protective Effect on Radiation Induced Oxidative Damage of Polysaccharide AAP⁃4 from Auricularia Auricular with Procyanidins， Harbin Institute of Technology， Harbin， 2016（白海娜. 黑木耳多糖 AAP⁃4 与原花青素对辐射诱导氧化损伤协同防护作用，哈尔滨：哈尔滨工业大学， 2016）
24	Xu S. Q.， Chemical Structure， Chain Conformational Transition， and Self⁃assembly Behaviors of Stiff Glucan from Auricularia Auricular⁃judae， Wuhan University， Wuhan， 2013（许淑琴. 黑木耳刚性链葡聚糖结构，链构象转变及自组装行为，武汉：武汉大学， 2013）
25	Zhi Z. J.， Preparation of Low Molecular Weight Acidic Oligosaccharides by Ultrasound⁃Fenton Treatment， Zhejiang University， Hangzhou， 2017（支梓鉴. 超声⁃芬顿联用技术制备低分子量酸性寡糖，杭州：浙江大学， 2017）
26	Xu Y. Y.， Xu S. Q.， Wang S.， He J. M.， Zhang Y. J.， Wang G.， Journal of Chinese Institute of Food Science and Technology， 2018， 18（3）， 16—22
27	Sun D.， Preparation， Properties and Antibacterial Mechanism of Chitosan Oligosaccharide Modified by Geraniol and Cinnamyl Alcohol， Jiangnan University， Wuxi， 2020（孙丹. 香叶醇和肉桂醇改性壳寡糖的制备、性质及抑菌机制研究，无锡：江南大学， 2020）

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

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

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

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

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	─	─	─