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西伯利亚白刺和大青叶多糖的结构解析及生物活性研究

文献类型:学位论文

作者阿衣吐逊·阿布都外力
答辩日期2021-06-02
授予单位中国科学院大学
授予地点中国科学院新疆理化技术研究所
导师阿布力米提·伊力
关键词西伯利亚白刺 大青叶 多糖 结构鉴定 生物活性
学位名称博士
学位专业有机化学
英文摘要

西伯利亚白刺(Nitraria sibirica Pall)和大青叶(Folium Isatidis)是传统的中药材,在我国新疆地区资源较为丰富。它们含有丰富的多糖类物质,需要进一步开发利用。国内已有多种含有西伯利亚白刺及大青叶的复方制剂用来治疗多种疾病,然而,在化学和药效学方面均缺乏系统性研究,不能明确其药效物质,面临着“药效理论科学阐释不足”和“药材基源不清”等发展制约难题,从而导致药材和复方制剂的质量标准均没有科学客观的方法和指标。因此,十分必要对当地药材进行系统研究从而解决药材品种混乱、文献资料匮乏、理论依据阐释不足等问题。本论文将上述两种地方优势药材作为实验对象,系统探讨其多糖提取分离、结构鉴定、结构修饰及生物活性评价试验,为阐明它们的药效物质理论基础奠定了重要依据。本文旨在以西伯利亚白刺及大青叶作为原料开发功能性保健品领域提供物质基础参考,为西伯利亚白刺及大青叶的资源充分利用和科学应用提供技术支撑,并为多糖类保健食品或药物的开发奠定技术和理论基础。主要研究结果如下:1. 西伯利亚白刺多糖的提取分离、结构鉴定及生物活性研究1)通过响应面法优化西伯利亚白刺果实多糖超声辅助水提工艺,得出当液料比33 mL/g、超声功率430 W、超声温度60℃、超声时间70 min时,西伯利亚白刺多糖产率为14.63 ± 0.21%。粗多糖经AB-8型大孔树脂、透析、DEAE-650M阴离子交换柱层析及Sephadex G-150凝胶柱层析法分离纯化分别得到了四种多糖成分,其中NSP-a为中性多糖,NSP-b1、NSP-b2及NSP-c为酸性多糖,纯度依次为91.12 ± 1.15%、94.02 ± 2.18%、95.71 ± 2.56%、94.30 ± 0.87%。2)UV、FT-IR、HPLC、GC-MS及SEM等现代仪器分析手段结合酸水解等经典化学方法对NSP-b1、NSP-b2及NSP-c进行结构表征。GC-MS分析结果表明四种多糖均由不同摩尔比的Rha、Ara、Xyl、Man、Glc及Gal组成,摩尔比分别为NSP-a:5.76:21.20:5.48:28.55:14.82:24.20;NSP-b1:10.15:39.77:5.03:7.93:5.36:31.77;NSP-b2:28.87:17.93:4.65:3.92:5.99:38.64;NSP-c:39.71:12.99:2.62:3.14:4.27:37.28;HPGPC结果表明四种多糖的Mw分别为>2000、1472.41、460.59、901.45 kDa。FT-IR结构表明NSP-a和NSP-b1含有α构型的糖环,NSP-b2及NSP-c既含有α构型又含有β构型。SEM结果表明四种多糖均显出不同的表面结构形态。3)通过离子色谱、高碘酸氧化、Smith降解、甲基化及NMR等经典方法对NSP-b2的结构进行了鉴定。离子色谱结果表明NSP-b2主要含有Gal(35.05%)、GalA(18.74%)、Rha(16.22%)、Ara(14.08%)、Glc(6.13%)、Xyl(4.27%)、Man(2.23%)等。通过高碘酸氧化、Smith降解及甲基化分析确定NSP-2主要由→4)-α-D-GalpA-(1→(13.29%)、→2)-α-L-Rhap-(1→(11.69%)、→3,6)-β-D-Galp-(1→(8.82%)、T-Araf→(8.56%)、T-Galp→(7.99%)、→6)-β-D-Galp-(1→(5.95%)、→5)-α-L-Araf→(5.37%)、→3)-β-D-Galp→(4.57)及→3,4-β-D-Glcp→(4.35%)等糖残基组成。经结合单糖组成结果、各个糖残基的比例及1D、2D-NMR结果判断NSP-b2是主链由→4)-α-D-GalpA-(1→、→4)-α-D-GalpAMe-(1→、→2)-α-L-Rhap-(1→、→2,4)-α-L-Rhap-(1→及→3,6)-β-D-Galp-(1→构成的多糖,支链主要位于→2,4)-α-L-Rhap-(1→的C-4位及→3,6)-β-D-Galp-(1→的C-6位。4)不同提取方法对西伯利亚白刺多糖影响较大,经超声加纤维素酶协同提取及分离纯化后的多糖组分NSP-1、NSP-2及NSP-3由不同摩尔比的Rha、Ara、Glc、Gal及Man组成,分子量分别为21.5、14.4级49.4 kDa。通过FT-IR、HPLC、GC-MS及SEM等现代仪器分析手段结合酸水解、部分酸水解、高碘酸氧化及Smith降解等经典化学方法对NSP-1、NSP-2及NSP-3进行结构表征。NSP-3显出较强的抗炎及抗肿瘤活性,当浓度为100 μg/mL时,其抑制COX-2酶的抑制能力为85.60%,抑制MCF-7细胞增殖的IC50值为50.89 ± 2.75 μg/mL。2. 大青叶多糖的分离纯化、结构修饰、结构鉴定及生物活性研究1)通过响应面法优化大青叶多糖AB-8大孔吸附树脂分离纯化工艺,得出在洗脱流速为2.76 BV/h,上样浓度2.03 mg/mL,洗脱体积为1.26 BV条件下,大青叶多糖大孔树脂纯化的综合评分平均值为76.28%。经DEAE-650M及Sephadex G-75柱层析法对所得粗多糖进行分离纯化得到一种酸性(FIP-Ⅱ)均一多糖。通过连续部分酸水解得出Rha及Gal可能分布于FIP-Ⅱ的主链或支链,大部分Ara位于FIP-Ⅱ的支链或末端,其余单糖平均分布在其主链、支链或末端。高碘酸氧化及Smith降解结果表明FIP-Ⅱ中含有较多的既不消耗高碘酸也不生成甲酸的糖苷键。结合含量测定、单糖组成、酸水解、高碘酸氧化及Smith降解等结果初步判断FIP-Ⅱ可能为果胶类多糖。经上述经典化学方法、1D、2D-NMR结果及文献对比得出FIP-Ⅱ的主链可能由→4)-α-D-GalpA6Me-(1→及→2,4)-α-L-Rhap-(1→等糖残基组成。2)通过化学修饰法对FIP-Ⅱ进行结构修饰,分别得到硫酸化、磷酸化及羧甲基化产物,命名为FIP-Ⅱ-S、FIP-Ⅱ-P及FIP-Ⅱ-C。通过UV、FT-IR、HPLC、HPGPC、GC、刚果红、CD、SEM-EDX、XRD、TG、DSC等对结构修饰前后的多糖进行结构表征。结果表明FIP-Ⅱ化学修饰成功,且结构修饰影响多糖的各类理化性质及生物活性。FIP-Ⅱ及其衍生物的分子量分别为775.64、911.75、1288.31及1013.61 kDa。FIP-Ⅱ、FIP-Ⅱ-S、FIP-Ⅱ-P及FIP-Ⅱ-C分别由摩尔比为19.47:35.72:10.41:2.68:4.56:27.16、26.73:36.69:2.90:2.22:4.29:27.17、26.23:36.69:7.13:3.99:13.19:28.76及42.56:15.55:5.01:11.24:2.89:22.75的Rha、Ara、Xyl、Man、Glc及Gal组成。SEM-EDX结果表明FIP-Ⅱ及其衍生物均含有不同表面结构,且表明元素分析结果进一步确认FIP-Ⅱ衍生化成功。刚果红实验与CD结果显示结构修饰影响多糖在溶液中的构象。热分析结果表明经结构修饰后的多糖热稳定性高于原多糖。3)对结构修饰前后的FIP-Ⅱ及其衍生物进行生物活性筛选,结果得出结构修饰能够在一定程度上改善原多糖的生物活性。FIP-Ⅱ-S、FIP-Ⅱ-P及FIP-Ⅱ-C的亚铁离子螯合能力显著强于原多糖FIP-Ⅱ(P<0.05),其中羧甲基化产物活性最强。FIP-Ⅱ-S的ABTS自由基清除能力显著强于原多糖及其余衍生物(P<0.05)。

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源URL[http://ir.xjipc.cas.cn/handle/365002/7930]  
专题新疆理化技术研究所_资源化学研究室
推荐引用方式
GB/T 7714
阿衣吐逊·阿布都外力. 西伯利亚白刺和大青叶多糖的结构解析及生物活性研究[D]. 中国科学院新疆理化技术研究所. 中国科学院大学. 2021.

入库方式: OAI收割

来源:新疆理化技术研究所

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