《天麻多糖的提取分离纯化及抗氧化糖化研究.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《天麻多糖的提取分离纯化及抗氧化糖化研究.docx（69页珍藏版）》请在taowenge.com淘文阁网|工程机械CAD图纸|机械工程制图|CAD装配图下载|SolidWorks_CaTia_CAD_UG_PROE_设计图分享下载上搜索。
1、 天麻多糖的提取分离纯化及抗氧化糖化研究摘 要天麻（G.elata，兰科），是一种多年生的寄生植物，具有极高的营养和药用价植。多糖是天麻的的一个主要活性成分，目前天麻多糖的研究有限，从而限制了天麻资源的深度开发和应用。本文以天麻为原料，研究传统水提醇沉法和超声辅助水提醇沉法提取天麻多糖的动力学模型，通过离子交换柱层析法得到3种天麻多糖组分，分析比较了其理化性质、分子特性和生物活性，进一步对天麻活性多糖进行凝胶柱层析法纯化，解析其化学结构，为天麻多糖的深加工提供理论依据。研究所取得的结果如下：以Fick扩散第二定律为基础，分别建立了传统水提醇沉法和超声辅助水提醇沉法提取天麻多糖的动力学模型，所建
2、立的模型均能够很好的体现天麻颗粒半径R、提取时间t、提取温度T、超声功率P与提取液中多糖浓度C之间的关系，并对动力学中提取速率k、有效扩散系数、活化能Ea、半衰期t1/2等参数进行了求解。利用DEAE-52纤维素阴离子交换柱层析对天麻多糖进行分离分级，获得PS-D1（蒸馏水）、PS-D2（0.1MNaCl）和PS-D3（0.2MNaCl）三种多糖组分。基本化学组成表明，三种多糖组分主要由果糖和葡萄糖组成，且它们的纯度均在85%以上，PS-D2和PS-D3含有一定的糖醛酸（10.0%）。多角度光散射试验表明，三种多糖组分具有不同的分子量（Mw为62、159和385kDa）及其分布。刚果红试验表明
3、三种多糖组分都不具有三螺旋结构，在水溶液中均表现为无规线团或聚集体链构象。扫描电镜结果揭示了天麻多糖的基本外貌形态，PS-D1和PS-D2呈纤维树枝状，PS-D3形貌较光滑，表现为片状和碎屑状堆积。体外抗氧化研究发现，天麻多糖PS-D1、PS-D2和PS-D3均具有较好的等价抗氧化能力（41.23、44.97和53.83molTrolox/g样品）、三价铁离子的还原能力（45.01、45.80和53.87molFe2+/g）以及清除OH（IC50值为1.56、1.03和0.99mg/mL）、O2-（IC50值为2.45、1.94和1.46mg/mL）和DPPH（IC50值3.14、2.85和2
4、.31mg/mL）自由基的能力且呈剂量依赖关系，体外抗糖基化表明，PS-D2和PS-D3都有较好的抑制糖基化末端终产物（AGEs）的能力（45.1和47.5%）。进一步对三个天麻多糖组分中的高得率高活性组分PS-D2进行SephacraylS-400凝胶柱的分离纯化，得到主要多糖组分PS-D2S。研究发现，PS-D2S的多糖含量为98.1%，糖醛酸含量为1.3%，重均分子量（Mw）为147.2kDa，由葡萄糖和半乳糖组成，且它们之间的分子摩尔比为82:1，红外光谱分析多糖为型的糖苷键连接，结合高碘酸氧化、Smith降解和核磁共振等结果推测PS-D2S主链由4)-D-Glcp(1和2)-D-Ga
5、lp(1糖残基构成，0-6分支点在2)-D-Galp(1糖残基上，分支由1-D-GlcUp构成。关键词：天麻多糖；提取；动力学；理化性质；抗氧化活性；化学结构。AbstractG. elata (Orchidaceae) is a perennial parasitic plant with extremely high nutrition and medicinal value. Polysaccharide is a major active ingredient of Gastrodia elata, but the current development and utilization
6、 of Gastrodia elata is mainly focused on the extraction of starch and flavonoids. The research on Gastrodia polysaccharide is limited, which limits the further development and application of Gastrodia elata resources. In this paper, Gastrodia elata was used as a raw material to study the kinetic mod
7、el of traditional water extraction and alcohol precipitation and ultrasonic-assisted water extraction and alcohol precipitation to extract Gastrodia polysaccharides. Three types of Gastrodia polysaccharide components were obtained by ion exchange column chromatography. , Molecular characteristics an
8、d biological activity, further purification of Gastrodia active polysaccharide by gel column chromatography, analysis of its chemical structure, to provide theoretical basis for the deep processing of Gastrodia polysaccharide.Based on Ficks second law of diffusion, kinetic models for extracting poly
9、saccharides from Gastrodia elata were established by traditional water extraction and alcohol precipitation method and ultrasonic-assisted water extraction and alcohol precipitation method. The established models can well reflect the radius R and The relationship between time t, extraction temperatu
10、re T, ultrasonic power P, and polysaccharide concentration C in the extraction solution, and parameters such as extraction rate k, effective diffusion coefficient, activation energy Ea, and half-life t1 / 2 in kinetics were solved.DEAE-52 cellulose anion exchange column chromatography was used to se
11、parate and fractionate the gastrodia polysaccharides. PS-D1 (distilled water), PS-D2 (0.1MNaCl) and PS-D3 (0.2MNaCl) were obtained. The basic chemical composition shows that the three polysaccharide components are mainly composed of fructose and glucose, and their purity is above 85%. PS-D2 and PS-D
12、3 contain a certain amount of uronic acid (10.0%). Multi-angle light scattering experiments show that the three polysaccharide components have different molecular weights (Mw of 62, 159, and 385 kDa) and their distributions. The Congo Red test showed that all three polysaccharide components did not
13、have a triple helix structure, and all appeared as random clusters or aggregate chain conformations in aqueous solution. Scanning electron microscopy results revealed the basic appearance of Gastrodia polysaccharides. PS-D1 and PS-D2 were fibrous dendritic, while PS-D3 had smoother morphology, showi
14、ng flaky and detrital accumulation.In vitro antioxidant studies found that gastrodia polysaccharides PS-D1, PS-D2, and PS-D3 all have good equivalent antioxidant capacity (41.23, 44.97, and 53.83 mol Trolox / g samples), and trivalent iron ion reducing ability (45.01 , 45.80 and 53.87 mol Fe2 + / g)
15、, and removal of OH (IC50 values of 1.56, 1.03, and 0.99 mg / mL), O2- (IC50 values of 2.45, 1.94, and 1.46 mg / mL), and DPPH (IC50 values of 3.14, 2.85 And 2.31 mg / mL) free radicals in a dose-dependent manner, in vitro anti-glycosylation tableIt is clear that both PS-D2 and PS-D3 have better abi
16、lity to inhibit end-glycosylation end products (AGEs) (45.1 and 47.5%). SephacraylS-400 gel column was used to separate and purify the high yield and high activity component PS-D2 from the three polysaccharide components of Gastrodia elata to obtain the main polysaccharide component PS-D2S. The stud
17、y found that PS-D2S has a polysaccharide content of 98.1%, a uronic acid content of 1.3%, a weight average molecular weight (Mw) of 147.2kDa, and is composed of glucose and galactose. Infrared spectroscopy analysis of polysaccharides as -type glycosidic linkages. Combined with periodic acid oxidatio
18、n, Smith degradation, and nuclear magnetic resonance, the PS-D2S main chain was inferred from 4) -D-Glcp (1 and 2)- -D-Galp (1 sugar residue, O-6 branch point is 2) -D-Galp (1 sugar residue, branch is composed of 1-D-GlcUp.Key words: Gastrodia elata polysaccharide; extraction; kinetics; physical and
19、 chemical properties; antioxidant activity; chemical structure目 录摘 要IAbstractII第1章 绪 论81.1 引言81.2 多糖简介81.2.1 多糖的研究概况81.2.2 多糖的提取和纯化91.2.2.1多糖的提取91.2.2.2 多糖的分离和纯化91.2.3 多糖的理化性质和结构91.2.4 多糖的生物活性101.2.4.1 免疫调节作用101.2.4.2 抗氧化作用101.2.4.3 抗糖基化作用101.2.5 多糖的构效关系111.2.5.1 理化性质与活性的关系111.2.5.2主链结构与生物活性的关系111.3
20、 天麻及天麻多糖111.4 课题研究的立项依据和主要研究内容121.4.1 立项依据及意义121.4.2 主要研究内容13第二章 天麻多糖提取动力学研究132.1 前言132.2 浸提模型与动力学方程的建立142.3 材料与方法142.3.1 试验材料和仪器设备142.3.1.1试验材料与试剂142.3.1.2主要仪器及设备142.3.2 试验方法152.3.2.1天麻多糖的提取152.4 结果与讨论152.4.1 速率常数 k 的求解152.4.2 有效扩散系数的求解192.4.3 水提法提取天麻多糖活化能的求解202.4.4 半衰期的求解202.5 本章小结22第三章 天麻多糖的基本理化性
21、质研究233.1 前言233.2 试验材料和仪器设备233.2.1 材料与试剂233.2.2主要仪器与设备233.3 试验方法243.3.1 天麻多糖的提取和分离分级243.3.2 多糖含量的测定243.3.3糖醛酸含量测定243.3.4 蛋白质含量测定253.3.5 特性粘度的测定253.3.6 多糖分子量的测定263.3.7 单糖组成的测定263.3.8 红外光谱分析263.3.9 多糖的扫描电镜（SEM）观察263.3.10 刚果红反应263.3.11 统计分析273.4 结果与分析273.4.1 天麻多糖的分离分级273.4.2 天麻多糖的基本化学组成273.4.3 分子量的测定283
22、.4.4 单糖组成分析293.4.5 红外光谱分析303.4.6 SEM 形貌观察313.4.7 刚果红分析333.5 本章小结34第四章 天麻多糖的体外抗氧化及抗糖基化活性研究354.1 前言354.2 试验材料和仪器设备354.2.1 试验材料与主要试剂354.2.2 主要仪器354.3 试验方法364.3.1 三价铁离子还原能力 (FRAP)测定364.3.2 等价抗氧化能力（TEAC）测定364.3.3 DPPH 清除率的测定374.3.4 羟基自由基（OH）清除的测定374.3.5 超氧阴离子（O2-）清除的测定384.3.6 体外抗糖基化作用384.3.6.1 蛋白质的糖化384.
23、3.6.2 二羰基化合物的测定394.3.6.3 糖基化终产物（AGEs）荧光强度的测定394.3.7 统计分析394.4 结果与讨论394.4.1 三价铁离子还原能力（FRAP）394.4.2 等价抗氧化能力（TEAC）404.4.3 DPPH 自由基的清除作用414.4.4 羟基自由基的清除作用424.4.5 超氧阴离子自由基的清除作用434.4.6 抗糖基化作用444.5 本章小结46第五章 天麻多糖的纯化及初步化学结构表征475.1 引言475.2 试验材料和仪器设备475.2.1 试验原料475.2.2 主要试剂475.2.3 主要仪器及设备475.3 试验方法485.3.1 Sep
24、hacrayl S-400 柱层析分离纯化485.3.2 多糖含量的测定485.3.3 糖醛酸含量的测定485.3.4 蛋白质含量的测定485.3.5 比旋光度的测定485.3.6 多糖纯度及分子量的测定495.3.7 单糖组成的测定495.3.8 红外光谱分析495.3.9 高碘酸氧化495.3.10 Smith 降解505.3.11 核磁共振分析505.4 结果与讨论505.4.4 天麻多糖的分离纯化515.4.2 多糖 PS-D2S 的基本化学组成515.4.3 高碘酸氧化525.4.4 Smith 降解535.4.5 核磁共振分析545.5 本章小结56第六章 结论与展望576.1 主
25、要结论576.2 展望57参考文献59致谢6450第1章 绪 论1.1 引言随着经济的快速发展和社会竞争的加剧，使得现代工作和生活节奏加快， 生活不规律，负荷加重，再加上整个社会环境、经济文化以及心理因素等多方面的原因，越来越多的人处于一种亚健康状态。肥胖症状、糖脂代谢异常、食欲不振等问题在不断的增加，而且这些疾病正在向年轻化发展，因此改善健康状况以及对环境和食品安全问题越来越被重视。在这种背景下，对天然活性物质的研究以及其功能性产品的开发成了当今科学的一个热门课题，对人们健康水平的提高有着重要意义。中草药多糖具有一些特殊的药理作用，可以忽略毒副作用，已经成为国内 外学者研究的热点1，从而被广
26、泛的应用于生物医药和功能性食品中2。从植物 中分离得到的牛膝多糖为一种小分子多糖，具有使免疫调节增强的作用，黄芪 多糖可从多个方面发挥免疫增强作用3。枸杞多糖能够使羰基蛋白的含量明显 降低，增加谷胱甘肽含量及其活性，通过降低蛋白质氧化损伤从而发挥抗衰老 的作用4。香菇多糖和云芝多糖已经用作为临床的抗肿瘤药物，是近年来比较 关注的抗癌免疫药物5, 6。虫草多糖在降血压、血脂和血糖方面有着显著的作用， 能够增强血管弹性，调节心率失常7。因此，深入研究高活性天然多糖的提取、理化性质和其生物活性及其在功能性食品和药品中的应用具有重要意义。1.2 多糖简介1.2.1 多糖的研究概况按照多糖的来源可分为四
27、大类：植物、动物、藻类及包括细菌和真菌的微 生物多糖8。目前研究比较多的是高等真菌产生的 -葡聚糖和某些特定植物所产生的具抗补体作用的果胶类多糖。我国近年来对真菌多糖和植物多糖的研究 发展较快，而且研究水平也在逐步深入，其中对免疫机理、抗肿瘤活性的研究 己深入到分子水平9。目前已经发现有 100 多种中药多糖类物质具有免疫作用， 有的已应用在了临床上，因为这类多糖无细胞毒性而且通过化学手段对药物质 量的控制比较容易，已经成为目前新药的发展方向，为新型药物的研制迈出了 坚实的一步。1.2.2 多糖的提取和纯化1.2.2.1多糖的提取目前，采用热水提取多糖是最经典且最普通的方法，在工业生产中应用较
28、广。超声波辅助提取技术是利用超声波的机械效应和空化效应，能够加速浸提物从原料内部向溶剂的扩散，具有提取率高、不需高温、能耗低、提取时间短等优点10-12，是一种新型的提取辅助技术。1.2.2.2 多糖的分离和纯化从生物体中提取出来的粗多糖往往会含有一些蛋白质、低聚糖和色素等影响其纯度的杂质，常用的除蛋白方法有三氯乙酸、Sevag 法和酶法，目前应用最广泛且最为经典的是 Sevag 法脱蛋白。脱色方法较为常用的有 DEAE-纤维素柱层析法13；活性炭因其无毒、脱色效果较好，目前使用的也较多14，但是它的缺点是对多糖的吸附量大且多糖损失严重。Xu 等从桔梗中得到了一种水溶性的阿拉伯半乳糖 PGA，
29、并采用 DEAE-Cellulose 填料分离出了四种多糖组分15。1.2.3 多糖的理化性质和结构一般情况下，高分子多糖的结构是十分复杂和多样的，不同的结构直接影 响了其理化性质。多糖的理化性质研究一般包括：多糖纯度的定性检测、多糖 的成分检测和多糖分子量的测定等。采用碘-碘化钾反应来检测淀粉性多糖的存 在，还原糖的是否存在可通过菲林试剂来检测等。多糖成分检测时根据苯酚-硫 酸法或者蒽酮硫酸法测多糖含量；考马斯亮蓝或者凯氏定氮法测定蛋白质含量； 糖醛酸采用常用的硫酸-咔唑法测定16。多糖分子量的测定有凝胶色谱法、HPLC、渗透压法、光散射法、电泳法和质谱法。Sun 等以系列标准葡聚糖作为标准
30、物，通过液相色谱法测定了白树花菌丝体多糖的分子量为 37 kDa17。多糖的结构表征方法有很多，常被我们用到的有化学方法、仪器分析方法以及生物 学方法（如特异性糖苷酶酶切等）18。红外光谱是能够定性的鉴定多糖结构的 基本方法，由于分子键的伸展和弯曲振动引起的从而能够反映被研究物质的分 子结构，在红外区域特定官能团有特征性吸收，因此可用此区域的特征吸收峰 来鉴定多糖。多糖糖苷键的构型也可以用红外光谱进行初步判断，如 型和 型葡聚糖分别在 855-833 cm-1 和 905-876cm-1 范围有特征吸收， 型半乳糖在914-886 cm-1 有特征吸收，而 型半乳糖在 839-810 cm-1
31、 范围有特征吸收。1.2.4 多糖的生物活性1.2.4.1 免疫调节作用研究发现，多糖主要是通过激活机体内的免疫细胞（如 B 淋巴细胞、T 淋巴细胞、自然杀伤细胞 NK，巨噬细胞等），从而促进细胞因子的生成以及产生活化补体等途径来增强机体的免疫能力。Huang 等研究发现， 地黄（Rehmannia glutinosa）多糖能够显著增强 T 淋巴细胞的增殖，同时具有促进IL-2 和 IFN- 细胞因子分泌能力19。Schepetkin 等从 Juniperus scopolorum 中分离得到了两个阿拉伯半乳糖组分，通过诱导 J774.A1 型小鼠腹膜巨噬细胞分泌NO 合成酶，从而促使细胞产生
32、 NO。1.2.4.2 抗氧化作用机体内自由基平衡一旦被打破将会产生很大的伤害，造成脂质过氧化损伤， 造成酶、蛋白质和氨基酸的氧化破坏，对各器官和免疫系统的形态、功能产生 影响等。从蘑菇中提取出来的多糖对羟基自由基和过氧化物具有较强的清除能 力， 而且提取物中的蛋白成分与清除作用有着直接的关系20。Zhang 等从Cordyceps kyushuensis 中分离得到的两种多糖具有良好的抗氧化性能，特别是对羟基自由基的清除能力，具有对 DNA 损伤的保护作用21。在缺氧或复氧情况下黑灵芝多糖能够降低 MDA 的含量，促使 SOD、CAT 和 GSH-Px 活力及蛋白质表达的增强，并且减少 RO
33、S 的释放和细胞凋亡22。Wu 等从紫薯中提取得到 的 PSPP2-1 多糖具有最强的 DPPH 自由基清除和亚铁离子螯合能力，而且另一组分多糖 PSPP1-1 对SGC7901 和 SW620 细胞生长显示出较强的抑制作用23。1.2.4.3 抗糖基化作用晚期糖基化末端产物（Advanced Glycation End products, AGEs）是还原糖的羰基与氨基酸的游离氨基经过缩合、重排、裂解和氧化修饰发生非酶褐变的终端产物，可分为外源性和内源性 AGEs，由食物中摄入的为外源性 AGEs，由血液中的葡萄糖和氨基酸残基发生反应而形成的为内源性 AGEs24。非酶糖基化反应可分为三个阶
34、段，早期的氨基与醛基反应是一个较短的可逆过程，形成不稳定的 Schiff 碱，然后形成 Amadori 产物；在中期时，Amadori 产物经过一系列反应产生二羰基、醛类等物质；在最后阶段，二羰基化合物等会继续与氨基反应形成不可逆的复杂大分子物质 AGEs25。热处理在食品加工过程中是较为常见的处理方式，且在热处理时发生的美拉德反应对食品的色香味的形成均 有一定的积极影响，而在美拉德反应的后期则会产生对人体不利的 AGEs 物质， 易引起一系列的慢性疾病如糖尿病和肾脏疾病等。Uribarri 等发现体内 AGEs 积累的一个重要来源是因为我们日常消费的食品包括牛奶、面包、烤肉和一些饮 料中均含
35、有较高的 AGEs26。张良栓等人研究发现从泥鳅分泌液中分离得到的多糖具有较好的抑制 AGEs 生成的能力，其中对中间产物二羰基化合物的生成抑制作用较为显著，在浓度为 200 g/mL 时，抑制率为 57.4%27。1.2.5 多糖的构效关系1.2.5.1 理化性质与活性的关系多糖能够发挥其功能性质的前提是具有溶解性，从茯苓中提取到的不溶于水的多糖组分没有生物学活性，水溶性组分则表现出较好的抗肿瘤活性。黏度是另一个影响多糖活性的因素，黏度过大的话会不利于多糖的扩散与吸收，裂褶多糖通过部分降解使其黏度减小后已供临床上使用。相对分子质量越大分子体积就越大，从而不利于多糖进入生物体发挥其生物活性功能
36、。 Misaki 等人研究的一种不溶于水的真菌多糖，在大鼠体内的抑瘤活性较弱，在降低其相对分子质量后，完全溶于水，抑瘤活性也大大提高28。 一般来说活性较好的多糖相对分子质量在 100-200 kDa 范围内。1.2.5.2主链结构与生物活性的关系多糖的连接方式是以糖苷键的类型来表示，即多糖主链上相邻糖基的连接 方式，是决定多糖活性的重要因素。从菌体中提取的活性多糖主要由葡萄糖组 成，抗肿瘤所必需的是葡萄糖链上的 -(l3)糖苷键和支链上 -(16)糖苷键29， 因此多数具有突出生物学活性的葡聚多糖都以 13 糖苷键连接，如以 13 葡聚糖为主链的凝结多糖，在相同取代条件下，其衍生物的抑瘤率远
37、大于地衣多 糖（33% 13 葡聚糖和 66% 14 葡聚糖组成的混合多糖）衍生物30。部分16 连接方式的多糖也具有生物活性，如灰树花多糖，其抗瘤免疫活性主要来自 -13 或 16 葡聚糖，而 12，14 等连接方式的多糖很少具有活性31。1.3 天麻及天麻多糖。1.3.1天麻概况天麻（Gastrodia elataBl.）为多年生落叶藤本植物天麻的块茎，易于生长在阴湿向阳的环境中。两千年前的神农本草经将其列为上品，有平肝息风、通络止痛的功效，有“治风之神药”之称。主治头痛眩晕、肢体麻木、癫痫抽搐等症4主产于四川、云南、贵州、陕西、安徽、河南等地天麻为国家公布的34种名贵药材之一，全国有10
38、0多个厂家生产天麻制剂。天麻单方制剂主要有：贵州神奇制药生产的全天麻胶囊；贵州益康制药公司生产的天麻素胶囊；昆明制药集团股份有限公司生产的天麻素系列（天麻素注射液、天麻素片、乙酰天麻素片等）；广东一方制药厂生产的天麻浓缩颗粒；四川雅安制药厂生产的天麻注射液等。著名的天麻复方制剂包括大川芎丸、天麻钩藤饮等。此外，天麻还可做保健药膳，如天麻炖乌鸡羊头、天麻蜜饯，盒装天麻片更为送礼佳品。鉴于天麻的诸多显著疗效，自50年代以来，国内外学者对天麻的栽培、炮制方法、提取工艺、化学成分、药理作用等方面均作了大量有益的探索。1.3.2天麻植物学研究天麻（Gastrodia elata）为兰科属于属天麻腐生草本
39、。天麻属中大约有22种，而大多数种均为我国所产。但是，只有天麻作为中草药在临床实践中使用，并在中华人民共和国药典中注册。 天麻主要见于东亚，特别是在中国，韩国，日本和印度的山区（Shuan和Chen，1983； Jones，1991）。它的特征是肉质块茎或珊瑚状地下茎且无叶，它生长在海拔400-3200米的森林中，并且与真菌具有复杂的共生关系，蜜环菌入侵了发芽的块茎并提供了养分和能量（Wang等人，2007）。除花期外，该植物在其生命周期中生活在地下。四个亚种，包括红天麻(G. elata Bl . f. elata)、黄天麻(G. elata B.f. flavida S.chow)、乌天麻
40、（G. elata Bl.f. glauca S.chow）和绿天麻（G. elata bl.f. viridis makino）。除了绿天麻在野外越来越稀有的，其他三个亚种已在中国和韩国等其他国家的田地上成功栽培（Lee等人，2014）。天麻具有独特的植物学特征，天麻可以生长到60-100厘米的高度，整个植物都不含叶绿素。 天麻块茎为其主要部分，长圆形，长约10 cm，直径为3-4.5 cm。茎为垂直，圆柱形和红色。叶片鳞片状，膜质，长1-2厘米，花序是边缘的总状花序，长10-30厘米，金黄（中国本草，1999）。 天麻是在冬季或春季收获的；冬季挖出的被称为冬天麻，质量相对较好;春季挖出的被
41、称为春天麻，其质量次于冬天麻。挖出后，去除茎和须根，洗净污垢，浸入水中，擦去粗糙的皮肤，然后浸入水或明矾中，然后煮沸或蒸熟，当中心的白点消失后，取出并取出将其干燥。干燥的块茎为椭圆形，长而略微扁平，并显示出收缩和弯曲的迹象。残留的茎基部一端，通常称为“鹦哥嘴” ，其颜色为红色至红棕色，而另一端具有圆形的根部痕迹长6-10厘米，直径2-5厘米，厚0.9-2厘米。其表面为黄白色至黄棕色，半透明。它有浅色皮肤残留的鳞片叶。1.4 课题研究的立项依据和主要研究内容1.4.1 立项依据及意义随着经济的快速发展和社会竞争的加剧，使人的工作和生活节奏加快，生活不规律，再加上整个社会环境、经济文化以及心理因素
42、等多方面的原因，越来越多的人处于一种亚健康状态，如肥胖症状、糖脂代谢异常、食欲不振等问题在不断的增加。多糖是构成生命的四大基本物质之一，具有抗氧化和降血糖等多种生物活性，可作为功能性食品或保健品应用于食品、医药和化妆品工业等领域。天麻（Pueraria lobata (Willd.) Ohwi）兰科天麻的根，具有极高的营养价植和药用价植，在我国西南大部分地区都有种植。 在我国天麻属植物种类资源最为丰富，居世界首位，拥有 21 个品种，在改革开放以后，对天麻的种植和开发进入新的时期，一方面是在天麻的成份提取、药理研究和新药开发，其次是在食用天麻的品种选育、种植和加工方面也取得了很好的进展，在天麻
43、种植和产品开发上发涌现出了一批专门的企业，天麻的产业化也成了新的支柱型产业。天麻本身作为一味中草药，富含黄酮和多糖类物质，本草纲目中已有 记载，天麻性凉、味甘、气平，具有清热、降火、排毒等功效。目前国内外对于天麻的研究主要是针对天麻酚酸类物质，对于天麻中活性多糖的提取和功能特性却少有报道。糖基化末端产物（AGEs）广泛的存在于我们日常消费的食品 如牛奶、面包、烤肉和一些饮料中，在食品加工过程中的美拉德反应后期也会 产生 AGEs，AGEs 在体内积累过多时易引起一系列的慢性疾病，如糖尿病和肾脏疾病等。已有研究发现覆盆子多糖和南瓜多糖具有抗糖基化作用39,40，能够抑制 AGEs 的形成，而对天
44、麻多糖的抗糖基化功能还未见有报道。到目前为止， 天麻多糖的提取分离、理化性质、化学结构和生物活性以及构效关系等方面的 研究还较少报道。因此，系统研究天麻活性多糖的提取、理化特性及其生物活 性将对充分利用我国的天麻资源有着重要的经济和社会效益，同时也为中药天麻的食品加工和药用开发奠定理论基础。1.4.2 主要研究内容本课题以中药天麻（Pueraria lobata (Willd.) Ohwi）为研究对象，系统研究天麻活性多糖的提取动力学、分离纯化、理化特性、生物活性及其基本化学结构。研究的主要内容如下：分别研究热水提取和超声辅助提取天麻多糖的动力学方程，以天麻多糖的浓度为指标，分析天麻颗粒半径，
45、提取时间，提取温度与多糖浓度之间的动力学关系。利用脱蛋白、脱色、透析、DEAE-52 纤维素柱层析等方法对水提天麻多糖进行分离纯化，获得三种多糖组分（PS-D1、PS-D2 和 PS-D3），分析三种多糖的基本理化性质和微观形貌，主要包括：多糖得率、纯度、蛋白质含量、糖醛酸含量、特性粘度、单糖组成、分子量分布、刚果红试验、红外光谱和扫 描电镜（SEM）等。通过体外抗氧化模型研究 PS-D1、PS-D2 和 PS-D3 三种多糖的清除自由基（DPPH、OH、O2-）、TEAC 和 FRAP 试验；利用牛血清白蛋白（BSA） 与葡萄糖构建非酶糖基化体系，考察三种多糖的体外抗糖基化能力，确定活性多糖
46、组分。利用凝胶渗透色谱对天麻活性多糖 PS-D2 进一步分离纯化得到 PS- D2S，采用物理、化学相结合的方法，初步分析多糖的基本化学结构特征，主要包括：多糖纯度、分子量、单糖组成及其摩尔比、构型、连接方式等。第二章 天麻多糖提取动力学研究2.1 前言结构与成分繁多的天然产物在提取过程中会伴随着比较复杂的传质和传热， 且在生产过程中有效成分的提取是一个重要环节，尽管对于这方面的研究已有 部分报道，但还不足以全面反映提取过程中的规律。因此，针对提取过程中的 动力学研究是十分必要的。目前，对天麻的研究主要集中在淀粉和黄酮类物质提取等方面，而天麻多糖的提取过程研究才刚刚起步，关于天麻多糖提取动力学
47、模型的研究还未见报道。本章基于 Fick 扩散第二定律，将粉碎后的天麻颗粒视为球形，对天麻多糖的传统水提醇沉取和超声波辅助水提醇沉法分别建立动力学模型，对所建立的动力学模型进行验证并对其各项参数进行求解，为天麻多糖提取产业化放大提供理论依据。2.2 浸提模型与动力学方程的建立由于天然产物本身结构和有效成分的复杂性，使得提取有效成分的机理非 常复杂。提取的过程为有效成分从固相中转移到液相中41，且大致可分为 5 个过程：溶剂向表面的扩散；溶剂从表面向内部的渗透；溶质的溶解； 溶质的内扩散；溶质的外扩散。其中步骤、为溶剂渗透，为溶质溶解，、为溶质扩散42。图 2.1 天然产物提取提取过程的 5 个阶段Figure 2.1 The five stages of extraction of natural products2.3 材料与方法2.3.1 试验材料和仪器设备2.3.1.1试验材料与试剂天麻：购自句容茅宝有限公司（江苏，镇江），天麻经烘干后粉碎、贮存备用。苯酚、浓硫酸等均为分析纯，国药集团化学试剂有限公司；实验用水均为蒸馏水。2.3.1.2主要仪器及设备FC160 锤式粉碎机，上海中药机械厂；UV