竹茹多糖的化学结构和免疫活性研究

我国竹资源丰富,竹材加工业发达,目前竹子的开发利用正处于从生产、生活、工业用材向健康产品转变的重要阶段。竹茹是竹子的外表皮部分,是竹材加工中“刮青”环节产生的大宗副产物,目前尚未得到有效的开发利用。本文以竹茹为研究对象,瞄准其中的半纤维素多糖成分,对其进行分离纯化、结构解析及体内外免疫活性的系统评价,旨在为竹茹多糖作为免疫功能因子的开发和竹材加工副产物的高值转化提供理论依据和实践指导。现将主要研究结果归纳如下：1.采用蒸汽爆破(简称汽爆)预处理联合水热抽提法提取竹茹多糖,研究了不同汽爆条件对竹茹多糖得率的影响。结果显示,随着蒸汽压力和维压时间的增加,竹茹多糖得率呈先上升后下降的变化趋势；当蒸汽压力为2.2 MPa、维压时间为1 min时,竹茹多糖的得率达到最大值[2.05%±0.22%(以脱蜡样品干重计)],是未经处理对照样的6.7倍,表明汽爆预处理能够显著促进竹茹中结构性多糖的释放,使得多糖得率大幅度提高。2.采用DEAE-Sepharose Fast Flow阴离子交换柱对优化条件下制得的竹茹多糖BSP(多糖含量90.2%)进行分离纯化,得到一个中性多糖组分BSP-1(多糖含量95.3%)和一个酸性多糖组分BSP-2(多糖含量92.5%),二者的得率分别为1.06%和0.79%(以脱蜡的汽爆样品干重计)。利用化学法和波谱法对BSP-1和BSP-2的一级结构进行解析,推测：(1)BSP-1为乙酰化的阿拉伯木聚糖(Mw:12,800 g/mol),即：以β-1,4-D-木糖为骨架,约8.4%木糖基的C-2位被乙酰基取代,22.8%木糖基的C-3位被乙酰基取代,2.2%木糖基的C-3位上连接有a-L-阿拉伯糖基,示意如下：(2)BSP-2为乙酰化的4-甲氧基-葡萄糖醛酸阿拉伯木聚糖(Mw：11,300g/mol),即：以β-1,4-D-木糖为骨架,约7.0%木糖基的C-2位被乙酰基取代,6.4%木糖基的C-2位上连接有4-甲氧基-a-D-葡萄糖醛酸基,18.1%木糖基的C-3位被乙酰基取代,3.2%木糖基的C-3位上连接有a-L-阿拉伯糖基,另还有约1.4%木糖基的C-2位和C-3位同时被乙酰基取代,示意如下：采用原子力显微镜对BSP-1和BSP-2的空间构象进行观测,显示在10 gg/mL浓度下,BSP-1糖链相互盘绕呈线团状,BSP-2糖链相互盘绕呈微球状；在1μg/mL浓度下,测得BSP-1糖链的主链长度约1400 nm,宽度为20～70 nm,高度为1.3～2.5 nm,支链长度为300～400nm；BSP-2糖链的主链长度约2200 nm,宽度为30～80 nm,高度为1.0～2.8 nm,支链长度为200～300 nm。3.体外免疫试验结果表明,BSP-1对小鼠脾淋巴细胞增殖基本无影响,而BSP、BSP、2能刺激小鼠脾淋巴细胞增殖,并对经刀豆蛋白A(ConA)或脂多糖(LPS)适度刺激的淋巴细胞增殖有促进作用；BSP、BSP-1和BSP-2对RAW264.7巨噬细胞增殖无明显影响,但能显著提高其吞噬中性红及分泌NO的能力,且呈明显的剂量和时间依赖性。4.整体动物试验结果表明,连续灌胃100或200 mg/kg BW/day剂量的BSP两周能够明显改善环磷酰胺所致免疫低下小鼠的免疫功能,且效果与50 mg/kg BW/day剂量的香菇多糖(阳性对照)接近。BSP对免疫低下小鼠的免疫调节作用主要体现在：(1)可显著增加免疫低下小鼠的骨髓有核细胞、外周血白细胞、淋巴细胞(B淋巴细胞)计数,并降低其骨髓嗜多染红细胞微核率；(2)可显著提高免疫低下小鼠单核/巨噬细胞的吞噬功能(碳廓清能力)和体液免疫应答反应(血清溶血素及免疫球蛋白的生成),并增强其脾淋巴细胞增殖能力和NK细胞杀伤活性；(3)可显著上调免疫低下小鼠脾淋巴细胞Th1/Th2 转录因子T-bet/GATA-3的mRNA表达水平,从而促进Thl/Th2细胞因子(IL-2、IL-12、 TNF-α、INF-γ/IL-4)的分泌。此外,连续灌胃200 mg/kg BW/day剂量的BSP两周能够显著提高正常小鼠的免疫功能,表现为：显著上调正常小鼠脾淋巴细胞Thl/Th2转录因子T-bet/GATA-3的mRNA表达水平及Thl/Th2细胞因子(IL-2、IL-12、TNF-α、IFN-γ/IL-4、IL-10)的分泌水平、促进正常小鼠脾淋巴细胞增殖能力和体液免疫应答反应(血清溶血素及免疫球蛋白的生成)。因此,BSP对免疫低下小鼠和正常小鼠均有显著的免疫调节作用,具有作为免疫促进剂开发的潜力。鉴于我国极其丰富的竹类资源及其巨大的加工副产物总量,从竹茹中挖掘天然来源的免疫活性多糖,既能为免疫相关疾病的膳食防治找到新的手段和途径,又能推动竹类资源的精深加工和高值转化,具有特殊的理论意义和现实价值。