葛根多糖的提取分离、理化特性及生物活性研究

葛根(Pueraria lobata(willd.)ohwi)是多年生豆科落叶藤本植物葛的根,属药食两用植物,具有极高的营养和药用价植。多糖是葛根的一个主要活性成分,但目前针对葛根的开发利用主要集中在淀粉和黄酮的提取方面,对葛根多糖的研究较少,从而限制了葛根资源的深度开发和应用。本文以葛根为原料,研究传统水提醇沉法和超声辅助水提醇沉法提取葛根多糖的动力学模型,通过离子交换柱层析法得到3种葛根多糖组分,分析比较了其理化性质、分子特性和生物活性,进一步对葛根活性多糖进行凝胶柱层析法纯化,解析其化学结构,为葛根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葛根多糖的动力学模型,所建立的模型均能够很好的体现葛根颗粒半径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葛根多糖进行分离分级,获得PS-D1(蒸馏水)、PS-D2(0.1M NaCl)和PS-D3(0.2M NaCl)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385 kDa)及其分布。刚果红试验表明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葛根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,葛根多糖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53.83μmol Trolox/g样品)、三价铁离子的还原能力(45.01、45.80和53.87μmol Fe2+/g)以及清除?OH(IC50值为1.56、1.03和0.99 mg/mL)、O2-?(IC50值为2.45、1.94和1.46 mg/mL)和DPPH(IC50值3.14、2.85和2.31 mg/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%)。进一步对三个葛根多糖组分中的高得率高活性组分PS-D2进行Sephacrayl S-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147.2 kDa,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α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)-α-D-Glcp(1→和→2)-α-D-Galp(1→糖残基构成,O-6分支点在→2)-α-D-Galp(1→糖残基上,分支由1-α-D-GlcUp构成。