萊菔多糖分離純化及相對分子質量初探

李 健,李 敏,劉 寧,任惠峰

(1.哈爾濱商業(yè)大學食品工程學院,黑龍江哈爾濱 150076; 2.東京海洋大學,東京 108-8477)

萊菔多糖分離純化及相對分子質量初探

李 健1,李 敏1,劉 寧1,任惠峰2

(1.哈爾濱商業(yè)大學食品工程學院,黑龍江哈爾濱 150076; 2.東京海洋大學,東京 108-8477)

采用超聲輔助提取萊菔粗多糖 (RP),經 Sevag法脫除蛋白,苯酚-硫酸法測定其多糖含量。葡聚糖凝膠Sephedex G-100進一步分離純化,得到酸性多糖 RP1和 RP2。采用高效凝膠滲透色譜 (HPGPC)對純化后的兩組分分別進行分析。實驗結果表明:多糖含量為 49.1%,RP1、RP2保留時間幾乎相同,計算得平均相對分子質量分別為2.9741×104Da和 3.1038×104Da。

萊菔多糖,分離,純化,平均相對分子質量

萊菔始載于《唐本草》,植物基源于十字花科萊菔屬 (Raphanus L.)植物萊菔 (Raphanus sativus L.)。我國是中藥的起源之地,而糖類是中藥材中普遍存在的成分,因此對植物多糖的研究已成為醫(yī)藥界的熱門領域。萊菔作為祖國傳統(tǒng)資源及藥食同源物質,具有諸多保健功能,其中部分功能與其多糖組分有關[1]。因此,研究萊菔多糖的分離純化及相對分子質量等特性,為深入研究和利用萊菔這種我國傳統(tǒng)藥用植物資源提供一定的科學理論依據,并對新型功能保健食品的開發(fā)和預防、治療疾病均有重要的現實意義。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

新鮮萊菔 市售;無水乙醇、石油醚、苯酚、濃硫酸、EDTA、NaHCO3、氯仿、正丁醇、乙醚、丙酮 國產分析純;標準葡聚糖 (Dextran)系列 色譜級,美國Sigma公司;葡聚糖凝膠 Sephadex G-100,透析袋(MD25:8000～14000)。

數控超聲波清洗器 (KQ3200DE) 昆山市超聲儀器有限公司;數控恒溫水浴鍋(W205B)、旋轉蒸發(fā)器(R-205) 上海申勝生物技術有限公司;萬能粉碎機 中國天津泰斯特儀器有限公司;真空干燥箱(DZF-6030A) 上海一恒科學儀器有限公司;雙光束紫外可見分光光度計 (T U-1901) 北京普析通用儀器有限責任公司;層析柱 (1.6×50cm) 上海錦華層析設備廠;組合式紫外檢測儀 (HDL) 上海金達生化儀器有限公司;自動部分收集器 (BSZ-100)上海滬西分析儀器廠有限公司;高效液相色譜(Agilent 1200) 安捷倫公司。

1.2 實驗方法

1.2.1 萊菔多糖的提取 取市售新鮮萊菔,去表皮污泥、雜質后切薄片,于 60℃干燥箱中烘干,粉碎,過40目標準篩,取篩下部分進行石油醚浸提脫脂及色素,過夜。真空抽濾,取濾渣超聲輔助提取,真空過濾。濾液減壓濃縮,上清液濃縮為原體積的 1/4～1/5后,加 5倍于其體積的 95%乙醇沉淀多糖。醇沉液體靜置過夜,3000r/min離心 10min,取殘渣真空干燥,即得萊菔粗多糖粉末。

1.2.2 萊菔多糖的分離純化

1.2.2.1 脫蛋白 采用經典 Sevag法脫除蛋白。移取氯仿 40mL,正丁醇 10mL,按照氯仿∶正丁醇 =4∶1的比例配成二元有機溶劑體系。取適量萊菔粗多糖粉末,復溶,按多糖∶有機溶劑 =5∶1的比例添加有機溶劑體系,充分振搖,并于 4000r/min離心 10min,將離心液轉移入梨形漏斗,靜置。溶劑分 3層,上層為多糖水相,下層為有機溶劑層,中間為變性蛋白層。棄下層有機溶劑層和變性蛋白層,留上層清液,重復添加有機溶劑,直至水層與有機溶劑層中間無變性蛋白為止。

合并多次脫蛋白液,減壓濃縮,醇沉過夜,離心,沉淀分別用無水乙醇、丙酮、乙醚洗滌,通風櫥內進行,少時得疏松、微黃脫蛋白萊菔多糖。

1.2.2.2 柱層析 Sephadex G-100 將上述一定量的萊菔多糖溶解并定容至刻度,制得 10mg/mL萊菔多糖樣品溶液。取適量葡聚糖凝膠 G-100,常溫下浸泡過夜使之充分溶脹,使用前真空抽濾脫氣。將處理好的葡聚糖凝膠裝柱 (1.6×50cm),洗脫液平衡一夜,上樣 10mg/mL的萊菔多糖溶液 1mL,然后用0.1mol/L的NaCl溶液洗脫,每 15min收集一管,每管收集 2mL。苯酚-硫酸法跟蹤檢測多糖洗脫情況,繪制洗脫峰。紫外檢測儀跟蹤檢測有無蛋白吸收。按峰收集洗脫液,濃縮得精制萊菔多糖。

1.2.2.3 透析 透析袋的預處理:將透析袋剪成適當長度(10～20cm)的小段,后用2%(W/V)碳酸氫鈉和1mmol/L EDTA(pH8.0)將透析袋煮沸 10min,蒸餾水清洗后再用 1mmol/L EDTA(pH8.0)煮沸 10min,冷卻后,加上封蓋 4℃存放待用。透析:將 1.2.2.2過程中所得到的多糖濃縮液分別裝入透析袋內,放入大燒杯中,流水透析 48h,后用蒸餾水透析 24h[2]。透析過程中,用磁力攪拌器使水流動,并每隔 3～5h換一次水,以除去多糖溶液中的無機鹽等小分子化合物。透析液真空冷凍干燥,得萊菔多糖純品。

1.2.3 多糖含量的測定[3]

1.2.3.1 葡萄糖標準溶液的制備 精密稱取 105℃干燥至恒重的葡萄糖標準品 0.5g,溶解并置于 50mL容量瓶中定容至刻度,配成 10mg/mL的標準儲備液。吸上述貯備液1mL定容至100mL,配成0.1mg/mL的標準工作液。測定時吸取 4mL上述標準工作用液定容至 10mL,得 0.04mg/mL的測定用液。

1.2.3.2 最大吸收波長的測定 取適量配制好的葡萄糖標準溶液和樣品溶液,按糖含量標準測定方法測定,以苯酚硫酸為空白,分別在 400～600nm下掃描葡萄糖標準品和樣品顯色溶液,以檢測最大吸收波長。

1.2.3.3 標準曲線的繪制 精密移取葡萄糖標準測定用液 0、0.2、0.4、0.6、1.0、1.6mL于 25mL刻度試管中,加蒸餾水定容至 2.0mL,再各加 5%苯酚溶液(取分析純苯酚加沸石少許,加 0.05g碳酸氫鈉,收集182℃的餾分,取 5g定容至 100mL即得)1.0mL,搖勻,迅速加入濃 H2SO4溶液 5mL。振搖 5min,置沸水浴中加熱 15min,取出冷卻 30min,于 490nm以試劑空白為參比測定吸光度。

1.2.3.4 樣品的測定 精密稱取脫蛋白粗糖樣品0.05g置于 50mL容量瓶中,溶解并稀釋至刻度,配成1mg/mL的標準儲備液,吸取 4mL上述儲備液定容于10mL容量瓶中,得 0.4mg/mL的待測用液。吸取1mL,加水定容至 2mL,之后按標準曲線測定方法測定,平行實驗 3次。

1.2.4 萊菔多糖相對分子質量的測定

1.2.4.1 多糖樣品的預處理 分別收集 2個主峰波峰位置試管內溶液,合并多次洗脫液,經濃縮、透析后,微孔濾膜(0.45μm)過濾后直接進行液相分析。

1.2.4.2 液相色譜分析 (HPLC)條件 液相色譜儀: Agilent 1200;色譜柱:GPC柱;檢測器:示差折光檢測器(35℃);流動相:去離子水;流量:1.0mL/min;柱溫:25℃;進樣量:10μL。

1.2.4.3 萊菔多糖相對分子質量的計算 不同分子質量的標準葡聚糖用流動相溶解并配制成 10mg/mL標準樣品,微孔過濾后進樣,進樣量為10μL。參考文獻[4]測定方法,根據不同標準多糖的保留時間及其相對分子質量對數作標準曲線,多糖的相對分子質量由標準工作曲線計算得到。

1.2.5 多糖理化性質測定

1.2.5.1 溶解性 取適量脫蛋白萊菔多糖樣品,將其置于不同的溶劑中以檢測其溶解性。

1.2.5.2 淀粉定性測定[5]采用碘-碘化鉀法。

2 結果與討論

2.1 脫蛋白結果分析

由圖 1所示,經 Sevag法脫除蛋白后的萊菔多糖在 260～280nm無明顯紫外吸收,說明脫蛋白后的萊菔多糖不含蛋白、核酸等大分子物質,與在線蛋白檢測結果一致,Sevag法對萊菔多糖中蛋白脫除效果較好。實驗還研究了不同脫蛋白次數 (3～11次)對萊菔多糖中蛋白脫除的影響,實驗結果表明,萊菔多糖中蛋白含量較少,萊菔多糖粗品經紫外掃描后也沒有明顯的蛋白吸收峰,掃描圖譜見圖 2。說明粗糖干基中蛋白含量較少。故在保證實驗結果的基礎上,綜合實驗條件以及試劑的節(jié)約等各方面考慮,選取脫除蛋白 5次為宜。

圖 1 萊菔多糖脫蛋白樣品紫外光譜圖

2.2 萊菔多糖的 Sephadex G-100柱層析

按 1.2.2.2實驗方法取 10mg/mL萊菔多糖 1mL上樣,控制流速為 0.133mL/min,收集時間為 15min,每管收集 2mL多糖,洗脫曲線如圖 3所示。

圖 2 萊菔多糖未脫蛋白樣品紫外光譜圖

圖 3 萊菔多糖的葡聚糖凝膠 Sephadex G-100洗脫曲線

實驗考察了不同收集時間對萊菔多糖的分離效果,當每管收集時間為 20min時,多糖洗脫曲線出峰較多,峰形較亂,且其吸光光度值較接近,考慮由于收集時間太長導致不同多糖組分混合,而使分離效果不好,故相應縮短每管收集時間。由圖 3多糖洗脫曲線可以看出,當每管收集時間為 15min時,多糖在該條件下洗脫出峰形較好的 2個峰,且其為正好完全分開,說明達到了分離多糖的效果,以每一單一洗脫峰為組分,分別收集管 3～8和管 10～24,且將其分別命名為 RP1和 RP2。繼續(xù)縮短收集時間,當每管收集時間為 10m in時,同一組分多糖峰分離開來,峰形較散,說明相同組分在較短時間內沒有收集完全。

綜合上述洗脫曲線實驗統(tǒng)計結果,確定每管收集時間選擇為 15min。并在此相同條件下進行重復收集實驗,以考察方法的重現性。按以上方法按峰收集洗脫液,并分別放置于冰箱內保存。

2.3 萊菔多糖的含量

2.3.1 最大吸收波長的測定 由圖 4和圖 5比較可知,葡萄糖標準品按苯酚--硫酸法顯色后測定其最大吸收波長為491nm,同法檢測萊菔多糖樣品最大吸收峰為 490nm,考慮實驗的方便及方法的準確性,并綜合其他參考文獻[6-8],最終確定 490nm為實驗用測定波長。

圖 4 葡萄糖標準溶液紫外光譜圖

圖 5 萊菔多糖樣品溶液紫外光譜圖

2.3.2 葡萄糖含量標準曲線 由圖 6得到以葡萄糖濃度 C為橫坐標,吸光光度值A為縱坐標的標準曲線回歸方程為A=0.0396C+0.0195,R2=0.9923,將 3次平行測定樣品吸光光度值分別帶入上述回歸方程,得相應的不同標準葡萄糖濃度,按多糖含量計算公式計算,取其平均值得脫蛋白多糖含量為 49.1%。

圖 6 萊菔多糖含量的葡萄糖標準曲線

2.3.3 多糖相對分子質量的測定

2.3.3.1 標準曲線 見圖 7。

圖 7 相對分子質量對數與保留時間曲線

2.3.3.2 樣品 HPGPC色譜圖 實驗考察了不同進樣量對標準品及樣品保留時間的影響,結果表明,同一樣品進樣量與保留時間成一定的量效關系,即進樣量越大,樣品的保留時間則較長。所以,為保證實驗的靈敏度及檢測的準確性,在保證正確分析的基礎上應該盡量減少進樣量,故實驗中所采用的標準品及樣品進樣量皆為 10μL。

根據圖8,RP1和 RP2的保留時間分別為8.211min和 8.199min,說明二者可能為同一物質,或是同分異構體,這些還需對 RP1和 RP2的結構做進一步的分析,擬在以后的實驗中,通過氣相色譜、紅外光譜、核磁共振光譜、電鏡以及動物實驗等各種方法對萊菔多糖的結構、生理活性等其他性質做進一步細致和詳盡的分析,以期為萊菔多糖的結構等方面研究掌握更加全面的理論數據,相信會對萊菔的開發(fā)和研究奠定堅實的理論和實踐基礎,這些將在后續(xù)的實驗中加以完整。實驗通過標準曲線計算得二者平均相對分子質量分別為 2.9741×104Da和3.1038×104Da。

圖 8 RP1、RP2高效凝膠滲透色譜洗脫曲線

2.3.4 萊菔多糖定性 萊菔多糖純品呈白色粉末狀,不易溶于冷水,易溶于熱水。不溶于無水乙醇、氯仿、正丁醇、丙酮、乙醚等有機溶劑。苯酚--硫酸法反應呈橘紅色溶液,說明其含有糖。但由于五碳糖類以及它們的雙糖類均能被硫酸分解成糖醛,六碳糖類以及它們的雙糖類也同樣地被分解成羥甲基糖醛,這些糖醛類化合物均與苯酚作用產生橘紅色縮合產物[5],所以不能說明其為五碳糖還是六碳糖,這些將在后續(xù)實驗中通過硫酸-咔唑法進行鑒定。通過紫外光譜掃描結果說明,萊菔多糖不含蛋白質、核酸等大分子物質。

3 結論

本實驗研究立足于傳統(tǒng)水提醇沉的基礎,采用超聲輔助提取萊菔多糖,Sevag法脫除蛋白后,經葡聚糖凝膠 Sephadex G-100洗脫得到兩個主要吸收峰,并分別命名為 RP1和 RP2。二者經減壓濃縮、透析、過膜后上葡聚糖凝膠滲透色譜,二者保留時間幾近相同,說明二者結構可能相似,但并不能得到確定的結論,還需要輔以其他色譜等結構測定方法加以說明,這些將會成為日后的主要研究內容。多糖定性實驗結果表明,萊菔多糖純品為白色粉末,不溶于冷水、有機溶劑,易溶于熱水,不含蛋白質、核酸、淀粉類物質。目前國內外關于萊菔多糖的研究報道甚少[1,9],所以本實驗的進行對開發(fā)我國傳統(tǒng)藥食兩用植物資源具有重要的現實意義。從萊菔多糖的提取到萊菔多糖的分離純化均為后續(xù)的實驗研究掌握了第一手理論資料。對其結構、生物活性等方面的研究將在日后加以補充和完善。

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Study on isolation purification and relative molecular mass of radish polysaccharids

L I Jian1,L IM in1,L IU Ning1,REN Hui-feng2
(1.Institute of Food Engineering,Harbin University of Commerce,Harbin 150076,China; 2.Ocean University of Tokyo,Tokyo 108-8477,Japan)

Us ing ultrasound-ass is ted extrac tion rad ish p olysaccha ride(RP),rem oving of p rote in by Sevag m e thod, p henol-sulfuric ac id m e thod for the de te rm ina tion of the p olysaccha ride content.By Sep hedex G-100for furthe r sep a ra tion and p urifica tion

ac id p olysaccha ridesRP1and RP2.High Pe rform anceGe l Pe rm ea tion Chrom a tog rap hy(HPGPC)ana lyzed comp onent RP1,RP2afte r p urified,resp ec tive ly.The result showed the re tention t im e we re a lm os t sam e of RP1and RP2.Ca lcula ted the ave rage re la tive m olecula r m ass was2.9741× 104Da and3.1038×104Da,resp ec tive ly.

rad ish p olysaccha rides;isola tion;p urifica tion;ave rage re la tive m olecula rm ass

TS201.2

A

1002-0306(2010)01-0151-04

2009-10-26

李健(1956-),男,教授,碩士生導師,研究方向:食品化學。