蛹蟲草多糖的酶法修飾及其抗氧化活性

賈俊強(qiáng)，沈 健，陳 煉，桂仲爭，吳瓊英，張 舒

(1.江蘇科技大學(xué)蠶業(yè)研究所，江蘇 鎮(zhèn)江 212018；2.中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院蠶業(yè)研究所，江蘇 鎮(zhèn)江 212018；3.江蘇科技大學(xué)生物與化學(xué)工程學(xué)院，江蘇 鎮(zhèn)江 212018)

蛹蟲草多糖的酶法修飾及其抗氧化活性

賈俊強(qiáng)1,2，沈 健3，陳 煉3，桂仲爭1,2，吳瓊英3，張 舒3

(1.江蘇科技大學(xué)蠶業(yè)研究所，江蘇 鎮(zhèn)江 212018；2.中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院蠶業(yè)研究所，江蘇 鎮(zhèn)江 212018；3.江蘇科技大學(xué)生物與化學(xué)工程學(xué)院，江蘇 鎮(zhèn)江 212018)

為了提高蛹蟲草多糖的抗氧化活性，采用α-淀粉酶對蛹蟲草多糖進(jìn)行酶法修飾。以DPPH自由基清除率為響應(yīng)值，運(yùn)用響應(yīng)面分析法對α-淀粉酶修飾蛹蟲草多糖的工藝進(jìn)行優(yōu)化，研究酶修飾后蛹蟲草多糖清除DPPH自由基、螯合Fe2+和還原力等抗氧化活性，并對其三螺旋體結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析。結(jié)果表明：對修飾多糖抗氧化活性的影響因素從大到小依次為：加酶量、酶解溫度、酶解pH值；α-淀粉酶修飾蛹蟲草多糖的最優(yōu)工藝條件為：酶解溫度48.5℃、酶解pH 5.8、加酶量259.5U/g，在此條件下，酶修飾后蛹蟲草多糖對DPPH自由基的清除率預(yù)測值為81.4%，驗(yàn)證值為(81.6f1.6)%，結(jié)果重現(xiàn)性好，可用于實(shí)際預(yù)測?？寡趸瘜?shí)驗(yàn)表明，α-淀粉酶法修飾后，蛹蟲草多糖清除DPPH自由基和螯合Fe2+的EC50值分別為：0.0247、1.0120mg/mL，分別比酶法修飾前提高了55.1%和39.8%；同時(shí)，蛹蟲草多糖的還原力也得到了顯著提高(P＜0.05)。三螺旋體結(jié)構(gòu)分析表明，蛹蟲草多糖經(jīng)α-淀粉酶修飾后，其三螺旋體結(jié)構(gòu)有輕微破壞，但仍然保持三螺旋體結(jié)構(gòu)。

蛹蟲草多糖；酶法修飾；工藝優(yōu)化；抗氧化；三螺旋體結(jié)構(gòu)

蛹蟲草(Cordyceps militaris)，又名北冬蟲夏草，北蟲草，東北蟲草，屬于真菌門，子囊菌亞門，核菌綱，球殼目，麥角菌科，蟲草屬[1]，是一種珍貴藥用真菌。蛹蟲草多糖作為蛹蟲草的有效成分之一，具有提高免疫力[2]、抗氧化[3]、抗腫瘤[4]和降血糖[5]等功效，具有很高的藥用價(jià)值和保健價(jià)值。

研究發(fā)現(xiàn)，多糖分子質(zhì)量大小是影響其生物活性的主要因素之一[6]，因此，通過改變分子質(zhì)量成為提高多糖生物活性的主要方法之一，如：茶多糖經(jīng)β-D-半乳糖苷酶降解后，能顯著提高免疫低下模型小鼠的免疫力。目前，改變多糖分子質(zhì)量的方法主要為降解法，包括酸解法、酶法和超聲波降解法等[7-8]，其中，酶法具有專一性、高效性、酶解條件和過程易于控制、無副反應(yīng)等優(yōu)點(diǎn)，在多糖分子修飾中應(yīng)用越來越廣泛[8]。然而，迄今為止，利用酶法修飾蛹蟲草多糖以提高其生物活性的研究鮮見報(bào)道。本研究在前期實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，選擇α-淀粉酶對蛹蟲草多糖進(jìn)行分子修飾，優(yōu)化出最優(yōu)酶解工藝，并對修飾后蛹蟲草多糖的抗氧化活性以及三螺旋體結(jié)構(gòu)的變化進(jìn)行研究，以期為蛹蟲草多糖類藥物的制備與開發(fā)提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

蛹蟲草由中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院蠶業(yè)研究所提供，經(jīng)60℃烘干后粉碎，過100目篩得到蛹蟲草粉。

α-淀粉酶(酶活力為3700U/g) 北京索萊寶科技有限公司；1,1-二硝基-2-三硝基苯肼(DPPH) 美國Sigma公司；其余化學(xué)試劑均為分析純。

1.2 儀器與設(shè)備

烏氏黏度計(jì)(毛細(xì)管直徑0.5～0.6mm) 上?；瘜W(xué)試劑公司；H-2050R-1冷凍離心機(jī) 湖南湘儀離心機(jī)儀器有限公司；DNG-9143BS電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱 上海新苗醫(yī)療器械制造有限公司；SSY-H恒溫水浴鍋 上海三申醫(yī)療器械有限公司；WH-2漩渦混合儀 上海滬西分析儀器廠；FDU-2100冷凍干燥機(jī) 上海愛朗儀器有限公司；UV-2100分光光度計(jì) 上海尤尼柯儀器有限公司。

1.3 方法

1.3.1 蛹蟲草多糖的提取與純化

取100g蛹蟲草粉，加入1000mL蒸餾水，80℃條件下攪拌提取4h，在3000r/min離心10min，取上清液，殘?jiān)?000mL蒸餾水在相同條件下重復(fù)提取1次，合并上清液，減壓濃縮至約300mL，緩慢加入無水乙醇至上清液中乙醇體積分?jǐn)?shù)為90%，靜置過夜，收集沉淀物，得到蛹蟲草粗多糖。

將蛹蟲草粗多糖用蒸餾水溶解后，用DEAE-52陰離子交換柱層析進(jìn)行純化，依次用0、0.1、0.2、0.3mol/L NaCl溶液各洗脫20min，收集多糖組分，將多糖組分透析48h后冷凍干燥備用。

1.3.2 酶法修飾單因素試驗(yàn)

1.3.2.1 酶解溫度的影響

用蒸餾水將蛹蟲草多糖配制成質(zhì)量濃度為0.5g/100mL溶液，加酶量為240U/g，酶解pH5.0，分別在40、45、50、55、60℃條件下用α-淀粉酶酶解15min，酶解結(jié)束后，在沸水浴中滅酶10min，冷卻后在3000r/min離心10min，收集上清液并冷凍干燥，得到酶法修飾后的蛹蟲草多糖。

1.3.2.2 酶解pH值的影響

用蒸餾水將蛹蟲草多糖配制成質(zhì)量濃度為0.5g/100mL溶液，加酶量為240U/g，酶解溫度為55℃，分別在酶解pH 4.0、5.0、6.0、7.0、8.0用α-淀粉酶酶解15min，酶解結(jié)束后，在沸水浴中滅酶10min，冷卻后在3000r/min離心10min，收集上清液并冷凍干燥，得到酶法修飾后的蛹蟲草多糖。

1.3.2.3 加酶量的影響

用蒸餾水將蛹蟲草多糖配制成質(zhì)量濃度為0.5g/100mL溶液，酶解pH 5.0，酶解溫度為55℃，分別在加酶量為200、240、280、320、360U/g用α-淀粉酶酶解15min，酶解結(jié)束后，在沸水浴中滅酶10min，冷卻后在3000r/min離心10min，收集上清液并冷凍干燥，得到酶法修飾后的蛹蟲草多糖。

1.3.3 響應(yīng)面法對酶法修飾工藝進(jìn)行優(yōu)化

在單因素試驗(yàn)基礎(chǔ)上，以酶解溫度、酶解pH值和加酶量為自變量，DPPH自由基清除率為響應(yīng)值，進(jìn)行三因素三水平響應(yīng)面試驗(yàn)設(shè)計(jì)[9]。各因素水平及編碼如表1所示，采用Design-Expert 7.1 統(tǒng)計(jì)軟件對試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。

表 1 響應(yīng)面試驗(yàn)因素水平表Table 1 Factors and levels of response surface tests

1.3.4 增比黏度的測量

根據(jù)參考文獻(xiàn)[10]，用烏氏黏度計(jì)測量多糖的增比黏度。在25℃水浴中，用秒表計(jì)算出20mL蒸餾水流經(jīng)烏氏黏度計(jì)的時(shí)間，記為t0；然后在相同條件下，用秒表計(jì)算出20mL多糖溶液3.0mg/mL流經(jīng)烏氏黏度計(jì)的時(shí)間，記為t，按式(1)計(jì)算多糖的增比黏度。

式中：ηsp為增比黏度；t0為蒸餾水流經(jīng)烏氏黏度計(jì)的時(shí)間/s；t為多糖溶液流經(jīng)烏氏黏度計(jì)的時(shí)間/s。

1.3.5 體外抗氧化活性分析

1.3.5.1 對DPPH自由基清除率的測定

取2mL(質(zhì)量濃度分別為0.024、0.030、0.036、0.045、0.060mg/mL)待測樣品于試管中，加入2mL 0.1mmol/L DPPH無水乙醇溶液，混合均勻，室溫避光反應(yīng)30min，在517nm波長處測吸光度(Ai)；另取2mL待測樣品于試管中，加入無水乙醇2mL，室溫避光反應(yīng)30min，在517nm波長處測吸光度(Aj)；以2mL濃度為0.1mmol/L DPPH無水乙醇溶液和2mL無水乙醇反應(yīng)做為參比，在517nm波長處測吸光度(A0)。按照式(2)計(jì)算待測樣品對DPPH自由基的清除率。

式中：Sa為DPPH自由基清除率/%；A0為2mL 0.1mmol/L的DPPH無水乙醇溶液加2mL無水乙醇的吸光度；Ai為2mL 0.1mmol/L的DPPH無水乙醇溶液加2mL待測樣品的吸光度；Aj為2mL無水乙醇加2mL待測樣品的吸光度。

1.3.5.2 對Fe2+的螯合能力測定

取3mL(質(zhì)量濃度分別為0.5、1.0、2.0、3.0、4.0mg/mL)待測樣品溶液，加入0.05mL 2mmol/L FeCl2溶液，混勻后加入0.2mL 5mmol/L Ferrozine溶液，混勻，室溫靜置反應(yīng)10min，在562nm波長處測吸光度(A1)?？瞻捉M以雙蒸水代替待測樣品溶液，在562nm波長處測吸光度(A0)。按照式(3)計(jì)算待測樣品對Fe2+的螯合率[12]。

式中：Fa為對Fe2+的螯合率/%；A0為空白吸光度；A1為待測樣品參與反應(yīng)的吸光度。

1.3.5.3 還原力的測定

在2.5mL pH6.6磷酸鹽緩沖液中加入待測樣品溶液1mL(質(zhì)量濃度分別為0.072、0.090、0.120、0.180、0.360mg/mL)和2.5mL 1g/100mL鐵氰化鉀溶液，混勻后50℃恒溫20min，再加入2.5mL 10g/100mL三氯乙酸溶液，在3000r/min離心分離10min，取2.5mL上層清液，加入2.5mL蒸餾水和0.5mL 0.1g/100mL FeCl3溶液，在700nm波長處測定吸光度，還原力以吸光度大小表示[13]。

1.3.6 三螺旋體結(jié)構(gòu)分析

蛹蟲草多糖的三螺旋體結(jié)構(gòu)分析采用文獻(xiàn)[14]提出的方法， 0.2mol/L NaOH 剛果紅與多糖混合液表示將5.0mg剛果紅和75.0mg多糖溶于100mL 0.2mol/L NaOH溶液中；0.6mol/L NaOH 剛果紅與多糖混合液表示將5.0mg剛果紅和75.0mg溶于100mL 0.6mol/L NaOH溶液中；0.2mol/L NaOH 剛果紅溶液表示將5.0mg剛果紅溶于100mL 0.2mol/L NaOH溶液中。

2 結(jié)果與分析

2.1 酶法修飾蛹蟲草多糖的單因素試驗(yàn)結(jié)果

2.1.1 酶解溫度

圖 1 酶解溫度對DPPH自由基清除率的影響Fig.1Effect of hydrolysis temperature on DPPH radical scavenging rate

由圖1可知，隨著酶解溫度的提高，蛹蟲草多糖對DPPH自由基的清除率逐漸增加，在50℃時(shí)達(dá)到最大；隨著酶解溫度進(jìn)一步提高，蛹蟲草多糖對DPPH自由基的清除率逐漸下降，酶解溫度各水平間存在顯著性差異(P＜0.05)。因此，在50℃時(shí)酶法修飾效果較好。

圖 2 酶解pH值對DPPH自由基清除率的影響Fig.2Effect of hydrolysis pH on DPPH radical scavenging rate

2.1.2 酶解pH值由圖2可知，隨著酶解pH值的增加，蛹蟲草多糖對

DPPH自由基的清除率逐漸增加，在pH6.0時(shí)達(dá)到最大；當(dāng)酶解pH值進(jìn)一步增加時(shí)，蛹蟲草多糖對DPPH自由基的清除率有所降低，不同酶解pH值間存在顯著性差異(P＜0.05)。因此，在pH6.0時(shí)酶修飾效果較好。

2.1.3 加酶量

圖 3 加酶量對DPPH自由基清除率的影響Fig.3Effect of enzyme dosage on DPPH radical scavenging rate

由圖3可知，不同加酶量對酶修飾蛹蟲草多糖的DPPH自由基清除率的影響存在顯著性差異(P＜0.05)；隨著加酶量的增加，蛹蟲草多糖對DPPH自由基的清除率先增加后減??；在加酶量280U/g時(shí)，DPPH自由基清除率最大，因此，在加酶量280U/g時(shí)酶修飾效果較好。

2.2 酶法修飾蛹蟲草多糖的正交試驗(yàn)結(jié)果

2.2.1 酶法修飾蛹蟲草多糖回歸方程的建立與分析

以酶解溫度、酶解pH值和加酶量為自變量，以酶法修飾后蛹蟲草多糖對DPPH自由基的清除率為響應(yīng)值，采用Design-Expert 7.1 統(tǒng)計(jì)軟件對試驗(yàn)方案進(jìn)行設(shè)計(jì)，共有15次試驗(yàn)，試驗(yàn)方案與結(jié)果如表2所示。

表 2 響應(yīng)面分析條件及試驗(yàn)結(jié)果Table 2 Conditions of response surface analysis and experimental results

采用Design-Expert 7.1統(tǒng)計(jì)軟件對表2試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行二次多項(xiàng)回歸擬合，建立了酶法修飾后蛹蟲草多糖對DPPH自由基的清除率與酶解溫度、酶解pH值和加酶量的3個(gè)因素的二次多項(xiàng)回歸模型為：

表3模型的方差分析表明，該模型的失擬項(xiàng)P＝0.0570，差異不顯著(P＞0.05)，響應(yīng)面回歸模型P＝0.0029，達(dá)到極顯著水平(P＜0.01)，且復(fù)相關(guān)系數(shù)R2為0.9690，說明回歸方程的擬合度較好[15]。模型的調(diào)整確定系數(shù)為0.9132，可以較好地解釋該模型的變化[15]。綜上所述，該模型擬合程度良好，可用該模型分析和預(yù)測酶法修飾在不同條件下蛹蟲草多糖對DPPH自由基的清除能力大小。此外，各因素對酶修飾蛹蟲草多糖的DPPH自由基清除能力的影響大小依次為：加酶量＞酶解溫度＞酶解pH值；X3、X12、X22和X32對DPPH自由基清除率(Y)影響極顯著(P＜0.01)，X1和X1X3對DPPH自由基清除率(Y)較顯著(P＜0.05)，X2、X1X2和X2X3對DPPH自由基清除率(Y)影響不顯著(P＞0.05)。

2.2.2 酶法修飾蛹蟲草多糖的最優(yōu)條件的確定與驗(yàn)證

采用Design-Expert 7.1統(tǒng)計(jì)軟件作出酶解溫度、酶解pH值和加酶量之間的響應(yīng)曲面圖如圖4a、b、c所示。

圖 4 兩兩因素交互作用對DPPH自由基清除率影響的響應(yīng)面曲面圖Fig.4Response surface plots for the effect of cross-interaction among factors on DPPH scavenging rate

由圖4a可知，隨著酶解溫度和酶解pH值的增加，酶法修飾蛹蟲草多糖對DPPH自由基清除率逐漸升高，但當(dāng)酶解溫度和酶解pH值增加到一定值后，酶法修飾蛹蟲草多糖對DPPH自由基清除率呈下降的趨勢，因此，在加酶量不變的情況下，酶解溫度與酶解pH值的響應(yīng)曲面存在極值，在酶解溫度47～50℃和酶解pH5.5～6.0范圍內(nèi)，酶法修飾蛹蟲草多糖對DPPH自由基的清除率較大。

由圖4b可知，隨著酶解溫度和加酶量的持續(xù)增加，酶法修飾蛹蟲草多糖對DPPH自由基清除率先逐漸升高到一定值后，又呈下降的趨勢。因此，在酶解pH值不變的情況下，酶解溫度與加酶量的響應(yīng)曲面存在極值，在酶解溫度45～50℃和加酶量230～280U/g范圍內(nèi)，酶法修飾蛹蟲草多糖對DPPH自由基的清除率較大。

由圖4c可知，隨著酶解pH值和加酶量的持續(xù)增加，酶法修飾蛹蟲草多糖對DPPH自由基清除率先增加后減小。因此，在酶解溫度不變的情況下，酶解pH值與加酶量的響應(yīng)曲面也存在極值，在酶解pH5.5～6.0℃和加酶量230～280U/g范圍內(nèi)，酶法修飾蛹蟲草多糖對DPPH自由基的清除率較大。

從上述分析可以看出，酶解溫度、酶解pH值和加酶量之間的響應(yīng)曲面均存在極值，因此，可以通過對二次回歸的數(shù)學(xué)模型取一階偏導(dǎo)獲得最優(yōu)試驗(yàn)條件，對二次回歸的數(shù)學(xué)模型取一階偏導(dǎo)[16]，最終得到最優(yōu)酶修飾條件為：酶解溫度48.5℃、酶解pH 5.8、加酶量259.5U/g。在此條件下，酶法修飾蛹蟲草多糖對DPPH自由基的清除率預(yù)測可達(dá)到81.4%。對以上酶法修飾條件進(jìn)行驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)，經(jīng)3次平行實(shí)驗(yàn)，酶法修飾蛹蟲草多糖對DPPH自由基的清除率分別為80.4%、81.1%、83.4%，平均值為(81.6f1.6)%。驗(yàn)證結(jié)果與理論預(yù)測值基本一致。表明預(yù)測值和真實(shí)值之間有很好的擬合性，進(jìn)一步驗(yàn)證了模型的可靠性。

2.3 酶法修飾對蛹蟲草多糖的增比黏度影響

增比黏度是反映多糖分子質(zhì)量大小的重要指標(biāo)之一。在多糖質(zhì)量濃度一定的情況下，增比黏度與分子質(zhì)量大小呈正相關(guān)關(guān)系，分子質(zhì)量越大，增比黏度越大，分子質(zhì)量越小，增比黏度越小[10]。由表4可知，酶法修飾后蛹蟲草多糖的增比黏度顯著降低(P＜0.05)，說明經(jīng)過酶法修飾后蛹蟲草多糖的分子質(zhì)量變小。

表 4 酶修飾對蛹蟲草多糖的增比黏度影響(±s，n=3)Table 4 Effect of enzymatic modif i cation on specif i c viscosity of polysaccharide extract from Cordyceps militaris(±s，n=3)

注：上標(biāo)字母不同表示差異顯著(P＜0.05)。

測試樣品未修飾多糖酶法修飾多糖ηsp0.101f0.004a0.058f0.005b

2.4 酶法修飾對蛹蟲草多糖的抗氧化活性影響

2.4.1 清除DPPH自由基能力

圖 5 酶法修飾對蛹蟲草多糖清除DPPH自由基能力的影響Fig.5 Effect of enzymatic modif i cation on DPPH radical scavenging activity of polysaccharide extract from Cordyceps militaris

由圖5可知，隨著多糖質(zhì)量濃度的增加，酶法修飾蛹蟲草多糖和未修飾蛹蟲草多糖對DPPH自由基的清除率均逐漸增強(qiáng)，且都呈現(xiàn)良好的量效和線性關(guān)系(R2＞0.92)。根據(jù)回歸方程，計(jì)算出酶法修飾前和修飾后蛹蟲草多糖對DPPH自由基的清除能力的EC50值分別為0.0550、0.0247mg/mL。酶法修飾后，蛹蟲草多糖對DPPH自由基的清除能力提高了55.1%。可能的原因是：蛹蟲草多糖的主鏈主要由(1→6)-β-D-甘露糖組成，支鏈主要由(1→4)-α-D-葡萄糖和(1→6)-β-D-半乳糖組成[3]，當(dāng)蛹蟲草多糖被α-淀粉酶法修飾后，因?yàn)棣?淀粉酶能夠水解多糖中的α-1,4-糖苷鍵[17]，所以蛹蟲草多糖支鏈中的(1→4)-α-D-葡萄糖聚合物會(huì)被降解，使蛹蟲草多糖中某些生物活性基團(tuán)暴露出來，最終使蛹蟲草多糖對DPPH自由基的清除能力增強(qiáng)；此外，研究發(fā)現(xiàn)，分子質(zhì)量對多糖的生物活性有重要影響，在一定分子質(zhì)量范圍內(nèi)，分子質(zhì)量越小其生物活性越強(qiáng)[6]。

2.4.2 螯合Fe2+能力

能力的影響Fig.6圖 6 酶法修飾對蛹蟲草多糖螯合Fe2+Effect of enzymatic modif i cation on chelating capacity for Cordyceps militaris ferrous ions of polysaccharide extract from

Fe2+可通過Fenton反應(yīng)使過氧化物產(chǎn)生自由基，進(jìn)而導(dǎo)致人類的一些心血管疾病，因次通過降低Fenton反應(yīng)中Fe2+濃度可以有效預(yù)防氧化損傷[18]。由圖6可知，酶修飾前和修飾后蛹蟲草多糖的質(zhì)量濃度分別與Fe2+螯合能力呈現(xiàn)良好的線性關(guān)系(R2＞0.96)，根據(jù)回歸方程計(jì)算得到它們的EC50分別為1.6818、1.0120mg/mL；酶法修飾后，蛹蟲草多糖Fe2+螯合能力得到顯著提高，比修飾前提高了39.8%。在螯合反應(yīng)中，螯合劑具有孤電子對，能與金屬離子形成環(huán)狀螯合物，從而達(dá)到螯合金屬離子的目的[19]，蛹蟲草多糖被α-淀粉酶修飾后，由于其支鏈中的(1→4)-α-D-葡萄糖聚合物被降解，蛹蟲草多糖內(nèi)部能夠提供孤電子對的活性基團(tuán)暴露出來，能與Fe2+能夠充分形成環(huán)狀螯合物，因而螯合Fe2+能力增強(qiáng)。

2.4.3 還原力

圖 7 酶修飾對蛹蟲草多糖還原力的影響Fig.7Effect of enzymatic modif i cation on reducing power of Cordyceps militaris polysaccharide extract from

還原力是評(píng)價(jià)物質(zhì)抗氧化活性的指標(biāo)之一，其抗氧化機(jī)理是具有還原力的物質(zhì)能與自由基發(fā)生反應(yīng)，使自由基成為較穩(wěn)定的物質(zhì)，以中斷脂質(zhì)過氧化的連鎖反應(yīng)[20]。由圖7可知，酶法修飾前和修飾后蛹蟲草多糖的質(zhì)量濃度均與其還原力呈現(xiàn)正相關(guān)性，且具有良好的線性關(guān)系(R2＞0.97)；與酶法修飾前蛹蟲草多糖相比，修飾后蛹蟲草多糖的還原力得到顯著的提高(P＜0.05)。楊文鴿等[21]采用H2O2降解龍須菜多糖時(shí)發(fā)現(xiàn)，隨著龍須菜多糖分子質(zhì)量的降低，其還原能力逐漸增強(qiáng)，并且呈現(xiàn)明顯的量效關(guān)系，這與本實(shí)驗(yàn)的研究結(jié)果一致。原因可能與蛹蟲草多糖經(jīng)α-淀粉酶法修飾后分子質(zhì)量變小有關(guān)，小分子質(zhì)量多糖一般結(jié)構(gòu)松散，氫鍵作用弱，活性基團(tuán)易暴露在外，能提供更多的電子，因而還原力也增強(qiáng)[21]。

2.5 酶法修飾后蛹蟲草多糖的三螺旋體結(jié)構(gòu)分析

圖 8 不同NaOH濃度下剛果紅與蛹蟲草多糖混合液的吸收波長Fig.8Wavelengths of maximum absorbance of Congo red and its mixtures with polysaccharide extract from Cordyceps militaris in the presence of NaOH at various concentrations

研究發(fā)現(xiàn)，三螺旋體結(jié)構(gòu)對多糖的生物活性，特別是抗腫瘤活性具有重要的作用[22]。由圖8可知，0.2mol/L NaOH剛果紅溶液在486nm波長處有最大吸收波長，0.2mol/L NaOH 剛果紅與未修飾蛹蟲草多糖混合液在501nm波長處有最大吸收波長，吸收波長紅移了15nm，當(dāng)NaOH溶液濃度提高到0.6mol/L時(shí)，剛果紅與未修飾蛹蟲草多糖混合液的最大吸收波長又紅移了4nm，這說明未修飾蛹蟲草多糖的分子鏈中存在三螺旋體結(jié)構(gòu)[23]。0.2mol/L NaOH 剛果紅與酶法修飾后蛹蟲草多糖混合液在504nm波長處有最大吸收波長，比剛果紅的最大吸收波長紅移了18nm；隨著NaOH溶液濃度提高到0.6mol/L時(shí)，剛果紅與酶法修飾后蛹蟲草多糖混合液又紅移了2nm，這說明酶法修飾后蛹蟲草多糖的分子鏈中也存在三螺旋體結(jié)構(gòu)[23]。在相同NaOH濃度下，與未修飾蛹蟲草多糖相比，酶法修飾后蛹蟲草多糖與剛果紅混合液的最大吸收波長紅移了1～3nm，這說明α-淀粉酶修飾會(huì)使蛹蟲草多糖的三螺旋體結(jié)構(gòu)遭到輕微破壞[14,23]，而這種三螺旋體結(jié)構(gòu)的輕微破壞或許對蛹蟲草多糖的抗氧化活性具有重要作用[14]。

3 結(jié) 論

采用響應(yīng)面分析法優(yōu)化了α-淀粉酶修飾蛹蟲草多糖的工藝，各因素對酶法修飾蛹蟲草多糖的抗氧化活性的影響大小為：加酶量＞酶解溫度＞酶解pH值；確定最優(yōu)工藝條件為酶解溫度48.5℃、酶解pH5.8、加酶量259.5U/g，酶法修飾后蛹蟲草多糖對DPPH自由基的清除率為(81.6f1.6)%?？寡趸瘜?shí)驗(yàn)表明，α-淀粉酶修飾能夠明顯提高蛹蟲草多糖的抗氧化活性；α-淀粉酶修飾后，蛹蟲草多糖清除DPPH自由基和螯合Fe2+的EC50值分別為0.0247、1.0120mg/mL，分別比酶法修飾前提高了55.1%和39.8%；此外，酶法修飾后，蛹蟲草多糖的還原力也得到了顯著提高(P＜0.05)。三螺旋體結(jié)構(gòu)分析表明，蛹蟲草多糖經(jīng)α-淀粉酶修飾后，盡管三螺旋體結(jié)構(gòu)發(fā)生了輕微破壞，但仍然保持著三螺旋體結(jié)構(gòu)。

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Enzymatic Modif i cation and Antioxidant Activity of Polysaccharides from Cordyceps militaris Fruit Bodies

JIA Jun-qiang1,2，SHEN Jian3，CHEN Lian3，GUI Zhong-zheng1,2，WU Qiong-ying3，ZHANG Shu3
(1. Sericultural Research Institute, Jiangsu University of Science and Technology, Zhenjiang 212018, China；2. Sericultural Research Institute, Chinese Academy of Agricultural Sciences, Zhenjiang 212018, China；3. School of Biotechnology and Chemical Engineering, Jiangsu University of Science and Technology, Zhenjiang 212018, China)

Polysaccharides were extracted from Cordyceps militaris fruit bodies and modif i ed using α-amylase for enhanced antioxidant activity. Response surface methodology was employed to optimize conditions for the enzymatic modif i cation of polysaccharides based on DPPH radical scavenging activity. In addition, modif i ed polysaccharides were tested for DPPH radical scavenging activity, ferrous ion chelating capacity and reducing power as well as triple-helical conformation. The optimized hydrolysis parameters were in decreasing order of their effects on DPPH radical scavenging activity of modif i ed polysaccharides: enzyme dosage, temperature and pH and their optimal conditions were 259.5 U/g, 48.5 ℃ and 5.8, respectively. Under these conditions, the maximum predicted and experimental DPPH radical scavenging rates of modif i ed polysaccharides were 81.4% and (81.6 f 1.6)%. The results of the validation experiments showed good reproducibility and thus, the fitted prediction model is applicable in practice. The antioxidant tests showed that the EC50values of modif i ed polysaccharides for scavenging DPPH radical and chelating ferrous ions were 0.0247 mg/mL and 1.0120 mg/mL, respectively, which were 55.1% and 39.8% higher than before the modif i cation, respectively. Meanwhile, the reducing power of polysaccharides signif i cantly increased (P＜0.05) after the modif i cation (P＜0.05), and the triple-helical conformation was well maintained but slightly damaged.

polysaccharides from Cordyceps militaris fruit bodies；enzymatic modification；process optimization；antioxidant activity；triple-helical conformation

TS201.2；S886.9

A

1002-6630(2013)01-0114-07

2011-11-14

江蘇省科技支撐計(jì)劃項(xiàng)目(BE2011389)；江蘇省高校科研成果產(chǎn)業(yè)化推進(jìn)撥款項(xiàng)目(JHB2011-43)；

江蘇省高等學(xué)校大學(xué)生實(shí)踐創(chuàng)新訓(xùn)練計(jì)劃項(xiàng)目(2011年)；江蘇科技大學(xué)本科生創(chuàng)新計(jì)劃項(xiàng)目(2011年)

賈俊強(qiáng)(1973ü)，男，助理研究員，博士，研究方向?yàn)樯镔Y源開發(fā)與利用。E-mail：junqiangjia2008@163.com