解淀粉芽孢桿菌果聚糖的化學(xué)修飾與抗氧化、抗腫瘤活性研究

張　穎,曾　艷,張麗姣,郁　鵬,孫媛霞,*

(1.中國科學(xué)院天津工業(yè)生物技術(shù)研究所,天津 300308;2.天津科技大學(xué)生物工程學(xué)院,天津 300457)

?

解淀粉芽孢桿菌果聚糖的化學(xué)修飾與抗氧化、抗腫瘤活性研究

張穎1,2,曾艷1,張麗姣1,2,郁鵬2,孫媛霞1,*

(1.中國科學(xué)院天津工業(yè)生物技術(shù)研究所,天津 300308;2.天津科技大學(xué)生物工程學(xué)院,天津 300457)

對解淀粉芽孢桿菌果聚糖(L)進(jìn)行乙?；?、磺酰化、硫酸化修飾,對獲得的相應(yīng)化學(xué)修飾產(chǎn)物(YL,HL,SL)進(jìn)行抗氧化與抗腫瘤活性研究。發(fā)現(xiàn)經(jīng)化學(xué)修飾后,解淀粉芽孢桿菌果聚糖的抗氧化性與抗腫瘤活性顯著提高(p<0.05),不同化學(xué)修飾的影響不同。各果聚糖通過ABTS自由基清除能力、DPPH自由基清除能力和鐵還原力測試的抗氧性順序?yàn)镾L>HL>YL>L,硫酸化修飾產(chǎn)物的抗氧化效果最明顯。各果聚糖對對宮頸癌細(xì)胞Hela的抑制活性順序?yàn)閅L>HL>SL>L,乙?；揎棶a(chǎn)物的抗腫瘤活性效果最明顯。上述結(jié)果說明化學(xué)修飾對微生物多糖的功能活性提升具有積極的作用。

解淀粉芽孢桿菌果聚糖,化學(xué)修飾,抗氧化性,抗腫瘤活性

由于多糖的活性直接或間接地受其分子結(jié)構(gòu)的影響,化學(xué)官能團(tuán)在多糖糖鏈上的引入,有可能改進(jìn)多糖物化性能,提高其生物活性,擴(kuò)大其藥理應(yīng)用范圍。因此,近年來多糖分子結(jié)構(gòu)的修飾受到人們的廣泛關(guān)注。目前對多糖進(jìn)行修飾的常見方法有硫酸化、磷酸化、乙?；?、烷基化、磺?；?、羧甲基化等[1-2]。然而關(guān)于多糖化學(xué)分子修飾的文獻(xiàn)主要集中在植物多糖和真菌子實(shí)體多糖上[3-5],涉及微生物多糖的研究較少。微生物多糖具有生產(chǎn)周期短、產(chǎn)量穩(wěn)定、分離純化簡單等生產(chǎn)優(yōu)勢[6-7]。如果化學(xué)修飾能明顯提高或開拓微生物多糖的功能,必能促進(jìn)其工業(yè)生產(chǎn)的更好發(fā)展。

解淀粉芽孢桿菌(Bacillusamyloliquefaciens)屬于革蘭氏陽性、好氧型桿狀細(xì)菌,是公認(rèn)安全菌株[8]。目前已有解淀粉芽孢桿菌多糖發(fā)酵生產(chǎn)與功能研究的相關(guān)報(bào)道。如李彥巖等篩選得到一株解淀粉芽孢桿菌LPL061,優(yōu)化的多糖發(fā)酵產(chǎn)率為4.46 g/L。其發(fā)酵胞外多糖具有免疫調(diào)節(jié)作用[9-10]。Chen YT等發(fā)現(xiàn)來源于冬麥的解淀粉芽孢桿菌的胞外多糖能夠抑制胃癌細(xì)胞MC-4和SGC-7901生長活性[11]。然而,微生物發(fā)酵產(chǎn)率仍是制約解淀粉芽孢桿菌多糖應(yīng)用推廣的要素。與此同時(shí),解淀粉芽孢桿菌多糖的結(jié)構(gòu)解析、修飾以及構(gòu)效關(guān)系的研究也有待深入。本課題組于2015年報(bào)道了解淀粉芽孢桿菌多糖的微生物發(fā)酵高效生產(chǎn)(104.37 g/L)[12],并鑒定發(fā)酵產(chǎn)物為果聚糖結(jié)構(gòu)。

本文以解淀粉芽孢桿菌發(fā)酵生產(chǎn)的果聚糖L(本文簡稱為L)為原料,對其分別進(jìn)行乙?；?磺酰化和硫酸化修飾,并對果聚糖L及其化學(xué)修飾產(chǎn)物的抗氧化性、抗腫瘤活性進(jìn)行測試比較,探討化學(xué)修飾對解淀粉芽孢桿菌果聚糖活性的影響。

1　材料與方法

1.1材料與儀器

甲酰胺、N-溴代丁二酰亞胺、N,N-二甲基甲酰胺、三正丁胺、鹽酸羥胺、乙酸酐、吡啶、氫氧化鈉、乙酸鈉、過硫酸鉀、硫酸亞鐵、三氯化鐵、乙醇、甲苯-4-磺酰氯分析純，國藥試劑化學(xué)試劑有限公司;氯磺酸分析純，山東西亞試劑公司;2,2-聯(lián)氮基雙(3-乙基苯并噻唑啉-6-磺酸)二銨鹽(2,2-azinobis(3-ehtylbenzothiazolin-6-sulfnic acid)diammoniumsalt,ABTS)、2,4,6-三吡啶基三嗪(2,4,6-tri(2-pyridyl)-1,3,5-triazine,TPTZ)、1,1-二苯基-2-三硝基苯肼(1,1-Diphenyl-2-picrylhydrazyl radical,DPPH)分析純，美國Sigma-Aldrich公司;人宮頸癌細(xì)胞Hela由天津科技大學(xué)制藥工程實(shí)驗(yàn)室提供。

85-2型恒溫磁力攪拌器上海司樂儀器有限公司;冷凍干燥機(jī)(FD-1-50)北京博醫(yī)康實(shí)驗(yàn)儀器有限公司;VERTEX70型傅立葉變換紅外光譜儀德國Bruker公司;紫外分光光度計(jì)(UV-1800)日本島津公司;CO2培養(yǎng)箱(HERAcell 150i) 美國Thermo公司。

1.2實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1乙酰化修飾參照Wang等[13]的方法對解淀粉芽孢桿菌果聚糖L進(jìn)行乙?；揎?。稱取400 mg果聚糖L加入到20 mL的甲酰胺中,待其完全溶解后,加入10 mL乙?；噭?10 mg N-溴代丁二酰亞胺溶于10 mL乙酸酐),混合物于60 ℃反應(yīng)4 h后,加入4 mL的二次水終止反應(yīng),用1 mol/L氫氧化鈉調(diào)節(jié)反應(yīng)溶液pH至中性,然后將混合物轉(zhuǎn)移至7000 u的透析袋中,去離子水透析4 d后,收集透析液,冷凍干燥后得到乙酰化多糖,簡稱為YL。

1.2.2磺?；揎梾⒄誏iu等[14]的方法進(jìn)行磺?；苌?。于冰浴條件下加入4 mL二甲基亞砜溶解1 g多糖L,加入4 mL吡啶和2.8 g甲苯-4-磺酰氯,混合后于常溫反應(yīng)6 h,加入少量二次水終止反應(yīng)。加入3倍體積無水乙醇,過夜沉淀多糖,去離子水復(fù)溶多糖,調(diào)pH至中性,將混合物轉(zhuǎn)移至7000 u的透析袋中,去離子水透析4 d后,收集透析液,冷凍干燥后得到磺?；嗵?簡稱為HL。

1.2.3硫酸化修飾參照Zhang等[15]的方法進(jìn)行硫酸化修飾。在冰浴條件下滴加5 mL氯磺酸到30 mL N,N-二甲基甲酰胺配制硫酸化試劑。稱取400 mg果聚糖L加入20 mL的甲酰胺中,于50 ℃溶解30 min后,加入7.5 mL硫酸化試劑,反應(yīng)混合物于50 ℃反應(yīng)3 h后,用1 mol/L氫氧化鈉調(diào)節(jié)反應(yīng)液pH至中性,然后將混合物轉(zhuǎn)移至7000 u的透析袋中,去離子水透析4 d后,收集透析液,冷凍干燥后得到硫酸化多糖,簡稱為SL。

1.2.4紅外光譜分析取適量樣品經(jīng)KBr壓片后,于紅外光譜儀在4000～400 cm-1掃描。

1.2.5抗氧性測試采用張穎等[16]的方法進(jìn)行DPPH自由基清除能力、ABTS自由基清除能力和鐵還原能力測試。

ABTS自由基清除能力測試:100 μL樣品溶液與3000 μL由磷酸鹽緩沖液(10 mmol/L,pH7.4)稀釋的ABTS自由基溶液(其在734 nm處吸光值為0.70±0.02)快速混勻后,避光反應(yīng)6 min,測定反應(yīng)液在734 nm處的吸光度。按照公式1計(jì)算ABTS自由基清除率:

ABTS自由基清除率(%)=(Ablank-Asample)/Ablank×100

式(1)

式中:Ablank為空白樣品吸光度;Asample為測試樣品吸光度。

DPPH自由基清除能力測試:1 mL樣品溶液、1 mL由無水乙醇配制0.2 mmol/L的DPPH溶液和1 mL二次水快速混勻后,避光反應(yīng)30 min,測定反應(yīng)液在5l7 nm處的吸光值。按照公式(2)計(jì)算DPPH自由基清除率:

DPPH自由基清除率(%)=(Ablank-Asample)/Ablank×100

式(2)

式中:Ablank為空白樣品吸光度;Asample為測試樣品吸光度。

鐵還原能力測試:取100 μL樣品溶液與3 mL鐵還原(FRAP)試劑混勻后于37℃水浴中反應(yīng)5 min,測定593 nm處吸光值。同時(shí)取濃度0～1.0 mmol/L FeSO4溶液各100 μL代替樣品反應(yīng),以593 nm處吸光值為縱坐標(biāo),FeSO4濃度為橫坐標(biāo),制作標(biāo)準(zhǔn)曲線。通過標(biāo)準(zhǔn)曲線計(jì)算樣品對應(yīng)的FeSO4濃度,表示鐵還原能力。

1.2.6抗腫瘤活性測試采用MTT法測試多糖對體外培養(yǎng)的宮頸癌細(xì)胞Hela的抑制活性。用DMEM將樣品母液3 mg/mL稀釋成系列濃度:0.1、0.5、1.5、3.0 mg/mL,作為實(shí)驗(yàn)樣品;取對數(shù)生長期的Hela細(xì)胞,以5×104個(gè)/mL的密度接種于96孔板內(nèi),每孔100 μL,于37 ℃、5% CO2培養(yǎng)箱中孵育24 h使細(xì)胞完全貼壁。移除培養(yǎng)基,每孔加入含不同質(zhì)量濃度的樣品100 μL。實(shí)驗(yàn)設(shè)陽性對照組、陰性對照組和實(shí)驗(yàn)組。陽性對照組加入順鉑(終濃度10 μg/mL),陰性對照組不加多糖樣品而加入等體積的DMEM培養(yǎng)基,實(shí)驗(yàn)組加入含不同濃度多糖(終濃度0.05～3 mg/mL)的DMEM培養(yǎng)基,每個(gè)濃度均設(shè)3個(gè)平行孔。繼續(xù)培養(yǎng)24 h,然后每孔加入10 μL的MTT溶液,其終濃度為0.5 mg/mL,繼續(xù)孵育4 h后,4500 r/min離心10 min,棄去上清,加入150 μL DMSO,溶解活細(xì)胞與MTT生成的甲瓚,37 ℃震蕩10 min,利用酶標(biāo)儀測定其在490 nm的吸光值。按照式(1)～式(3)計(jì)算細(xì)胞抑制率:

抑制率(%)=(A0-A)/A0×100

式(3)

式中:A0為陰性對照組吸光度;A為測試樣品組吸光度。

1.2.7數(shù)據(jù)處理方法采用SPSS19.0 對實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析,抗氧化性與抗癌性測試結(jié)果由平均值±標(biāo)準(zhǔn)偏差表示。組間兩兩比較采用方差分析中的兩兩比較t檢驗(yàn)。

2　結(jié)果與分析

2.1化學(xué)修飾結(jié)果

以解淀粉芽孢桿菌果聚糖L為原料進(jìn)行化學(xué)修飾,其乙?；a(chǎn)物YL為白色樣品,得率34.4%?；酋；a(chǎn)物HL為淡黃色樣品,得率43.2%。而硫酸化產(chǎn)物SL為黃色樣品,得率28.5%。與未修飾前的L相比,三種衍生物的總糖含量均降低,這與先前報(bào)道一致[14-15]。主要原因是多糖的羥基發(fā)生乙酰酯、硫酸酯化反應(yīng),或者被磺酸基團(tuán)取代,使得組成多糖的單糖比例下降。經(jīng)測試,衍生物YL、HL和SL的取代度分別為0.14、0.16和2.02。

2.2紅外光譜分析

解淀粉芽孢桿菌果聚糖L及其化學(xué)修飾產(chǎn)物(YL,HL,SL)的紅外光譜如圖1所示,所有的樣品均具有3350～3400 cm-1的O-H鍵的伸縮振動峰和2940 cm-1的C-H鍵的伸縮振動峰,說明仍具有典型的多糖結(jié)構(gòu),在化學(xué)修飾過程中多糖的官能團(tuán)未發(fā)生變化。與L比較,乙酰化產(chǎn)物YL在1688 cm-1出現(xiàn)新的對應(yīng)于C=O鍵的伸縮振動吸收峰和1376 cm-1對應(yīng)于C-O-C鍵的伸縮振動峰[17],磺?；a(chǎn)物HL在1249 cm-1和812 cm-1出現(xiàn)的增強(qiáng)吸收峰對應(yīng)于S=O鍵伸縮振動峰與C-O-S鍵伸縮振動峰[18],與此類似,硫酸化產(chǎn)物SL分別在1255 cm-1和815 cm-1出現(xiàn)對應(yīng)于S=O鍵伸縮振動峰與對應(yīng)于C-O-S鍵伸縮振動峰[19],證明三種化學(xué)修飾產(chǎn)物制備成功。

圖1　解淀粉芽孢桿菌果聚糖與其化學(xué)修飾產(chǎn)物的紅光光譜Fig.1　IR spectra of levan from Bacillus amyloliquefaciens and its chemical modified products

2.3抗氧化性分析

抗氧化劑的作用機(jī)制非常復(fù)雜,包括清除自由基、絡(luò)合金屬離子、終止鏈?zhǔn)郊ぐl(fā)反應(yīng)、降解過氧化物和阻斷持續(xù)的脫氫反應(yīng)等[20]。而多糖抗氧化性強(qiáng)弱可通過測定其對自由基的清除效率或?qū)€原性物質(zhì)的保護(hù)作用來評價(jià)[21]。本實(shí)驗(yàn)采用了常見的DPPH自由基清除,ABTS自由基清除與鐵還原能力評價(jià)化學(xué)修飾對解淀粉芽孢桿菌果聚糖抗氧化性的影響。

如圖2所示,解淀粉芽孢桿菌果聚糖L對DPPH自由基沒有明顯的清除效果。而乙?；⒒酋；c硫酸化的產(chǎn)物對DPPH自由基都有一定的清除作用,而且隨著樣品濃度增大,自由基清除作用增大,兩者呈現(xiàn)正相相關(guān)關(guān)系。各果聚糖清除DPPH自由基能力順序?yàn)镾L>HL>YL>L。ABTS自由基清除測試結(jié)果與DPPH自由基清除測試結(jié)果一致。在化學(xué)修飾前,解淀粉芽孢桿菌果聚糖L幾乎不具備清除ABTS自由基的能力。而在化學(xué)修飾后,衍生果聚糖的ABTS自由基清除能力增強(qiáng)(p<0.05)。各果聚糖清除ABTS自由基能力順序依舊為SL>HL>YL>L(圖3),清除效果均隨濃度增加。在鐵還原能力測試中,解淀粉芽孢桿菌果聚糖L本身幾乎不具有鐵還原能力,但經(jīng)乙?；⒒酋；c硫酸化后,鐵還原能力都有一定增強(qiáng),測試的鐵還原能力順序?yàn)镾L>HL>YL>L(表1)。雖然果聚糖L經(jīng)化學(xué)修飾后的抗氧化性效果并未達(dá)到理想狀態(tài),但由于多糖的活性受其結(jié)構(gòu)如單糖組成,分子量大小,糖苷鍵鏈接方式等諸多因素影響[22],化學(xué)修飾后的抗氧化測試結(jié)果依舊能說明化學(xué)修飾對提高多糖抗氧化性具有積極的應(yīng)用價(jià)值。

圖3　解淀粉芽孢桿菌果聚糖與其化學(xué)修飾產(chǎn)物的ABTS自由基清除能力Fig.3　The ABTS radical scavenging activity of levanfrom Bacillus amyloliquefaciens and its chemical modified products

表1　解淀粉芽孢桿菌果聚糖與其化學(xué)修飾產(chǎn)物的鐵還原能力

Zhang[23]等認(rèn)為多糖的羥基被其他化學(xué)基團(tuán)取代后,有諸多原因會促使樣品的抗氧化性增強(qiáng)。如修飾后樣品的水溶性增加,對H2O2誘導(dǎo)產(chǎn)生的Fe3+等金屬離子螯合作用增強(qiáng),供氫和供電子能力增強(qiáng)。此外,樣品的極性與分子間氫鍵的變化對化學(xué)修飾多糖的抗氧化性也會有所影響。由于DPPH自由基清除效果主要依賴于抗氧化劑的供氫能力[15],而ABTS自由基清除與鐵還原效果主要依賴于抗氧劑的供電子能力[24-25]。由此可推斷,本實(shí)驗(yàn)的三種化學(xué)修飾均能提高解淀粉芽孢桿菌果聚糖的供氫與供電子能力,其中以硫酸化衍生效果最佳。這一現(xiàn)象與Chen等對化學(xué)修飾玉米絲多糖的抗氧化性測試結(jié)果相似。與未修飾的玉米絲多糖和乙酰化的玉米絲多糖相比,硫酸化的玉米絲多糖的DPPH自由基清除能力與鐵還原效果更好[26]。

2.4抗腫瘤活性分析

本實(shí)驗(yàn)采用MTT比色法進(jìn)行了解淀粉芽孢桿菌果聚糖L及其化學(xué)修飾產(chǎn)物對宮頸癌細(xì)胞Hela的抑制活性研究,結(jié)果如圖4所示,L、SL、HL和YL對宮頸癌細(xì)胞Hela均具有一定的抑制效果,且隨著樣品濃度的升高,抑制活性升高,呈劑量依賴性。在0.5～3 mg/mL濃度范圍內(nèi),較其它三種修飾多糖而言,乙?；厶荵L對宮頸癌細(xì)胞Hela具有較好的抑制活性,在3 mg/mL時(shí),YL對Hela細(xì)胞的抑制率為65.23%,是0.01 mg/mL陽性對照順鉑抑癌效果的79.67%。當(dāng)樣品濃度為1 mg/mL時(shí),L、SL、HL和YL對Hela細(xì)胞的抑制率分別為44.47%、48.28%、49.50%和53.71%,即YL>HL>SL>L。

圖4　解淀粉芽孢桿菌果聚糖與其化學(xué)修飾產(chǎn)物對宮頸癌細(xì)胞Hela的抑制活性Fig.4　The inhibitory activity of levanfrom Bacillus amyloliquefaciens and itschemical modified products on Hela cells

在經(jīng)化學(xué)修飾的杏鮑菇多糖抑制白血病K562細(xì)胞生長研究中,陳琳[27]等發(fā)現(xiàn),乙?；揎棇Χ嗵强鼓[瘤活性的提高效果比硫酸化修飾更強(qiáng)。這一報(bào)道與本實(shí)驗(yàn)結(jié)果類似。硫酸根基團(tuán)能提高多糖糖鏈的屈伸程度,乙?；鶆t可以改變多糖的橫次序和定向性。這種引入官能團(tuán)對多糖結(jié)構(gòu)的作用差異,可能是化學(xué)修飾造成多糖活性不同的主要原因。然而針對化學(xué)修飾后多糖的構(gòu)效關(guān)系與作用機(jī)制的研究目前較少,依然有待進(jìn)一步的深入。

3　結(jié)論

解淀粉芽孢桿菌果聚糖經(jīng)化學(xué)修飾,在糖鏈上引入了乙酰酯、硫酸酯或磺酸基團(tuán),抗氧化性與抗腫瘤活性明顯增加。推測解淀粉芽孢桿菌果聚糖經(jīng)化學(xué)修飾后的抗氧化性提高與其供氫與供電子能力提高有關(guān),而抗腫瘤活性的增強(qiáng)則與多糖糖鏈的屈伸程度、橫次序和定向性的改變有關(guān)。三種化學(xué)修飾中,硫酸化修飾對果聚糖抗氧化性提高效果最佳,乙?；揎棇厶强鼓[瘤活性提高效果最佳。說明不同的化學(xué)修飾衍生試劑對微生物多糖功能提升具有不同的效果。

[1]李玉華,王鳳山,賀艷麗. 多糖化學(xué)修飾方法研究概況[J].中國生化藥物雜志,2007,28(1):62-65.

[2]孟思彤,徐艷芝,王振月. 多糖的化學(xué)修飾對其生物活性影響研究進(jìn)展[J]. 天然產(chǎn)物研究與開發(fā),2014,26(11):1901-1905.

[3]曲瑾郁,任大明. 蛹蟲草多糖的化學(xué)修飾及體外抗氧化能力[J]. 食品科學(xué),2011,32(15):58-61.

[5]Du XJ,Zhang JS,Lv ZW,et al. Chemical modification of an acidic polysaccharide(TAPA1)fromTremellaaurantialbaand potential biological activities[J]. Food Chemistry,2014,(143):336-340.

[6]郭敏,張寶善,金曉輝. 微生物發(fā)酵生產(chǎn)多糖的研究進(jìn)展[J]. 微生物學(xué)報(bào),2008,35(7):1084-1090.

[7]Donot F,Fontana A,Baccou JC,et al. Microbial exopolysaccharides:Main examples of synthesis,excretion,genetics and extraction[J]. Carbohydrate Polymers，2012,87(2):951-962.

[8]張娟,楊彩梅,曹廣添,等.解淀粉芽孢桿菌及其作為益生菌的應(yīng)用[J].動物營養(yǎng)學(xué)報(bào),2014,26(4):863-867.

[9]李彥巖,張彩,范熠,等.一株解淀粉芽孢桿菌產(chǎn)糖條件的優(yōu)化[J].食品科學(xué),2013,34(7):185-189.

[10]范熠,劉麗莎,韓玉竹,等.解淀粉芽孢桿菌胞外多糖的理化性質(zhì)及免疫調(diào)節(jié)作用[J].中國農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào),2014,19(1):131-136.

[11]Chen YT,Yuan Q,Shan LT,et al.Antitumor activity of bacterial exopolysaccharides from the endophyteBacillusamyloliquefacienssp. isolated fromOphiopogonjaponicas[J]. Oncology Letters,2013,5(6):1787-1792.

[12]張麗姣,曾艷,張穎,等.解淀粉芽孢桿菌胞外多糖發(fā)酵條件的優(yōu)化[J].食品工業(yè)科技,2015,36(9):214-219.

[13]Wang J,Zhang QB,Zhang ZS,et al. Synthesized phosphorylated and aminated derivatives of fucoidan and their potential antioxidant activityinvitro[J]. International Journal of Biological Macromolecules,2009,44(2):170-174.

[14]Liu XX,Wan ZJ,Shi L, et al.Preparation and antiherpetic activities of chemically modified polysaccharides fromPolygonatumcyrtonemaHua[J]. Carbohydrate Polymers,2011,83(2):737-742.

[15]Zhang ZS,Zhang QB,Wang J,et al. Preparation of the different derivatives of the low-molecular-weight porphyran from Porphyrahaitanensis and their antioxidant activitiesinvitro[J]. International Journal of Biological Macromolecules,2009,45(1):22-26.

[16]張穎,曾艷,張麗姣,等. 不同食用菌菌糠多糖的組分分析與抗氧化活性評價(jià)[J]. 食品科學(xué)，2015,36(5):18-23.

[17]Zhang Z,Wang X,Yu S,et al.Synthesized oversulfated and acetylated derivatives of polysaccharide extracted fromEnteromorphalinzaand their potential antioxidant activity[J]. International Journal of Biological Macromolecules,2011,49(5):1012-1015.

[18]Mendes SF,Santos O,Barbosa AM,et al. Sulfonation and anticoagulant activity of botryosphaeran from Botryosphaeriarhodina MAMB-05 grown on fructose[J]. International Journal of Biological Macromolecules,2009,45(3):305-309.

[19]Song Y,Ni Y,Hu X,Li Q.Effect of phosphorylation on antioxidant activities of pumpkin(Cucurbitapepo,Ladygodiva)polysaccharide[J]. International Journal of Biological Macromolecules,2015,81:41-48.

[20]Vasconcelos AFD,Dekker RFH,Barbosa AM,et al. Sulfonation and anticoagulant activity of fungal exocellularβ-(1→6)-D-glucan(lasiodiplodan)[J]. Carbohydrate Polymers,2013,92(2):1908-1914.

[21]謝明勇,王之珺,謝建華. 多糖的硫酸化修飾及其結(jié)構(gòu)與生物活性關(guān)系研究進(jìn)展[J].中國食品學(xué)報(bào),2015,15(2):1-8.

[22]Zeng Y,Zhang Y,Zhang L,et al. Structural characterization and antioxidant and immunomodulation activities of polysaccharides from the spent rice substrate ofCordycepsmilitaris[J]. Food Science and Biotechnology,2015,24(5):1591-1596.

[23]Zhang Z,Jin J,Shi L. Antioxidant Activity of the Derivatives of Polysaccharide Extracted from a Chinese Medical Herb(Ramulusmori)[J]. Food Science and Technology Research,2008,14(2):160-168.

[24]Li LY,Li LQ,Guo CH. Evaluation ofinvitroantioxidant and antibacterial activities ofLaminariajaponicapolysaccharides[J]. Journal of Medicinal Plants Research,2010,4(21):2194-2198.

[25]Zou C,Du YM,Li Y,et al. Preparation of lacquer polysaccharide sulfates and theirantioxidant activityinvitro[J].Carbohydrate Polymers,2008,73(2):322-331.

[26]Chen S,Chen H,Tian J,et al. Chemical modification,antioxidant andα-amylase inhibitory activities of corn silk polysaccharides[J].Carbohydrate Polymers,2013,98(1):428-437.

[27]陳琳,郝長春,梁濤,等. 化學(xué)修飾杏鮑菇多糖對K562細(xì)胞的抑制作用[J]. 陜西師范大學(xué)學(xué)報(bào),2015,43(2):74-78.

Chemical modification of levan fromBacillusamyloliquefaciensand antioxidant and antitumor activity of its products

ZHANG Ying1,2,ZENG Yan1,ZHANG Li-jiao1,2,YU Peng2,SUN Yuan-xia1,*

(1.Tianjin Institute of Industrial Biotechnology,Chinese Academy of Sciences,Tianjin 300308,China;2.College of Biotechnology,Tianjin University of Science and Technology,Tianjin 300457,China)

Using levan fromBacillusamyloliquefaciensas raw material,acetylated levan(YL),sulfonylated levan(HL),and sulfated levan(SL)were prepared through chemical modification. Their antioxidant and antitumor activities were further studied. The result showed that after modification,the antioxidant and antitumor ability of levan fromBacillusamyloliquefacienswas improved significantly(p<0.05),and different chemical modification had different effects. The antioxidant activity detected by ABTS and DPPH radical scavenging activity as well as iron reducing ability,was in the order of SL>HL>YL>L. The modified product SL showed the best antioxidant activity in the four polysaccharides. The antitumor activity tested on Helainvitrowas in the order of YL>HL>SL>L. The modified product YL showed the best antitumor activity in the four polysaccharides. These results demonstrated that chemical modification played an active role in improving functional activities of microbial polysaccharides.

levan fromBacillusamyloliquefaciens;chemical modification;antioxidant activity;antitumor activity

2015-12-14

張穎(1990-)，女，碩士研究生，研究方向：多糖的發(fā)酵與功能，E-mail:zhang_y1@tib.cas.cn。

孫媛霞(1963-)，女，博士，研究員，研究方向：功能糖與天然活性物質(zhì)， E-mail:sun_yx@tib.cas.cn。

國家高技術(shù)研究發(fā)展計(jì)劃(863計(jì)劃)項(xiàng)目(2013AA102105)。

TS201.1

B

1002-0306(2016)13-0096-05

10.13386/j.issn1002-0306.2016.13.011