5種食用菌多糖的結(jié)構(gòu)特征及抗氧化活性對(duì)比

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(1.東北農(nóng)業(yè)大學(xué)食品學(xué)院,黑龍江哈爾濱 150030;2.乳品科學(xué)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,黑龍江哈爾濱 150030)

食用真菌具有豐富的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值和功能,多糖作為食用菌中的主要活性成分之一,不僅參與了食用菌的生長(zhǎng),還具有多種生物活性[1]。多糖是幾乎存在于所有生物體的生物大分子[2],具有多種生物活性,如抗糖尿病[3]、抗腫瘤[4]、免疫調(diào)節(jié)活性[5]、保肝作用[6]、抗氧化活性等,其在功能性食品、藥理學(xué)和生物化學(xué)領(lǐng)域引起了廣泛關(guān)注。

近年來(lái),食用真菌和其多糖的抗氧化活性引起了人們的廣泛關(guān)注。例如從冬蟲(chóng)夏草[7]、牛肝菌[8]、羊肚菌[9]和猴頭菇等食用真菌中分離得到的各種多糖對(duì)ABTS+·和DPPH·都具有明顯的清除作用[10]。但是盡管天然來(lái)源的多糖具有多種生物活性,但大多數(shù)活性多糖由于組成復(fù)雜、分子量大,使其結(jié)構(gòu)特征尚不明確,限制了其應(yīng)用[11]。生物大分子的生物活性與其結(jié)構(gòu)有著緊密的聯(lián)系,多糖的分子量[12]、官能團(tuán)[13]、分支以及構(gòu)象等結(jié)構(gòu)特征對(duì)多糖的生物活性有著影響[14]。朱曉冉等[15]對(duì)比了野生黑木耳多糖的三組分子量多糖(Sp1>100 ku;100 ku>Sp2>30 ku;30 ku>Sp3)的抗氧化活性,結(jié)果顯示,小分子量的Sp3對(duì)ABTS+·、DPPH·、·OH的清除效果最好。伯繼芳等[16]對(duì)比了硫酸化修飾的杏鮑菇多糖(SPEP)和未修飾的杏鮑菇多糖(PEP)的體外生物活性,結(jié)果顯示,在相同劑量下,SPEP較PEP表現(xiàn)出更好的抗氧化活性及對(duì)α-淀粉酶和α-葡萄糖苷酶具有抑制作用。以上結(jié)果表明,多糖的分子量、硫酸化修飾等與真菌多糖的抗氧化能力有關(guān),但是目前,關(guān)于食用真菌多糖結(jié)構(gòu)與抗氧化活性之間關(guān)系的研究尚少。

本研究為了探討真菌多糖結(jié)構(gòu)與抗氧化活性的構(gòu)效關(guān)系,選取了銀耳(Tremellafuciformis)、黑木耳(Auriculariaauricula-judae)、杏鮑菇(Pleurotuseryngii)、金針菇(Flammulinavelutipes)和猴頭菇(Hericiumerinaceus)這5種食用菌作為多糖的提取原料,利用高效液相色譜法(HPLC)測(cè)定了其單糖的組成,采用傅里葉變換紅外光譜、剛果紅實(shí)驗(yàn)及X-射線(xiàn)衍射(X-ray diffraction,XRD)對(duì)它們的結(jié)構(gòu)特征進(jìn)行分析,同時(shí)測(cè)定它們的抗氧化活性,比較它們的結(jié)構(gòu)特征、抗氧化活性、50%抑制濃度(half maximal inhibitory concentration,IC50)和單糖的組成,分析其結(jié)構(gòu)與抗氧化的相關(guān)性,闡明具有較高抗氧化活性的食用真菌多糖的結(jié)構(gòu)特征,以期為開(kāi)發(fā)多糖功能性食品及抗氧化真菌多糖提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

金針菇、杏鮑菇鮮品 市售;銀耳、黑木耳、猴頭菇干品 哈爾濱北大荒提供;氯化硝基四氮唑藍(lán)(nitrotetrazolium blue chloride,NBT)、煙酰胺腺嘌呤二核苷酸(nicotinamide adenine dinucleotide,NADH)、吩嗪硫酸甲酯(phenazine methosulfate,PMS) 美國(guó)Sigma公司;單糖 標(biāo)準(zhǔn)品,上海源葉生物有限公司;乙腈 色譜純,德國(guó)默克公司;其他試劑 均為國(guó)產(chǎn)分析純。

HH-4水浴鍋 常州賽普實(shí)驗(yàn)儀器廠;Alpha 2-4 LSCplus真空冷凍干燥箱 德國(guó)Marin Christ公司;YRE-5299旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)器 予華儀器有限責(zé)任公司;Avanti J-E離心機(jī) 美國(guó)Backman Coulter有限公司;D-8紫外-可見(jiàn)分光光度計(jì) 南京菲勒儀器有限公司;Agilent 1260高效液相色譜儀 美國(guó)Agilent科技有限公司;Nicolet傅里葉變換紅外光譜儀 美國(guó)尼高力公司;2700 X射線(xiàn)衍射儀 丹東方圓儀器有限公司。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1 多糖的提取 采用熱浸醇沉的方法對(duì)5種食用真菌的多糖進(jìn)行提取。將5種食用菌在55 ℃烘箱中烘至恒重,粉碎,過(guò)80目篩。稱(chēng)取一定質(zhì)量的食用真菌粉末,按照料液比1∶20加入蒸餾水,浸泡過(guò)夜。85 ℃條件下水浴2 h,過(guò)濾得濾液。將濾渣再次熱水浸提、過(guò)濾,將兩次濾液混合后,蒸發(fā)濃縮至原體積的1/3,4000 r/min離心15 min,上清液中加入無(wú)水乙醇,使體系中乙醇濃度為65%,4 ℃過(guò)夜。4500 r/min離心20 min,沉淀依次用無(wú)水乙醇和95%乙醇洗滌,得食用真菌粗多糖。通過(guò)Savge法脫蛋白,重復(fù)操作五次后,利用活性炭去除色素,透析(截留分子質(zhì)量8000～14000 Da)72 h,冷凍干燥得銀耳多糖(Tremellafuciformispolysaccharides,TFP)、黑木耳多糖(Auriculariaauricula-judaepolysaccharides,AAP)、杏鮑菇多糖(Pleurotuseryngiipolysaccharides,PEP)、金針菇多糖(Flammulinavelutipespolysaccharides,FVP)和猴頭菇多糖(Hericiumerinaceuspolysaccharides,HEP)。

1.2.2 多糖化學(xué)組成的測(cè)定 采用苯酚-硫酸法測(cè)定總糖含量[17];采用考馬斯亮藍(lán)法測(cè)定蛋白質(zhì)含量[18];采用間羥基聯(lián)苯法測(cè)定多糖糖醛酸含量[19];采用氯化鋇-明膠比色法測(cè)定多糖中硫酸基的含量[20];灰分根據(jù)GB 5009.4-2016進(jìn)行測(cè)定。

多糖的單糖組成采取柱前衍生化高效液相色譜法測(cè)定[21],稱(chēng)取多糖樣品2 mg,加入0.5 mL 2 mol/L三氟乙酸溶液,120 ℃溫度條件下水解120 min,氮吹吹干。向水解后的單糖樣品中加入0.5 mol/L的PMP溶液(溶于無(wú)水甲醇)和0.3 mol/L的NaOH溶液各0.5 mL,充分混勻后,70 ℃溫度條件下反應(yīng)30 min。冷卻至室溫,加入0.3 mol/L HCl溶液0.5 mL,充分混勻。加入0.5 mL氯仿,充分振蕩萃取,5000 r/min離心5 min去除氯仿層,萃取3次,0.22 μm濾膜過(guò)濾后,待上機(jī)。單糖標(biāo)準(zhǔn)品包括葡萄糖、半乳糖、甘露糖、巖藻糖、木糖、鼠李糖、阿拉伯糖、葡萄糖醛酸及半乳糖醛酸,單糖標(biāo)準(zhǔn)品前處理方法與樣品相同。

儀器條件:色譜柱:Agilent Extend C18柱(4.6 mm×250 mm,5 μm);流動(dòng)相:0.1 mol/L pH7.0磷酸鹽緩沖溶液-乙腈82.2∶17.8;流速:1.0 mL/min;進(jìn)樣量:10 μL;柱溫:25 ℃;波長(zhǎng):245 nm。

1.2.3 結(jié)構(gòu)特征的測(cè)定

1.2.3.1 傅里葉變換紅外光譜分析 稱(chēng)取干燥多糖樣品1～2 mg和KBr研磨均勻,壓片,在4000～400 cm-1波長(zhǎng)范圍內(nèi)進(jìn)行紅外光譜掃描,記錄光譜圖。

1.2.3.2 剛果紅實(shí)驗(yàn) 取1.0 mL 2 mg/mL多糖樣品溶液,分別加入3 mL濃度為0.1、0.2、0.3、0.4、0.5 mol/L的NaOH溶液,并加入1.5 mL剛果紅溶液以及0.5 mL蒸餾水,充分混勻后,靜置1 h。運(yùn)用紫外分光光度計(jì)對(duì)反應(yīng)液進(jìn)行200～800 nm全波長(zhǎng)掃描,記錄最大吸收波長(zhǎng),蒸餾水作空白對(duì)照。

1.2.3.3 X-射線(xiàn)衍射分析 多糖的X-射線(xiàn)衍射分析的測(cè)定條件為:Cu輻射、掃描步長(zhǎng)為0.05 °、掃描范圍為2θ=5 °～80 °;管流為25 mA,管壓為35 kV;發(fā)射狹縫(DS)為1 °、接收狹縫(RS)為8 mm,采集后的數(shù)據(jù)經(jīng)MDJ Jade 6.0軟件進(jìn)行分析。

1.2.4 多糖抗氧化活性的測(cè)定

1.2.4.1 對(duì)DPPH·清除活性的測(cè)定 將25 mg的DPPH溶于1 L甲醇中,制備濃度為60 mmol/L的DPPH工作液。取1.0 mL不同濃度樣品溶液加入3.9 mL DPPH工作液,混合均勻,室溫避光反應(yīng)30 min,于517 nm處測(cè)定吸光度[22]。以維生素C作對(duì)照,按下式計(jì)算DPPH·清除率:

式中:A0為蒸餾水代替樣品按上述步驟測(cè)定的吸光度;A1為按上述步驟測(cè)定的多糖樣品的吸光度。

1.2.4.2 對(duì)ABTS+·清除活性的測(cè)定 將7 mmol/L ABTS溶液加入到等體積的2.45 mmol/L 過(guò)硫酸鉀溶液中,室溫黑暗中放置12 h后,用0.1 mol/L pH7.4磷酸緩沖液稀釋,使其在734 nm處的吸光值為0.7±0.02,得ABTS工作液。取1.0 mL不同濃度樣品加入4 mL ABTS工作液,搖勻,于734 nm處測(cè)定吸光度[23]。以維生素C作對(duì)照,按下式計(jì)算對(duì)ABTS+·清除率:

式中:A0為蒸餾水代替樣品按上述步驟測(cè)定的吸光度;A1為按上述步驟測(cè)定的多糖樣品的吸光度;A2為蒸餾水代替ABTS工作液按上述步驟測(cè)定的吸光度。

1.2.4.3 對(duì)·OH清除活性的測(cè)定 取0.5 mL 9 mmol/L的FeSO4溶液和1.0 mL 8.8 mmol/L H2O2溶液混合,使其發(fā)生Fenton反應(yīng),生成·OH。取1 mL不同濃度樣品溶液加入Fenton反應(yīng)體系中,后加入0.1 mL 9 mmol/L水楊酸溶液,混合均勻,37 ℃水浴1 h,于510 nm處測(cè)定吸光度[22]。以維生素C作對(duì)照,按下式計(jì)算·OH清除率:

式中:A0為蒸餾水代替樣品按上述步驟測(cè)定的吸光度;A1為按上述步驟測(cè)定的多糖樣品的吸光度;A2為蒸餾水代替水楊酸溶液按上述步驟測(cè)定的吸光度。

1.2.4.4 對(duì)超氧陰離子清除活性的測(cè)定 取1.0 mL不同濃度樣品溶液和1.0 mL 300 μmol/L NBT溶液混合,加入1.0 mL 936 μmol/L NADH溶液和1 mL 120 μmol/L PMS溶液(溶解于10 mmol/L pH7.4 磷酸緩沖液),室溫放置5 min,于569 nm處測(cè)定吸光度[1]。以維生素C作對(duì)照,按下式計(jì)算超氧陰離子清除率:

式中:A0為蒸餾水代替樣品按上述步驟測(cè)定的吸光度;A1為按上述步驟測(cè)定的多糖樣品的吸光度。

1.3 數(shù)據(jù)處理

2 結(jié)果與分析

2.1 5種食用真菌多糖的化學(xué)組成

5種食用真菌多糖的化學(xué)組成見(jiàn)表1。5種食用真菌多糖經(jīng)5次Sevag法脫蛋白之后均含有蛋白質(zhì),可能是由于Sevag法除去的蛋白為多糖中游離的蛋白質(zhì),一些與糖基結(jié)合的蛋白質(zhì)不易被去除。某些表現(xiàn)出特殊生理活性的多糖中糖醛酸含量較高,而具有糖醛酸結(jié)構(gòu)的多糖一般為植物多糖,所以測(cè)定本研究中5種食用真菌多糖的糖醛酸含量具有極為重要的意義[24]。通過(guò)分析得出5種食用真菌多糖中AAP的糖醛酸含量顯著高于其他4種多糖(P<0.05),其次是TFP,此結(jié)果與吳小燕[25]的研究相比,糖醛酸含量較低,可能是原材料的品種和產(chǎn)地不同導(dǎo)致的。硫酸基含量指多糖糖基所帶硫酸基的個(gè)數(shù),多糖的許多生物活性功能與硫酸基含量有直接關(guān)系[26]。通過(guò)分析得出5種食用真菌多糖中PEP中的硫酸基含量顯著高于其他4種多糖(P<0.05)。

表1 5種食用真菌多糖的化學(xué)組成Table 1 Chemical composition of polysaccharides from five species of edible mushrooms

表2 5種食用真菌多糖的單糖組成Table 2 Monosaccharide composition of polysaccharides from five species of edible mushrooms

2.2 5種食用真菌多糖的單糖組成

5種食用真菌多糖的單糖組成見(jiàn)表2。5種食用真菌多糖均含有葡萄糖、半乳糖、甘露糖和巖藻糖。其中TFP和AAP主要以葡萄糖(28.2%、24.4%)和甘露糖(38.4%、44.4%)為主,還含有少量的木糖、鼠李糖和葡萄糖醛酸,銀耳中還含有20.9%的阿拉伯糖,此結(jié)果與吳振亞和王雪[27-28]的研究結(jié)果一致。PEP、FVP和HEP主要以葡萄糖(51.5%～59.9%)和半乳糖(18.9%～28.4%)為主,還含有少量葡萄糖醛酸,PEP中含有少量的半乳糖醛酸,此結(jié)果與閆晶敏[29]的研究結(jié)果一致。

2.3 結(jié)構(gòu)特征

2.3.1 傅里葉變換紅外光譜分析 由圖1可知,本研究5種食用真菌多糖均具有多糖的特征吸收峰:3400 cm-1附近(3406～3417 cm-1)的寬峰為分子間或者分子內(nèi)O-H伸縮振動(dòng)峰;2930 cm-1附近(2926～2928 cm-1)的吸收峰為C-H的伸縮振動(dòng)峰;1640 cm-1(1632～1641 cm-1)和1400 cm-1(1371～1385 cm-1)附近的吸收峰分別為C=O非對(duì)稱(chēng)伸縮振動(dòng)峰及C-H變形振動(dòng)峰。1100 cm-1(1034～1078 cm-1)附近的吸收峰表明可能存在β-吡喃型糖環(huán)結(jié)構(gòu)[30]。此外,TFP和AAP中還含有1250 cm-1的吸收峰,此峰源于S-O的不對(duì)稱(chēng)伸縮振動(dòng)[31],AAP含有1732 cm-1吸收峰,此吸收峰為酯基-COOR中C=O伸縮振動(dòng)引起的[28]。

圖1 5種食用真菌多糖的紅外光譜圖Fig.1 Infrared spectra of five speciesof edible fungus polysaccharides

2.3.2 剛果紅實(shí)驗(yàn)結(jié)果 有關(guān)多糖生物活性和結(jié)構(gòu)特征的研究發(fā)現(xiàn),二者關(guān)系不僅建立在多糖的一級(jí)結(jié)構(gòu)上,還與多糖分子的空間構(gòu)象有關(guān)[32]。因此本研究通過(guò)剛果紅實(shí)驗(yàn)測(cè)定5種多糖是否具有三螺旋結(jié)構(gòu)。具有三股螺旋結(jié)構(gòu)的多糖會(huì)與剛果紅染色劑形成絡(luò)合物,在堿性條件下,與空白對(duì)照相比,紫外光譜最大吸收波長(zhǎng)會(huì)發(fā)生變化。如果多糖不具有三股螺旋結(jié)構(gòu),其與剛果紅染色劑形成的絡(luò)合物的最大吸收波長(zhǎng)的變化趨勢(shì)會(huì)與空白對(duì)照趨勢(shì)相近。如圖2所示,加入0.1 mol/L NaOH溶液的HEP樣品的光吸收向長(zhǎng)波移動(dòng),表明樣品可與剛果紅形成絡(luò)合物,具有三股螺旋結(jié)構(gòu)。當(dāng)加入的NaOH溶液濃度升高,分子間氫鍵被破壞,三股螺旋結(jié)構(gòu)被破壞[33]。除HEP外,其他4種食用真菌多糖均未與剛果紅形成絡(luò)合物,說(shuō)明除HEP外的4種多糖均不具有三股螺旋結(jié)構(gòu)。

圖2 剛果紅-食用真菌多糖絡(luò)合物紫外光譜最大吸收波長(zhǎng)Fig.2 UV spectrum maximum absorption wavelength ofCongo red-edible fungus polysaccharides complex

2.3.3 X射線(xiàn)衍射結(jié)果 X射線(xiàn)衍射(XRD)是一種測(cè)定高分子聚合物結(jié)晶結(jié)構(gòu)的重要手段,具有直接、方便的優(yōu)點(diǎn)。如圖3可知,在2θ為10 °～80 °范圍內(nèi),5種食用真菌多糖的X射線(xiàn)曲線(xiàn)最高峰都出現(xiàn)22 °附近。經(jīng)分析得出5種食用真菌多糖的結(jié)晶度從大到小分別為:HEP>TFP>AAP>FVP>PEP。白文強(qiáng)[34]的研究發(fā)現(xiàn),經(jīng)離子液體-高壓微射流改性處理后的β-葡聚糖天然的三螺旋構(gòu)象被破壞后,結(jié)晶度降低。因此本實(shí)驗(yàn)結(jié)果可能是由于HEP具有三螺旋結(jié)構(gòu),而其他4種多糖不具有三螺旋結(jié)構(gòu),導(dǎo)致了5種多糖的不同結(jié)晶度。

圖3 5種食用真菌多糖的X射線(xiàn)衍射圖Fig.3 X-ray diffraction spectra offive species of edible fungus polysaccharides

2.4 5種食用真菌多糖抗氧化活性的對(duì)比

2.4.1 DPPH·清除活力的測(cè)定結(jié)果 DPPH為一種暗紫色的大棱柱形晶體,在與抗氧化劑反應(yīng)后,顏色會(huì)由深變淺,吸光值也會(huì)由大變小[35]。由圖4可知,隨著濃度的增加,5種食用真菌多糖(TFP、AAP、PEP、FVP和HEP)對(duì)DPPH·的清除率均增加,在相同濃度條件下,不同食用真菌多糖對(duì)DPPH·的清除率均顯著低于維生素C(P<0.05)。同時(shí)以IC50值衡量5種食用真菌多糖的抗氧化活性強(qiáng)度,發(fā)現(xiàn)5種食用真菌多糖種AAP的DPPH·清除能力顯著高于其他4種多糖(P<0.05),IC50為6.774 mg/mL。

圖4 5種食用真菌多糖對(duì)DPPH·的清除活力Fig.4 Scavenging ability of five species ofedible fungus polysaccharides on DPPH·注:相同濃度不同字母代表組間差異顯著(P<0.05);圖5～圖7同。

2.4.2 ABTS+·清除活力的測(cè)定結(jié)果 ABTS+·是ABTS在過(guò)硫酸鹽的條件下被氧化生成相對(duì)穩(wěn)定的藍(lán)綠色自由基。由于抗氧化劑奪取ABTS+·中的自由基從而使溶液褪色,吸光值相應(yīng)值變低。由圖5可知,隨著濃度的增加,5種食用真菌多糖(TFP、AAP、PEP、FVP和HEP)對(duì)ABTS+·的清除率均增加,在相同濃度條件下,不同食用真菌多糖對(duì)ABTS+·的清除率均顯著低于維生素C(P<0.05)。AAP的ABTS+·清除能力顯著高于其他4種多糖(P<0.05),IC50為2.349 mg/mL。AAP具有較高的DPPH·清除活力和ABTS+·清除活力可能是多糖中糖醛酸含量導(dǎo)致,AAP的糖醛酸含量顯著高于其他4種多糖(P<0.05),有研究報(bào)道,糖醛酸含量和自由基清除活力呈正相關(guān)[36]。此外,Sun等[37]的研究結(jié)果顯示,糖醛酸含量越高的黑木耳子實(shí)體多糖抗清除自由基的能力越強(qiáng)。

圖5 5種食用真菌多糖對(duì)ABTS+·的清除率Fig.5 Scavenging ability of five species ofedible fungus polysaccharides on ABTS+·

2.4.3 ·OH清除活力的測(cè)定結(jié)果 ·OH是一種很強(qiáng)大的氧化劑,它幾乎能與所有的生物分子(如蛋白質(zhì)、脂類(lèi)和碳水化合物)發(fā)生反應(yīng),產(chǎn)生的氧化應(yīng)激可以導(dǎo)致多種疾病和退化[38]。由圖6可知,隨著濃度的增加,5種食用真菌多糖對(duì)·OH的清除率均增加,在相同濃度條件下,不同食用真菌多糖對(duì)·OH的清除率均顯著低于維生素C(P<0.05)。PEP的·OH清除能力高于其他4種多糖,IC50為5.484 mg/mL。這種現(xiàn)象可能是由于多糖中硫酸基含量不同導(dǎo)致,據(jù)Guo等[39]報(bào)道,·OH清除率與樣品中氨基酸基團(tuán)數(shù)量有關(guān),本文的實(shí)驗(yàn)結(jié)果中PEP的蛋白質(zhì)含量略高于其他4種多糖,可能是因?yàn)槠渚哂休^多的氨基酸基團(tuán),進(jìn)而使PEP的·OH清除活力高于其他4種多糖。

圖6 5種食用真菌多糖對(duì)·OH的清除活力Fig.6 Scavenging ability of five species ofedible fungus polysaccharides on ·OH

2.4.4 超氧陰離子清除活力的測(cè)定結(jié)果 超氧陰離子是一種活性氧,是在生物體內(nèi)被生產(chǎn)的第一個(gè)氧自由基,可以引發(fā)一系列體內(nèi)自由基的產(chǎn)生,進(jìn)而對(duì)機(jī)體產(chǎn)生危害[40]。由圖7可知,隨著濃度的增加,5種食用真菌多糖對(duì)超氧陰離子的清除率均增加,在相同濃度條件下,不同食用真菌多糖對(duì)超氧陰離子的清除率均顯著低于維生素C(P<0.05)。HEP對(duì)超氧陰離子的清除活力顯著強(qiáng)于其他4種多糖(P<0.05),IC50為3.327 mg/mL。這種現(xiàn)象可能是由5種多糖的空間構(gòu)象不同導(dǎo)致的,由XRD結(jié)果和剛果紅實(shí)驗(yàn)結(jié)果可知,HEP具有三螺旋結(jié)構(gòu)且具有更好的空間構(gòu)象。Zhang等[41]的研究發(fā)現(xiàn),具有三股螺旋結(jié)構(gòu)的香菇多糖的抗腫瘤活性明顯高于單股螺旋多糖,且螺旋鏈一旦破壞,抗腫瘤活性會(huì)明顯下降。因此多糖的三螺旋結(jié)構(gòu)可能會(huì)影響多糖的生物活性,推測(cè)HEP較高的抗氧化能力可能與其具有三螺旋結(jié)構(gòu)有關(guān)。

圖7 5種食用真菌多糖對(duì)超氧陰離子的清除率Fig.7 Scavenging ability of five species ofedible fungus polysaccharides on superoxide anion radical

2.5 5種食用真菌多糖組分與抗氧化活性的相關(guān)性分析

多糖的生物活性受很多因素影響,包括化學(xué)成分、結(jié)構(gòu)等,提取方法也會(huì)對(duì)多糖的生物活性產(chǎn)生影響[42]。因此將5種食用真菌多糖的化學(xué)組成及單糖組成與抗氧化活性(IC50)進(jìn)行Pearson相關(guān)性分析以期探索兩者之間的構(gòu)效關(guān)系。

由圖8可知,鼠李糖、木糖和阿拉伯糖含量對(duì)抗氧化活性均沒(méi)有顯著影響。對(duì)ABTS+·的IC50值影響較為顯著(P<0.05)的為糖醛酸和葡萄糖醛酸含量,R2分別為-0.79和-0.82,此結(jié)果與2.4.2具有一致性,除了此之外,巖藻糖、甘露糖和半乳糖的含量也對(duì)多糖的ABTS+·清除活力有影響。大部分多糖的組成成分都對(duì)DPPH·的IC50值有顯著影響(P<0.05),其中較為顯著(P<0.05)的影響因素為糖醛酸和葡萄糖醛酸的含量,R2分別為-0.85和-0.84,其次為半乳糖和硫酸基的含量,且均呈正相關(guān),R2分別為0.72和0.66。此外伯繼芳等[16]的研究也發(fā)現(xiàn)硫酸化修飾后的杏鮑菇多糖與未修飾的杏鮑菇多糖相比,對(duì)DPPH·的清除效果相對(duì)較差,這可能是-OSO3H團(tuán)未能激活異頭碳上的氫原子所導(dǎo)致的[43]。5種多糖的蛋白質(zhì)、葡萄糖和甘露糖含量對(duì)多糖的·OH清除活力有顯著影響(P<0.05),其中蛋白質(zhì)和葡萄糖含量與·OH的IC50值呈負(fù)相關(guān),R2分別為-0.56和-0.52,甘露糖含量和·OH清除活力呈正相關(guān),這與2.4.3的結(jié)果一致,Lei等[42]通過(guò)對(duì)比由一種多毛菌發(fā)酵液產(chǎn)生的胞內(nèi)多糖和胞外多糖的·OH清除活力和單糖組成,也發(fā)現(xiàn)多糖的葡萄糖和甘露糖含量影響多糖的·OH清除活力。5種多糖的巖藻糖含量和多糖的超氧陰離子的IC50值呈正相關(guān),R2為0.52。通過(guò)Pearson相關(guān)性分析分析了5種多糖的化學(xué)組成分析與抗氧化能力,發(fā)現(xiàn)了食用真菌多糖具有的抗氧化能力與其化學(xué)組成相關(guān),但是是否所有食用真菌多糖的上述組成均影響其抗氧化活力,還需要大量食用真菌多糖樣本進(jìn)一步驗(yàn)證。

圖8 5種食用真菌多糖組分與抗氧化活性的相關(guān)性分析Fig.8 Correlation of antioxidantactivities with molecular properties注:有數(shù)字標(biāo)識(shí)代表抗氧化活性IC50值與組分含量顯著相關(guān)(P<0.05),圖中顯示值代表Pearson 相關(guān)性值R2，+表示正相關(guān)，-表示負(fù)相關(guān)。

3 結(jié)論

本研究提取了5種食用真菌多糖,測(cè)定了它們的組成、結(jié)構(gòu)及抗氧化活性,并對(duì)5種多糖的化學(xué)組成與其抗氧化活性進(jìn)行Pearson相關(guān)性分析。結(jié)果顯示,5種多糖均由大量葡萄糖、半乳糖和甘露糖組成,且AAP含有較多糖醛酸,PEP含有較多蛋白質(zhì)。結(jié)構(gòu)測(cè)定結(jié)果表明,5種食用真菌多糖均含有多糖特征峰,HEP具有三螺旋結(jié)構(gòu)且結(jié)晶度顯著高于其他4種多糖(P<0.05)。5種食用真菌多糖均具有抗氧化活性,可作為潛在的天然抗氧化劑應(yīng)用于藥品和食品工業(yè)中。經(jīng)Pearson分析后發(fā)現(xiàn)多糖的各組分含量與其抗氧化活性相關(guān),但是是否所有食用真菌多糖的組成均影響其抗氧化活力,還需要大量食用真菌多糖樣本進(jìn)一步驗(yàn)證。