羊肚菌多糖的提取及含量測定

辛青霞， 蘆永昌*， 趙 英， 祁海紅

（1.青海民族大學藥學院，青海西寧810007； 2.青海省青藏高原植物資源化學研究重點實驗室，青海西寧810007；3.青海省藥物分析重點實驗室，青海西寧810007）

羊肚菌（Morehella esculenta （L.）Pers）又稱羊肚菜、羊肚蘑，因其菌蓋表面生有許多小凹坑，外觀極似羊肚而得名.羊肚菌隸屬于子囊菌亞門（Asco-mycotina）、盤菌綱（Discomycetes）、盤菌目（Pezizales）、羊肚菌科（Morchellaceae）、羊肚菌屬（Morchella）［1］，營養(yǎng)豐富，是一類大型的食藥用真菌.羊肚菌性平，味甘寒，無毒；有益腸胃、助消化、化痰理氣、補腎壯陽、補腦提神、強身健體、預防感冒和增強人體免疫力等功效［2］.羊肚菌最早記載于《本草綱目》，中醫(yī)認為羊肚菌具有化痰理氣、補腎、壯陽、補腦和提神的功效［3］.羊肚菌多糖是其主要藥用有效成分，有能抑制腫瘤細胞生長、增強機體免疫功能、降血脂和抗菌等功效.四百年來，人們從記載、采食到研究其分布、分類、生態(tài)、栽培、化學成分、保健品和發(fā)酵等方面［4-7］，獲得了突破性的進展.20世紀60年代成功發(fā)酵羊肚菌菌絲體，美國20世紀80年代首次室內(nèi)羊肚菌子實體栽培成功，引起了許多科學家和商界人士對羊肚菌的關注和興趣.20世紀90年代報道了羊肚菌生活史細胞學研究成果［8］.近年，隨著分子生物學的興起，開展了羊肚菌分子分類學的研究，逐漸解決了羊肚菌屬的分類方面的爭議［9-10］.羊肚菌的形態(tài)分類：根據(jù)英國真菌索引數(shù)據(jù)庫提供的最新資料，羊肚菌屬下的分類名稱已達313個（含種、亞種和變種等），這些名稱主要由歐美標本發(fā)表為依據(jù)［11-13］.環(huán)境和氣候等外界條件的變化會導致羊肚菌子囊果的形狀、大小和顏色的改變，同物異名和異物同名的現(xiàn)象嚴重，張冠李戴的名稱錯用普遍［14-16］.有人將羊肚菌屬分為3個大類：黑色羊肚菌類、黃色羊肚菌類和半開羊肚菌類［17］.為深入研究該屬植物，探究其有效成分，本實驗建立了紫外分光光度法測定羊肚菌中多糖含量的方法，為該屬藥材的開發(fā)利用及質(zhì)量控制提供了一定的依據(jù).

1 實驗方法

1.1 材料羊肚菌，于2015年6月青海省互助縣北山林場采集，由青海民族大學毛繼祖教授鑒定.

1.2 實驗儀器與設備LC-10AT型高效液相色譜儀（日本島津），TSKgel G3000 PWXL（7.8 mm I.D.×30 cm）（日本東曹株式會社），Mettler Toledo AL104分析天平（瑞士Mettler-Toledo公司），Anke TGL-16G高速離心機（上海安亭科學儀器廠），Rotavapor R-3旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀（瑞士BUCHI公司），F(xiàn)DU-1100型冷凍干燥機（EYELA東京理化器械株式會社），90-1雙向磁力攪拌器（上海振榮科學儀器有限公司），Milli-Q Academic A10超純水系統(tǒng)（美國Millipore公司），BSZ-100自動部分收集器（上海滬西分析儀器廠有限公司），HL-2恒流泵（上海滬西分析儀器廠有限公司），722分光光度計（上海精密科學儀器有限公司），MD34透析袋（透析相對分子質(zhì)量：3 500 D）（美國Gentihold公司）.

1.3 試劑TOYOPEARL DEAE-650M 填料，SepharoseTM CL-6B填料，Sephacryl S-200填料.苯酚（分析純）（天津省永達化學試劑有限公司），硫酸（分析純）（國藥集團化學試劑有限公司），氯化鈉注射液（湖南科倫制藥有限公司），水（自制三重蒸餾水）.

2 實驗方法及步驟

2.1 羊肚菌子實體多糖的提取取陰干后的羊肚菌4.0 kg，粉碎后過20目篩，水料比5∶1提取羊肚菌多糖，60℃超聲波提取3次，每次2 h，濾布過濾并收集濾液，濾液于6 000 rpm離心15 min，離心后取上清液合并，用旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀濃縮至200 mL.

2.2 羊肚菌多糖子實體醇沉往已濃縮的多糖溶液中緩慢加入5倍體積的95%乙醇，同時用玻璃棒攪動，使多糖均勻沉淀，至混合液中乙醇濃度約為80%，于4℃冰箱中放置10 h后，將混合液轉(zhuǎn)移至離心管，6 000 r／min 離心 20 min，棄去上清液，向所得多糖沉淀加95%乙醇，重復以上步驟2次后，加蒸餾水將沉淀全部溶解，冷凍干燥.

2.3 羊肚菌子實體多糖脫蛋白Sevag法脫蛋白主要是根據(jù)蛋白質(zhì)在氯仿等有機溶劑中容易變性的特點，從而使蛋白質(zhì)變性成膠狀，使其存留在氯仿和水交接面，最終用離心法除去變性層.Sevag法脫蛋白：取上述“2.2”中冷凍干燥后的多糖樣品，加蒸餾水至100 mL溶解混勻，將多糖溶液與Sevag試劑按照體積比4∶1進行混合，磁力攪拌器攪拌30 min 后，轉(zhuǎn)入離心管，6 000 r／min 離心 20 min.混合液共分為3層，收集上層多糖溶液，去除中間層變性蛋白和下層有機溶劑，按照上述步驟重復操作，直至無變性蛋白為止.將4倍95%乙醇緩慢加入脫蛋白后的多糖溶液，并按照2.2中的步驟進行醇沉，醇沉離心后，加蒸餾水將沉淀全部溶解，冷凍干燥.活性炭酸性條件下脫色效果較堿性條件下好，本實驗稱取羊肚菌多樣品糖12.5 g，加入2%的活性炭，pH調(diào)節(jié)至6，在50℃條件下脫色60 min.脫色完成后，布氏漏斗過濾至濾液澄清，冷凍干燥，最終得到羊肚菌子實體粗多糖干品（MEWP），備用.

2.4 羊肚菌子實體多糖的離子交換柱層析DEAE-650M填料處理：取250.0 g DEAE-650M型號的離子交換填料，加入蒸餾水，通過攪拌棒攪拌靜置，去除上層懸浮液中的小顆粒，重復2～3次，直至懸浮液不再渾濁.將1.0 mol／L NaCl溶于50.0 mmol／L磷酸鹽中，利用緩沖液平衡填料，緩沖液平衡完后，用蒸餾水反復洗滌至中性.使用真空干燥器將填料進行脫氣處理.經(jīng)過處理的DEAE-650M裝入2.2 cm×80 cm層析柱中，裝柱過程中避免氣泡產(chǎn)生，利用恒流泵泵送蒸餾水，裝柱完成后，調(diào)整流速為0.5 mL／min，流速穩(wěn)定后用蒸餾水洗脫約20 h，直至柱床穩(wěn)定.

羊肚菌多糖樣品DEAE-650M離子交換柱：層析，精密稱取羊肚菌子實體粗多糖干品（MEWP）1.529 7 g，加入蒸餾水，配制成 51.0 mg／mL 的粗多糖溶液，經(jīng)DEAE-650M離子交換柱層析，依次用蒸餾水和 0.1、0.3、0.5、0.7 mol／L NaCl溶液及 0.1、0.3、0.5 mol／L NaOH 溶液洗脫，自動部分收集器收集，6 mL／管，苯酚-硫酸法跟蹤檢測，以A490為縱坐標，洗脫體積為橫坐標，繪制洗脫曲線，并按峰收集.將收集到的羊肚菌子實體多糖溶液濃縮后用MD34透析袋蒸餾水透析至少48 h，冷凍干燥，得到初步純化的6個組分，羊肚菌子實體多糖MEWPH2O、MEWP-0.1、MEWP-0.3、MEWP-0.5、MEWP-0.7和MEWP-0.3 NaOH，計算各組分多糖得率，為了后續(xù)多糖制備工作，重復以上操作制備3次.

2.5 羊肚菌子實體多糖樣品的分析及制備將多糖樣品Sepharose CL-6B進行凝膠柱層析分析，最后用苯酚-硫酸法檢測，繪制洗脫曲線圖，并按峰收集.最后進行多糖樣品Sepharose CL-6B凝膠柱層析制備：稱取多糖得率較大的MEWP-H2O組分，配置成質(zhì)量濃度為50.2 mg／mL的多糖溶液，上樣5 mL，自動部分收集器收集，每管溶液稀釋20倍，苯酚-硫酸法檢測，繪制洗脫曲線圖，并按峰收集.重復上樣6次，收集到的羊肚菌子實體多糖溶液濃縮至適當體積，用MD34透析袋蒸餾水透析至少48 h，冷凍干燥后進一步純化羊肚菌子實體多糖.

將多糖樣品Sephacryl S-200凝膠柱層析分析，繪制洗脫曲線圖，并按峰收集.最后還是制備多糖樣品Sephacryl S-200：將Sephacryl S-200凝膠裝入 2.5 cm ×100 cm 層析柱中，以 0.70 mL／min進行裝柱，0.60 mL／min 0.9%生理鹽水洗脫平衡，平衡后流速為0.41 mL／min.稱取多糖得率較大的MEWP-H2O-Ⅱ組分，配置成質(zhì)量濃度為40.1 mg／mL的多糖溶液，上樣20 mL，自動部分收集器收集，18 min／管，每管溶液稀釋20倍，苯酚-硫酸法檢測，繪制洗脫曲線圖，并按峰收集.將收集到的羊肚菌子實體多糖溶液濃縮至適當體積，用MD34透析袋蒸餾水透析至少48 h，冷凍干燥得進一步純化羊肚菌子實體多糖.

2.6 高效凝膠滲透色譜法（HPGPC）測定多糖的相對分子質(zhì)量和均一性

2.6.1 TSK-Gel G3000PWXLd 的相對分子質(zhì)量標準曲線繪制 采用島津LC-10AT型高效液相色譜儀，TSKgel G3000 PWXL（7.8 mm I.D.×30 cm）色譜柱，柱溫40℃，流動相為0.9%NaCl溶液，流速為0.6 mL／min，進樣量20 μL，檢測波長280 nm.由于多糖樣品相對分子質(zhì)量的大小與其在凝膠柱上的洗脫體積密切相關，且在一定分子質(zhì)量范圍內(nèi)，其有效分配系數(shù)Kav（分離化合物在內(nèi)水和外水體積中的比例關系）與相對分子質(zhì)量對數(shù)lg Mw呈線性關系.因此，可以選擇不同相對分子質(zhì)量的標準葡聚糖，分次上樣，并分析出每種標準品的洗脫體積.其中，色譜柱的 Vt＝11.24 mL，Vo＝5.29 mL，根據(jù)（1）式計算Kav，以有效分配系數(shù)Kav為縱坐標，lg Mw為橫坐標繪制標準曲線.

其中，Ve為待測樣品的洗脫體積，Vo為 TSK-Gel G3000PWXL色譜柱的外水體積，Vt為 TSK-Gel G3000PWXL色譜柱的總體積.

2.6.2 多糖樣品相對分子質(zhì)量及均一性測定 將以上需要測定的多糖樣品，配置成約為6.0 mg／mL的溶液，過0.22μm濾膜，檢測分析.根據(jù)各多糖樣品的洗脫體積Ve，對照色譜柱相對分子質(zhì)量標準曲線，確定多糖樣品相對分子質(zhì)量及觀察各組分的均一性.

2.7 羊肚菌子實體多糖的離子交換柱層析結(jié)果羊肚菌子實體粗多糖經(jīng)過DEAE-650M離子交換柱層析，用不同濃度的NaCl溶液和NaOH溶液進行離子交換柱層析洗脫，同時苯酚-硫酸法跟蹤檢測各個組分多糖含量，以A490為縱坐標，洗脫體積為橫坐標，繪制洗脫曲線，并按峰收集，結(jié)果見圖1.分別得到由蒸餾水和 0.1、0.3、0.5、0.7 mol／L NaCl及 0.3 mol／L NaOH溶液洗脫下的6個多糖組分：MEWP-H2O、MEWP-0.1、MEWP-0.3、MEWP-0.5、MEWP-0.7、MEWP-0.3 NaOH.多糖含量分別為上樣量的27.46%、5.66%、12.21%、5.20%、1.56%和0.25%.

2.8 羊肚菌子實體多糖Sepharose CL-6B凝膠柱層析結(jié)果由于經(jīng)DEAE-650M離子交換柱層析分離的各多糖組分含量有較大差異，所以本文針對 MEWP-H2O、MEWP-0.1、MEWP-0.3 和MEWP-0.5的4個組分進行凝膠柱層析分離純化研究.將4種組分分別上樣后，0.9%NaCl溶液0.35 mL／min進行洗脫，以A490為縱坐標，洗脫體積為橫坐標，繪制洗脫曲線并按峰收集，結(jié)果見圖2和圖3.

圖1 羊肚菌子實體粗多糖離子交換柱層析洗脫曲線Fig.1 Elution curve of DEAE-650M column chromatography of MEWP

圖2 MEWP-H 2O CL-6B凝膠柱層析洗脫曲線Fig.2 Elution curve of Sepharose CL-6B column chromatography of MEWP-H 2O

圖3 MEWP-0.1、MEWP-0.3、MEWP-0.5 CL-6B凝膠柱層析洗脫曲線Fig.3 Elution curve of Sepharose CL-6B column chromatography of MEWP-0.1，MEWP-0.3 and MEWP-0.5

由于MEWP-H2O上樣濃度僅為另外3種多糖組分的1／2，由圖2和圖3可知，MEWP-H2O吸光度值明顯高于另外3個組分，該組分多糖樣品相對分子質(zhì)量集中，且多糖含量較其他3組分高，可看出MEWP-H2O是由不同多糖組成的，因此，主要針對MEWP-H2O樣品進行進一步分離純化制備.

2.8.1 羊肚菌子實體多糖Sepharose CL-6B凝膠柱層析及制備結(jié)果 將以上所述MEWP-H2O組分進行Sepharose CL-6B層析柱制備，將其上樣后，0.9%NaCl溶液 0.35 mL／min 進行洗脫，稀釋20倍后，以A為縱坐標，洗脫體積為橫坐標，繪制洗脫曲線并按峰收集，結(jié)果見圖4.

圖4 MEWP-H 2 O CL-6B凝膠柱層析洗脫曲線Fig.4 Elution curve of Sepharose CL-6B column chromatography of MEWP-H 2O

根據(jù)吸光度按峰收集，可得到洗脫體積為91.0 ～112.0 mL 的 MEWP-H2O- Ⅰ組分（70.82 mg）和洗脫體積為 115.5 ～175.0 mL 的組分MEWP-H2O-Ⅱ（868.58 mg），得率分別為4.72%和 57.91%.

羊肚菌子實體多糖進行Sephacryl S-200凝膠柱層析分析及制備結(jié)果：還是針對含量較多MEWPH2O-Ⅱ的組分進行凝膠柱層析分離純化研究.其余與上述羊肚菌子實體多糖Sepharose CL-6B凝膠柱層析制備方法一致，以A為縱坐標，洗脫體積為橫坐標，繪制洗脫曲線并按峰收集，結(jié)果見圖5.

圖5 MEWP-H 2 O-Ⅱ Sephacryl S-200凝膠柱層析洗脫曲線Fig.5 Elution curve of Sephacryl S-200 column chromatography of MEWP-H 2O-Ⅱ

如圖5所示，按照吸光度可將其分為3個組分：MEWP-H2O-Ⅱa（22.40 mg）、MEWP-H2O-Ⅱb（313.47 mg）和 MEWP-H2O-Ⅱc（274.52 mg），得率分別為：2.80%、39.18%和34.32%.最后對其進行相對分子質(zhì)量及均一性檢測.

2.8.2 HPGPC測定多糖的相對分子質(zhì)量和均一性結(jié)果 TSK-Gel G3000PWXL相對分子質(zhì)量的標準曲線：標準葡聚糖相對分子質(zhì)量Mw及其洗脫體積Ve見表1，TSK-Gel G3000PWXL 色譜柱總體積Vt＝13.234 0 mL，外水體積V0＝6.049 0 mL，根據(jù)公式計算Kav＝Ve-V0／Vt-V0，以 Kav為縱坐標，lg Mi為橫坐標繪制標準曲線，見圖6，得回歸方程 Kav＝-0.189 7 lg Mi＋1.039，r＝0.996 3.

表1 TSK-Gel G3000PWXL色譜柱的標準葡聚糖分子量、洗脫體積及有效分配系數(shù)Tab.1 Molecular weights，elution volumes and kav of standard dextrans on TSK-Gel G3000PWXL

圖6 TSK-Gel G3000PWXL相對分子質(zhì)量的標準曲線Fig.6 Molecular weight standard curve of TSK-Gel G3000PWXL

TSK-Gel G3000PWXL多糖樣品相對分子質(zhì)量及均一性測定結(jié)果：將上述MEWP-H2O-Ⅱa、MEWP-H2O-Ⅱb及MEWP-H2O-Ⅱc多糖組分分別配制成質(zhì)量濃度為 5.9、6.1 及 5.7 mg／mL溶液，使樣品充分溶解，過0.22μm濾膜，高效液相色譜檢測，結(jié)果如圖7.

圖7 MEWP-H 2 O-Ⅱa、MEWP-H 2 O-Ⅱb及MEWP-H 2 O-Ⅱc色譜圖Fig.7 Chromatogram of MEWP-H 2O-Ⅱa，MEWP-H 2 O-Ⅱb and MEWP-H 2 O-Ⅱ

根據(jù) 2.6.1 中公式 Kav＝（Ve-V0）／（Vt-V0）計算相應Kav值，再根據(jù)TSK-Gel G3000PWXL相對分子質(zhì)量的標準曲線公式可計算出lg Mi，記錄以上3組色譜峰的各級分保留時間及相應峰高Hi，分別積分計算出3個多糖樣品的數(shù)均相對分子質(zhì)量Mn及重均相對分子質(zhì)量Mw，從而計算出可以衡量其相對分子質(zhì)量均一性的多分散系數(shù)D（Mw／Mn）.經(jīng)積分計算后得MEWP-H2O-Ⅱa數(shù)均相對分子質(zhì)量Mn為78.11 kD，重均相對分子質(zhì)量Mw為 91.68 kD，多分散系數(shù) D 為 1.17；MEWPH2O-Ⅱb的 Mn＝27.21 kD，Mw＝33.93 kD，D＝1.25，及 MEWP-H2O-Ⅱc的 Mn＝7.14 kD，Mw＝9.99 kD，D＝1.40.根據(jù)色譜圖7 可看出，MEWP-H2O-Ⅱa為一組對稱峰，MEWP-H2O-Ⅱb與MEWP-H2O-Ⅱc均為一組單一對稱峰.且根據(jù)多分散系數(shù)均小于2.50，可知以上3個多糖組分均為高純度多糖.

3 結(jié)果與討論

3.1 結(jié)果羊肚菌子實體經(jīng)超聲波提取法、乙醇沉淀、Sevag法脫蛋白和活性炭脫色后得到粗多糖（MEWP），得率約1.87%，呈土黃色.羊肚菌粗多糖經(jīng)DEAE-650M離子交換柱層析，進一步分離，根據(jù)不同多糖組分具不同電荷排列方式及相對分子質(zhì)量，分為 MEWP-H2O、MEWP-0.1、MEWP-0.3、MEWP-0.5、MEWP-0.7、MEWP-0.3 NaOH 6個多糖組分.根據(jù)各多糖組分的含量，選取含量最高的MEWP-H2O多糖進行進一步的分離純化，利用Sepharose CL-6B凝膠柱層析得MEWPH2O-Ⅰ組分及MEWP-H2O-Ⅱ組分，得率為分別為4.72%及57.91%.針對 MEWP-H2O-Ⅱ組分進行Sephacryl S-200凝膠柱層析、蒸餾水透析等方法純化，最終分離純化得到3個多糖組分，即MEWP-H2O- Ⅱa（22.40 mg）、MEWP-H2O-Ⅱb（313.47 mg）、MEWP-H2O- Ⅱc（274.52 mg），得率分別為 2.80%、39.18%和 34.32%.

3.2 討論在對羊肚菌子實體提取過程中，本實驗只利用不帶電荷的蒸餾水進行超聲波提取，未進行酸性水溶液或堿性水溶液提取，因此，在DEAE-650M離子交換柱層析分離時，用蒸餾水洗脫下的多糖組分高于其他帶電荷組分.

在利用Sepharose CL-6B及Sephacryl S-200凝膠柱層析進行分離多糖時，為確定所分離多糖在其相應的分離相對分子質(zhì)量范圍內(nèi)，需利用藍葡聚糖標準品、葡萄糖標準品及與待測多糖相對分子質(zhì)量相近葡聚糖標準品進行預實驗，保證待測多糖在凝膠柱層析分析的合適分離區(qū)間內(nèi).

由于多糖這類高聚物的相對分子質(zhì)量具有分散性，對于這種性質(zhì)，可以描述為：檢測出其某種形式的相對分子質(zhì)量分布曲線，一般為直接測定其平均相對分子質(zhì)量.其中，以數(shù)量為統(tǒng)計權重的為數(shù)均相對分子質(zhì)量，以重量為統(tǒng)計權重的為重均相對分子質(zhì)量.對于一般合成聚合物，可以看成是若干同系物的混合物，其相對分子質(zhì)量可看作是連續(xù)分布的.因此，本文在測定相對分子質(zhì)量時，通過積分計算出多糖的數(shù)均相對分子質(zhì)量及重均相對分子質(zhì)量來進行表達.