科研進展 | 上海農科院食用菌所在微波降解制備靈芝β-葡寡糖及其結構解析和免疫活性構效關系研究中取得重要進展

發布時間：2022-09-14

近期，食用菌所加工團隊在國際化學領域TOP期刊《International Journal of Biological Macromolecules》（影響因子：8.025）上發表了題為“Microwave-assisted degradation of β-D-glucan from Ganoderma lucidum and the structural and immunoregulatory properties of oligosaccharide fractions”的研究論文。

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靈芝是我國著名的藥用真菌，具有廣泛的藥理作用和極低的毒性，在功能食品和藥品領域已有大量應用。多糖是靈芝的主要活性成分之一，尤其是β-葡聚糖，在機體免疫功能調節和抗腫瘤等方面效果顯著。團隊前期已篩選獲得了富含β-葡聚糖的靈芝品種，并發明了大量制備獲得高純度β-葡聚糖的專利技術【ZL201510727866.7】，解決了靈芝β-葡聚糖的規模化制備難題。結構鑒定結果表明該多糖重均分子量為242萬，是以β-(1→3)-糖苷鍵連接為主連、β-(1→6)糖苷鍵連接為支鏈且支鏈與主鏈的比例為1:3的高分子葡聚糖。然而分子量大、溶解性差、黏度大等特點影響了其進一步的開發利用。因此，基于靈芝β-葡聚糖的結構特點，選擇高效降解技術對其進行可控降解及結構片段的分離純化，建立靈芝β-葡聚糖降解產物的結構單元庫，并明確其與免疫活性間的構效關系，可為靈芝β-葡聚糖的深入開發應用奠定基礎。

本研究以靈芝β-(1→3,1→6)-葡聚糖為研究對象，以降解率和降解產物寡糖種類為目標系統優化了微波法降解β-葡聚糖制備靈芝β-葡寡糖的工藝參數，明確5 mg/mL的靈芝β-葡聚糖水溶液在溫度為140 ℃條件下微波降解處理40 min，所得產物的降解率高達98%以上，主要降解產物的聚合度為2-24。采用逐級醇沉法從降解產物中分離得到了4個組分，按聚合度分布由低到高依次命名為F1（DP2-8）、F2（DP6-19）、F3（DP8-24）、F4（high DPs），采用HPAEC-PAD-MS/MS技術對F1中主要寡糖組分結構進行解析，發現其主要是包含不同聚合度的以β-(1→3)-糖苷鍵連接主鏈的葡寡糖，各組分帶有不同比例β-(1→6)-糖苷鍵連接。NMR分析F1-F4組分中β-(1→3)-葡萄糖殘基與β-(1→6)-葡萄糖殘基的平均比值發現，隨著組分聚合度的增加，β-(1→3)-葡萄糖殘基比例由F1組分中的2.01:1上升到F4組分中的3.29:1。SPR表面等離子共振分子互作分析（Surface plasmon resonance）結果顯示各組分與Dectin-1受體蛋白結合能力隨聚合度和糖殘基比例的變化而有所不同，F4組分與Dectin-1受體結合能力最強，且可以通過與Dectin-1受體結合激活NF-κB途徑來發揮增強免疫功能。本研究為靈芝β-葡寡糖活性片段的制備及構效關系研究奠定基礎。