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刺糖多糖的分离纯化与基础结构分析



全 文 :基金项目:新疆维吾尔自治区高校科研计划项目(XJEDU2009S49);新疆医科大学科研创新基金(2007214)
作者简介:菅丽君(1987-),女,硕士,助理工程师,研究方向:食品质量监测。
通信作者:常军民,男,博士,教授,硕士生导师,研究方向:天然药物的研究与开发,E-mail:cjmcjn2471@yahoo.com.cn。
刺糖多糖的分离纯化与基础结构分析
菅丽君1,常军民2,李改茹2,程江南3
(1新疆产品质量监督检验研究院,乌鲁木齐 830002;2新疆医科大学药学院,乌鲁木齐 830011;3新疆药物研究所,乌鲁木齐 830004)
摘要:目的 分离纯化刺糖多糖,并对刺糖多糖的结构进行基础性分析。方法 采用水提醇沉法提取刺糖
多糖,联合使用大孔吸附树脂、纤维素和葡聚糖凝胶柱色谱对刺糖多糖进行分离纯化,采用凝胶过滤法测定其纯度
和相对分子量,气相色谱法分析其单糖组成,对含量较高的刺糖多糖组分进行部分酸水解、高碘酸氧化和Smith降
解分析。结果 经分离纯化得到11个精制多糖组分,相对分子量为2~10kDa,单糖组成多为鼠李糖、阿拉伯糖、
甘露糖、葡萄糖和半乳糖。AP1-3的主链单糖残基为鼠李糖、甘露糖和半乳糖,末端残基和分支单糖残基为葡萄
糖;AP2-3的主链单糖残基为鼠李糖、阿拉伯糖、葡萄糖和半乳糖,末端残基和分支单糖残基为鼠李糖、阿拉伯糖和
甘露糖。结论 采取的分离纯化方法切实可行。经结构分析可知刺糖多糖各组分多为有分枝的杂多糖。
关键词:刺糖;多糖;分离纯化;结构分析
中图分类号:R917  文献标识码:A  文章编号:1009-5551(2013)04-0460-04
Isolation,purification and basic structural elucidation of
polysaccharide from Alhagi-honey
JIAN Li-jun1,CHANG Jun-min2,LI Gai-ru2,CHENG Jiang-nan3
(1 Xinjiang Uygur Autonomous Region Product Quality Supervision and Inspection Institute,
Urumqi 830002,China;2 College of Pharmacy,Xinjiang Medical University,Urumqi,830011,China;
3 Xinjiang Institute of Materia Medica,Urumqi 830004,China)
Abstract:Objective To isolate,purify the polysaccharide from Alhagi-honey and clarify its basic chemical
structure.Methods:Method of water extracting-alcohol precipitating was applied to extract polysaccharide
from Alhagi-honey.Macroporous adsorption resin chromatography,DEAE celulose chromatography and
Sephadex gel chromatography were applied to fractionalize and purify the polysaccharide.The homogeneity
and molecular weight of the polysaccharides were determined by Gel filtration.The monosaccharide com-
positions of the polysaccharides were identified by Gas chromatography(GC).Partial hydrolysis with
acid,periodate oxidation and smith degradation were used to analyze the chemical structure of polysaccha-
ride fractions which is of high content in alhagi-honey.Results 11Polysaccharide fractions were gotten
 第36卷 第4期 新 疆 医 科 大 学 学 报 Vol.36 No.4
 2013年4月 Journal of Xinjiang Medical University Apr.2013
from Alhagi-honey.The results show that they were homogeneous polysaccharides and the molecular
weights were between 2kDa and 100kDa.They were composed of rhamnose,arabinose,mannose,glu-
cose and galactose.The main chain of AP1-3is mainly made up of rhamnose,mannose,and galactose.
The side chain is composed of glucose;The main chain of AP2-3is mainly made up of rhamnose,arabi-
nose,glucose and galactose.The side chain is composed of rhamnose,arabinose and mannose.Conclusion
 It have been proved that the eleven polysaccharide fractions were pure and homogeneous,so the methods
we have used to isolate and purify polysaeeharides were feasible and workable.Structural elucidation show
that most of Alhagi-honey polysaccharide fractions were heteropolysaccharide.
Key words:alhagi-honey;polysaccharide;isolation and purification;structural elucidation
    刺 糖 (Alhagi-honey)为 豆 科 植 物 骆 驼 刺
(Alhagi pseudlhagi.Desv)枝叶分泌的糖液凝结而
成的颗粒,色黄白,味甜,略具粘性,是维吾尔医常用
药材,可治疗痢疾、腹泻、血尿等疾病。维吾尔族民
间常将之与牛奶一起服用,称其性热而燥,可以开塞
通窍,强壮身体。现代研究表明刺糖的主要化学成
分为多糖[1]。本研究对刺糖多糖的分离纯化方法进
行研究,并对其结构进行分析,为今后进一步开发利
用维药刺糖奠定了理论基础。
1 仪器与试药
冷冻干燥仪(FDU 2000上海爱朗仪器有限公
司),紫外-可见分光光度仪(Lab-tech 9100D,北京
莱伯泰科公司),气相色谱仪(SHIMADZU GC-
2010,日本岛津公司)。刺糖(购于新疆乌鲁木齐市
维吾尔药店,产地为吐鲁番,经新疆医科大学生药教
研室帕丽达教授鉴定为维吾尔药材刺糖)。葡萄糖、
甘露糖、鼠李糖、阿拉伯糖、半乳糖(上海试剂二厂,
分析纯);葡聚糖T5、葡聚糖T10、葡聚糖T40、葡聚
糖T70、葡聚糖T500,蓝色葡聚糖(上海源叶生物科
技有限公司);乙醇(95%,天津市富宇精细化工有限
公司,分析纯),DEAE-52纤维素填料(美国 What-
man公司),Sephadex G-150填料(Pharmacia 公
司),其它试剂均为分析纯。
2 实验方法与结果
2.1 刺糖多糖的分离、纯化[2] 刺糖原药材经石油
醚回流提取进行脱脂,再经95%乙醇回流提取以除
去小分子醇溶物,滤渣挥干,按滤渣-水=1∶9,70℃
回流提取1.5h,提取2次,过滤,合并滤液,减压浓
缩至原体积的1/4,加入95%乙醇至最终醇浓度为
80%,5℃静置24h,抽滤,收集沉淀,以Sevag法除
去蛋白,重复操作10次,浓缩,冻干,得到粗多糖,提
取率为10.2%。除去蛋白后的多糖上AB-8大孔吸
附树脂柱,以除去色素及蛋白质,蒸馏水洗脱,收集、
合并洗脱液,浓缩,上DEAE-52纤维素柱,分别以
蒸馏水及0.1、0.2、0.4、0.6、0.8、1.0mol/L 的
NaCl溶液梯度洗脱,得到各洗脱组分,将 NaCl溶
液洗脱部分对蒸馏水透析除盐。再将各洗脱组分分
别上sephadex G-150葡聚糖凝胶柱,以蒸馏水洗
脱,得到11个精制多糖:AP1-1、AP1-2、AP1-3、
AP1-4、AP1-5、AP1-6、AP2-1、AP2-2、AP2-3、AP2-
4、AP2-5,其中多糖 AP1-3和 AP2-3为刺糖多糖的
主要组分,分别占总洗脱量的8%和11%。
2.2 纯度鉴定[3] 取各精制多糖5mg,溶解于
1mL的蒸馏水中,上sephadex G-150凝胶柱色谱
(1.0cm×50cm),以蒸馏水洗脱,硫酸-蒽酮法跟踪
检测,绘制洗脱曲线,可观察到各精制多糖组分的洗
脱曲线形态对称,峰形锐利,说明纯度较好,分子量
分布较为均一。
再将各精制多糖配制成浓度为1mg/mL的水
溶液,在190~800nm范围内进行紫外-可见吸收光
谱的扫描,检测杂质含有情况。结果显示其紫外-可
见吸收光谱在200nm处有一较强吸收峰,为多糖
164 第4期 菅丽君,等:刺糖多糖的分离纯化与基础结构分析
特征吸收峰;在260nm和280nm处(核酸和蛋白
质的特征吸收区)无明显紫外吸收峰,因此可推断多
糖样品中基本不含有核酸和蛋白质等杂质。
2.3 相对分子量测定[4] 取葡聚糖标准品 T5、
T10、T40、T70、T500(分 子 量 为 5、10、40、70、
500kDa)各5mg,分别上sephadex G-150凝胶柱色
谱(1.0cm×50cm),硫酸-蒽酮法跟踪检测,绘制洗
脱曲线,计算出各葡聚糖标准品的洗脱体积Ve。同
法用已知分子量为2000kDa的蓝色葡聚糖来测定
凝胶柱的空体积V0,以葡萄糖来测定凝胶柱的总柱
体积Vt。以有效分配系数Kav为横坐标,分子量的
对数lgMw为纵坐标,制作标准曲线。
其中有效分配系数Kav可由下式计算得到:
Kav=(Ve-V0)/(Vt-V0)
取各精制多糖组分5mg,同法分别上sephadex
G-150凝胶柱层析,计算出各精制多糖的洗脱体积
和有效分配系数Kav,根据绘制的分子量标准曲线,
计算出各精制多糖的分子量见表1。
表1 相对分子量测定结果
多糖样品 洗脱体积/mL  Kav  LgMw 分子量 Mw/kDa
AP1-1  43.0  0.303 6  4.998 8  99.7
AP1-2  49.0  0.410 7  4.741 0  55.1
AP1-3  50.5  0.437 5  4.676 5  47.5
AP1-4  56.0  0.535 7  4.440 1  27.5
AP1-5  60.0  0.607 1  4.268 2  18.5
AP1-6  62.5  0.651 8  4.160 6  14.5
AP2-1  68.0  0.750 0  3.924 3  8.4
AP2-2  73.0  0.839 3  3.709 3  5.1
AP2-3  75.0  0.875 0  3.623 4  4.2
AP2-4  76.0  0.892 9  3.580 3  3.8
AP2-5  79.0  0.946 4  3.451 5  2.8
2.4 单糖组成测定[5-7] 参照文献[5]中的实验
步骤,采用气相色谱法对精制多糖进行单糖组成
测定。气相色谱条件为:Rtx-5毛细管柱(30m×
0.25μm);氢火焰离子化检测器(FID);高纯氮气为
载气;1μL进样量;30∶1的分流比;进样口温度为
250℃;检测器温度为280℃;柱温箱为起始温度
150℃,保持4min,程序升温5℃/min,终止温度
160℃,保持10min,再程序升温20℃/min,终止温
度为200℃,保持26min。
在规定色谱条件下,得到混合标准单糖和各精
制多糖水解产物的气相色谱图,再通过标准曲线法
可计算得到各精制多糖的单糖组成摩尔比:多糖
AP1-1由甘露糖、葡萄糖、半乳糖组成,摩尔比为
1.10∶2.19∶4.32;多糖 AP1-2由阿拉伯糖、葡萄
糖和半乳糖组成,摩尔比为1.66∶12.08∶2.92;多
糖AP1-3由鼠李糖、甘露糖、葡萄糖和半乳糖组成,
摩尔比为2.11∶3.80∶4.19∶7.43;多糖AP1-4由鼠
李糖、阿拉伯糖、甘露糖、葡萄糖、半乳糖组成,摩尔
比为8.91∶3.29∶5.60∶0.67∶3.76;多糖AP1-5
由甘露糖组成;多糖 AP1-6由甘露糖和葡萄糖组
成,摩尔比为8.86∶7.21;多糖 AP2-1由鼠李糖和
阿拉伯糖组成,摩尔比为1.69∶17.20;多糖AP2-2
由鼠李糖和甘露糖组成,摩尔比为1.43∶12.96;多
糖AP2-3由鼠李糖、阿拉伯糖、甘露糖、葡萄糖、半
乳糖组成,摩尔比为10.61∶7.79∶2.54∶3.98∶
1.16;多糖 AP2-4由阿拉伯糖、葡萄糖、半乳糖组
成,摩尔比为1.62∶9.13∶7.29;多糖 AP2-5由
阿拉伯糖、甘露糖、葡萄糖、半乳糖组成,摩尔比为
6.83∶8.57∶10.22∶1.78。
2.5 多糖AP1-3、AP2-3的结构分析 多糖AP1-3
和AP2-3为刺糖多糖的主要组分,故本实验对其
进行了更进一步的结构分析,以期得到更多的结
构信息。
2.5.1 部分酸水解[8] 取多糖 AP1-3、AP2-3各
15mg,加入0.05mol/L的三氟醋酸1mL,90℃水
浴加热2h,放冷后加入适量乙醇并减压蒸干,重复
多次以除去过量的三氟醋酸,对蒸馏水透析24h,
袋内和袋外部分分别收集,浓缩干燥,经2mol/L的
三氟醋酸水解和糖腈乙酰化反应(方法同“2.4”项),
后进行GC分析可知:AP1-3部分酸水解袋内水解
产物中含有鼠李糖、甘露糖和半乳糖,说明多糖
AP1-3的主链单糖残基为鼠李糖、甘露糖和半乳糖;
AP1-3部分酸水解袋外水解产物中含有葡萄糖,说
264 新 疆 医 科 大 学 学 报 第36卷 
明多糖AP1-3的末端残基和分支单糖残基为葡萄
糖;AP2-3部分酸水解袋内水解产物中含有鼠李糖、
阿拉伯糖、葡萄糖和半乳糖,说明多糖 AP2-3的主
链单糖残基为鼠李糖、阿拉伯糖、葡萄糖和半乳糖;
AP2-3部分酸水解袋外水解产物中含有鼠李糖、阿
拉伯糖和甘露糖,说明多糖AP2-3的末端残基和分
支单糖残基为鼠李糖、阿拉伯糖和甘露糖。
2.5.2 高碘酸氧化与smith降解 参照文献[5]中
的实验步骤进行多糖 AP1-3、AP2-3的高碘酸氧化
与smith降解。多糖 AP1-3、AP2-3经高碘酸氧化
反应后均生成甲酸,说明这两种多糖结构中都可能
含有1→6或1→糖苷键;但消耗高碘酸钠的量与生
成甲酸的量之比明显>2∶1,说明这2种多糖中还
可能存在大量消耗高碘酸钠但不生成甲酸的1→2
糖苷键、1→2,6糖苷键、1→4糖苷键、1→4,6糖苷
键或呋喃型1→糖苷键;多糖中所含单糖的量与消
耗的高碘酸钠的量之比为R,多糖AP2-3的R约等
于1,而多糖AP1-3的R略>1,说明多糖AP1-3中
可能存在一些不消耗高碘酸钠的1→3糖苷键。
AP1-3的Smith降解产物通过GC分析只检测
到丙三醇,说明 AP1-3可能含有1→2糖苷键、1→
2,6糖苷键;AP2-3的Smith降解产物通过 GC分
析检测到乙二醇和丙三醇,说明AP2-3可能含有1
→糖苷键、1→6糖苷键、1→2糖苷键、1→2,6糖苷
键;2种多糖的Smith降解产物中都未检测出含有
丁四醇,说明可能均不含有1→4糖苷键、1→4,6糖
苷键。
3 讨论
本实验中采用的多糖提取方法是经过事先的正
交实验法确定的最佳提取方法。分离纯化所用的柱
色谱种类是根据多糖分子量较大这一特性而选取
的,因为大孔吸附树脂、纤维素以及葡聚糖凝胶柱色
谱都是分子筛分离原理。得到的11个精制多糖组
分经检验证明纯度较好,说明采取的分离纯化方法
切实可行。
多糖的分离纯化效果直接影响着后续多糖结构
分析的准确性,如果经葡聚糖凝胶柱色谱分离纯化
得到的各多糖组分经纯度检验结果不理想,可以反
复经过葡聚糖凝胶柱色谱进行分离纯化,只收集洗
脱峰中间部位的洗脱液,这样多糖组分的得率会降
低,但纯度会提升。
气相色谱法测定多糖的单糖组成时,多糖样品
的完全酸水解是关键步骤,如果水解不完全会影响
测定结果的准确性,因此要严格控制完全酸水解的
条件。
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[收稿日期:2013-01-28]
(本文编辑 杨晨晨)
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