全 文 ：书第 30 卷 第 5 期
2014 年 10 月
哈 尔 滨 商 业 大 学 学 报( 自然科学版)
Journal of Harbin University of Commerce ( Natural Sciences Edition)
Vol． 30 No． 5
Oct． 2014
收稿日期:2014 － 01 － 04．
基金项目:黑龙江省青年科学基金项目(QC2010020)．
作者简介:东 方(1984 －)，男，博士，助理研究员，研究方向:中药抗肿瘤研究．
刺山柑多糖表征结构研究
东 方1，2，3，于 蕾1，2，3，程 斌1，2，3，郭守东1，2，3，王 翀1，2，3，余 玥1，2，3，冮 剑1，2，3
(1． 哈尔滨商业大学 生命科学与环境科学研究中心，哈尔滨 150076;2． 哈尔滨商业大学 药物研究所博士后科研工作站，
哈尔滨 150076;3． 国家教育部抗肿瘤天然药物工程研究中心，哈尔滨 150076)
摘 要:刺山柑多糖为刺山柑中主要成分，对其表征结构进行研究十分必要．采用扫描电子显微镜、粒
径电荷分析仪、差式扫描量热仪、X －射线衍射仪及刚果红实验探讨了 CSPSI － C的表征结构．结果表
明，CSPSI － C为鳞片状、棒状及枝链状形态．并得到了其粒径和 Zeta 大小．热力学分析显示了 CSPSI
－ C的热力学特性，X －射线衍射表明 CSPSI － C为无定形态，刚果红实验提示 CSPSI － C具有多股螺
旋结构．研究了 CSPSI － C的表征结构，为进一步研究其构效关系奠定基础．
关键词:刺山柑;刺山柑多糖;表征结构
中图分类号:Ｒ284 文献标识码:A 文章编号:1672 － 0946(2014)05 － 0558 － 03
Study on characterization of Cappraris spinosa L． polysaccharide
DONG Fang1，2，3，YU Lei1，2，3，CHENG Bin1，2，3，GUO Shou-dong1，2，3，
WANG Chong1，2，3，YU Yue1，2，3，GANG Jian1，2，3
(1 ． Center of Ｒesearch and Development on Life Sciences and Environmental Sciences，Harbin University of Commerce，Harbin
150076，China;2． Institute of Materia Medica and Postdoctoral Programme of Harbin University of Commerce，Harbin
150076，China;3． Engineering Ｒesearch Center of Natural Anticancer Drugs，Ministry of Education，Harbin 150076，China)
Abstract:As the main component of Cappraris spinosa L．，it is necessary to investigate the
Cappraris spinosa L． polysaccharide characterization． This paper explored the structure of
CSPSI － C by the scanning electron microscope，nano － particle size and zeta potential analy-
zer，differential scanning calorimetry，X － ray diffraction and Congo red experiments． Under
the scanning electron microscope，the morphology of CSPSI － C presented long strip and rod．
Particles size and Zeta were also obtained． Thermodynamic analysis showed that the thermo-
dynamic characteristics of CSPSI － C． X － ray diffraction showed that CSPSI － C was amor-
phous and congo red experiments suggested that CSPSI － C had helix structure． This paper
explored the characterization of CSPSI － C to establish the foundation for the structure － ac-
tivity relationship．
Key words:Cappraris spinosa L．;CSPSI － C;characterization
刺山柑(Capparis spinosa L．)为白花菜科山柑
属植物，又称老鼠瓜、瓜儿菜、槌果藤等［1 － 2］． 因其
具有祛风、抑菌、降糖、抗氧化、抗炎之功效［3 － 6］，在
中亚、中东等地区被作为一种传统草药且用于治疗
关节炎［7］、高血糖等病症． 现代研究表明，刺山柑
含有大量挥发油［8］、黄酮［9］、皂苷［10］等活性物质．
大量研究已经证实，植物多糖的生理功能与其结构
有着密切的关系．本文以分离纯化得到的刺山柑多
糖(CSPSI － C)为研究对象，对其粒径与表面电荷
分布、结晶性、热力学性质、空间构象进行分析以期
为刺山柑多糖的开发利用以及对刺山柑多糖的深
入研究和应用提供参考．
1 实验材料与实验方法
1． 1 实验材料
刺山柑多糖(CSPSI － C):哈尔滨商业大学生
命科学与环境科学研究中心提供．
实验仪器及试剂:QUANTA 200 扫描电子显微
镜 (FFI Co．，Ltd．，USA);Nano － ZS90 型粒径电
荷分析仪(British Malvern Instruments Co．，Ltd．，
UK);差式量热扫描仪(Perkin Elmer Co．，Ltd．
USA)，PW1700 型 X － 射线衍射仪(Philips，Hol-
land)，刚果红溶液、氢氧化钠溶液．
1． 2 实验方法
1． 2． 1 扫描电镜制样及观察
将少量 CSPSI － C 冻干粉末均匀涂抹于导电
胶表面，喷金，QUANTA 200 扫描电子显微镜观察．
1． 2． 2 粒径分布及 Zeta电位检测
精密称取 CSPSI － C 冻干粉末配制成 0． 2 mg /
mL溶液，利用 Nano － ZS90 型粒径电荷分析仪检
测粒度分布及电荷．所有数据采用粒度分布软件分
析．
1． 2． 3 热力学稳定性检测
精确称取一定质量 CSPSI － C，压盖机密封，以
空铝锅作参照样，在 20 ～ 230 ℃范围内，升温速率
为 10 ℃ /min，采用差式扫描量热仪对 CSPSI － C进
行差示扫描量热分析(DSC)．
1． 2． 4 晶体特性测定
采用 PW1700 型 X －射线衍射仪测定多糖的
结晶性能． X －射线衍射条件为:Cukα 辐射，λ = 1．
541 8 ，2θ范围 10° ～ 80°．
1． 2． 5 刚果红实验
精密称取 1． 0 mg CSPSI － C溶于 2． 0 mL蒸馏
水中，与 2 mL 刚果红溶液(浓度为 50 μmol /L)相
互混匀，加入 NaOH 溶液使其终浓度分别为 0． 05
～ 0． 5 mol /L(测定间隔点共 10 个)，室温下放置
10 min，紫外波长 400 ～ 600 nm 范围内扫描，得出
NaOH溶液浓度与 CSPSI － C +刚果红的混合液的
最大吸收波长之间存在的关系．另取 50 μmol /L的
刚果红溶液与 NaOH溶液混合，NaOH溶液总浓度
与上述一致，最后在 400 ～ 600 nm 内扫描． 考察
CSPSI － C是否具有三股螺旋结构．
2 实验结果
2． 1 CSPSI － C粒径分布及 Zeta电位
多糖粒径大小对于该多糖在体内的代谢及生
物利用度有很大的影响，一般来说，小分子物质更
易被人体吸收利用［12］．图 1 为 0． 2 mg /mL时 CSP-
SI － C 的粒径大小，从图 1 中可以看出，CSPSI － C
在 0． 2 mg /mL 时粒径为 449 nm． 粒子表面电荷
(Zeta电位)能够通过粒子间的静电排斥作用影响
粒子在分散液中的稳定性，并对该微粒的生物活性
存在显著作用［13］．从图 2 可以看出，0． 2 mg /mL 时
CSPSI － C的 Zeta 电位为 － 0． 093 mV． 说明在 0． 2
mg /mL 质量浓度下，溶液中多糖粒子倾向于凝结
或聚集．
图 1 CSPSI － C粒径分布图
图 2 CSPSI － C Zeta电位图
2． 2 CSPSI － C热力学稳定性
热力学稳定性对于多糖具有重要意义［14］．
CSPSI － C差式扫描量热分析如图 3 所示．从图 3
图 3 CSPSI － C的 DSC图
·955·第 5 期 东 方，等:刺山柑多糖表征结构研究
中可以看出，CSPSI － C无放热峰，CSPSI － C 在 148
℃处有一显著吸热峰，表明多糖在此温度下发生了
突变．
2． 3 CSPSI － C的 X －射线衍射结果
X －射线衍射是检测受试样品是否具有晶体
结构的重要方法之一［15］．图 4 为 CSPSI － C 的 X －
衍射图谱．由图可知，CSPSI － C 在 2θ 为 10° ～ 80°
范围内无明显吸收峰，说明 CSPSI － C 不存在单
晶，为无定形态．其主要原因与多糖分子规整性不
强有关．
图 4 CSPSI － C的 X －Ｒay图
2． 4 CSPSI － C刚果红实验结果
刚果红是一种可以和具有螺旋结构的多糖结
合成络合物的染料，具有螺旋构象的多糖与刚果红
形成络合物之后，其最大吸收波长会向长波方向移
动，在一定 NaOH浓度范围内，表现出最大吸收波
长的特征变化，当 NaOH 的浓度大于 0． 3 mol /L
后，最大吸收波长急剧下降． CSPSI － C 与刚果红形
成的络合物在 NaOH浓度 0 ～ 0． 5 mol /L 范围内最
大吸收波长的变化如图 5 所示． 从图 5 中可以看
出，CSPSI － C的加入使得刚果红的最大吸收波长
向长波方向移动，但随着 NaOH 浓度升高到 0． 3
mol /L时，络合物最大吸收波长迅速降低，说明
CSPSI － C高度有序的螺旋结构开始解离，部分转
变为自由卷曲结构． 当 NaOH 浓度升高到 0． 45
mol /L后，多糖的螺旋结构基本解离完全，刚果红
图 5 CSPSI － C的刚果红实验结果图
与 CSPSI － C的络合物被完全破坏，最大吸收波长
趋于稳定．刚果红实验结果表明 CSPSI － C 存在多
股螺旋结构．
3 结 语
本文探讨了刺山柑多糖的表征结构．通过扫描
电镜及 X射线衍射发现 CSPSI － C 为枝链状、棒状
和鳞片状的无定形粉末．配制成水溶液后多糖粒子
倾向于凝结或聚集．为进一步检测 CSPSI － C 的稳
定性，本文对 CSPSI － C 的热力学性质进行了研
究，DSC结果显示 CSPSI － C 无放热峰，在 148 ℃
有显著吸热峰． 此外，本文通过刚果红实验检测
CSPSI － C存在多股螺旋结构． 以上结果为进一步
研究 CSPSI － C立体结构及构效关系，以及从分子
水平上阐述多糖分子的药效和作用机制奠定了基
础．
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(下转 576 页)
·065· 哈 尔 滨 商 业 大 学 学 报 (自 然 科 学 版 ) 第 30 卷
2． 5 静电力
在操作过程中纳米微粒、探针和基底本身都带
有电荷加上在操作过程中因摩擦等引起电荷积累，
在针尖与微粒带有异性电荷时，纳米微粒就会被吸
附在探针尖端，如果二者带有同性电荷时，就会产
生排斥，因此纳米微粒与探针或基底之间的静电力
可表示为:
Fe =mrZe
mh (7)
其中:m 是和微粒、探针或基底界面特性有光的
Debye长度(m);Z为材料表面特性常数(F /m)．
3 综合作用力分析
根据上述模型与各种作用力的分析计算，见图
2. 可知纳米微粒定位操作过程法向作用力随着针
尖接近微粒的变化而变化，当 AFM 探针垂直向下
运动接近纳米微粒时，在随着距离的缩短 AFM 探
针悬臂梁会产生向下的微弱变化，这是由于针尖受
到范德华力作用的结果．在针尖与纳米微粒相接触
时，悬臂梁会产生较小的跳跃，这是由于接触时存
在微液滴而带来的毛细管作用力的结果．随着探针
图 2 作用力与探针、微粒之间距离的关系
继续向下，这时出现了静电力和接触斥力带来悬臂
梁向上运动变形． 当变形达到一定程度后，停止探
针向下运动而向上慢慢离开纳米微粒．在探针和纳
米微粒分开的一瞬间悬臂梁会产生一个向上的跳
跃，这时悬臂梁变形产生的弹性回复力刚刚能克服
针尖与微粒之间较强的引力．
4 结 语
通过分析纳米微粒在复合探针形成的近场光
镊作用下完成准确的运动操作，结合纳米微粒受力
情况，对探针、基底和微粒之间的多种作用力进行
分析研究，最后计算得到纳米微粒最终受力关系．
上述纳米量级微观力的理论研究，为了解纳米微粒
所受作用力的规律以及为进行纳米操作的精确控
制做了有力的理论铺垫．
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