全 文 ：M arine Sciences/Vol.27 , No.2/2003 5
EXPERIMENT＆ TECHNOLOGY
实验与技术
孔石莼热水提取多糖的研究 *
吴志军 徐祖洪 李智恩
(中国科学院海洋研究所 青岛 266071)
提要 分析了孔石莼(Ulva pertusa Kjellm)热水提取得到的多糖的理化性质 , 并利用核磁共
振碳谱解析其结构单元 , 推定其多糖主要由 β-D-葡萄糖醛酸-(1※4)-3-硫酸基-α-L-鼠李糖和
α-L-艾杜糖醛酸-(1※4)-3-硫酸基α-L-鼠李糖结构单元组成 。
关键词 绿藻 , 孔石莼 , 多糖 , 理化性质 , 结构
中图分类号 Q538 文献标识码 A 文章编号 1000-3096(2003)02-0005-03
孔石莼(Ulva pertusa Kjellm)是一种广泛分布于太
平洋沿岸的大型野生绿藻 , 在我国主要分布于辽宁 、
河北 、山东 、江苏等省沿海 , 生长在中潮带、低潮带和
大干潮线的岩石或石沼中 , 一般在海湾中生长较繁
茂 。《中国海洋药物辞典》记述 ,其具有软坚散结 ,利水
消肿之功效 , 为我国一种传统海洋药物 , 用于治疗甲
状腺肿大 、水肿 、高血压等症 。关于孔石莼多糖的研
究 , 1961年 , 日本学者三田喜代就已开始对其热水提
取多糖进行过研究 , 利用乙醇沉淀和酸水解多糖后 ,
经纸色谱分析 , 检测到含有 D -葡萄糖 、L -鼠李糖 、D -
木糖和 D -葡萄糖醛酸 。1976年 , Yamamo等人进一步
研究了孔石莼多糖 , 经乙醇反复沉淀纯化 , 得到中性
多糖和硫酸多糖 , 利用化学方法及气相色谱分析 , 证
明了硫酸多糖主要由鼠李糖和木糖组成 , 此外还含有
少量葡萄糖 、甘露糖和半乳糖 。对孔石莼多糖的研究 ,
以往只注重于它的组成 ,而对其结构的研究则较少 。
主要原因是孔石莼多糖组成较复杂 , 用一般的化学方
法难以准确地确定各单糖的连接顺序 。要正确的确定
它的结构 , 必须依靠现代分析仪器 (NMR , MS , IR ,
GC-MS等)并结合化学方法才能完成 。
作者做的药理实验已证明 ,孔石莼热水提取多糖
对高脂血症小鼠具有非常显著的调节血脂的作用 ,但
对其多糖的性质和结构还未了解。为了能把孔石莼开
发成为新的海洋药物 , 提供坚实的理论基础 , 作者分
析了孔石莼热水提取多糖的理化性质并利用核磁共
振碳谱解析其结构 。本文报道这方面的研究结果 。
1 材料与方法
1.1 孔石莼样品的采集及多糖的提取与纯化
孔石莼于 1999年 3月采自青岛太平角 , 自来水
清洗 ,除去泥砂和其他杂草 ,样品自然阴干 ,塑料袋封
口室温下保存。取孔石莼 100 g ,粉碎 ,用 30倍的蒸馏
水于 100℃提取 1 h ,过滤 ,滤渣重复提取两次 ,合并 3
次滤液 ,滤液用透析袋(孔径为 12 000 u)先在自来水
中透析 1 d ,然后在蒸馏水中透析两次 ,用硅藻土作助
滤剂过滤透析液 , 滤液经减压浓缩至小体积 , 加入
95%乙醇至浓度为 75%,所得沉淀经干燥后得到提纯
的多糖样品 ,重 15 g ,得率为 15%。
1.2 仪器及分析方法
水分和灰分含量的测定按 1995年版中华人民共
和国药典附录所述方法进行;以 K2SO 4为标准 , 制作
标准工作曲线 , 采用明胶-氯化钡分光光度法测定样
品中水解硫酸根的含量;以半乳糖为标准 , 制作标准
工作曲线 , 采用苯酚-硫酸法测定样品中总糖的含
量;多糖样品 C , H , O 和 N元素的测定采用 P-E240C
*山东省科技专项项目“孔石莼多糖的提取”2001-2003
第一作者:吴志军 , 出生于 1966年, 博士 , 副研究员 , 研究方
向:海洋药物学。E-mail:wulizhijun@263.net
收稿日期:2001-03-27;修回日期:2001-10-20
海洋科学/2003年/第 27卷/第 2期6
表 1 孔石莼热水提取多糖样品的理化指标
Tab.1 The phys ical and chemical property index of the
poly saccharide from Ulva pertusa
项目指标 水份 灰份 硫酸基 总糖
含量(%) 7.5 25.5 20.7 56.4
表 2 孔石莼热水提取多糖样品中的 C ,H , O , N元素含量
的测定
Tab.2 C , H , O and N element content of the polysac-
charide from Ulva per tusa
元素 C H O N
含量(%) 27.51 4.57 42.93 0.70
图 1 孔石莼多糖结构单位
Fig.1 The polysaccharde structural uni ts of Ulva pertusa
表 3 孔石莼热水提取多糖样品中氨基酸含量的测定
Tab.3 Amino acids content of the polysaccharide from
Ulva pertusa
氨基酸名称 缩写英文符号 含量
(×10-2mg/mg)
天门冬氨酸 Asp 0.44
苏氨酸 Thr 0.13
丝氨酸 Ser 0.25
谷氨酸 G lu 0.43
甘氨酸 Gly 0.51
丙氨酸 Ala 0.26
胱氨酸 Cys 0.07
缬氨酸 Val 0.22
蛋氨酸 Met 0.04
异亮氨酸 I le 0.04
亮氨酸 Leu 0.09
酪氨酸 Tyr 0.12
苯丙氨酸 Phe 0.06
赖氨酸 Lys 0.10
氨 NH 3 0.44
组氨酸 His 0.05
精氨酸 Arg 0.07
脯氨酸 Pro 0.06
总和 3.38
型元素分析仪;氨基酸含量的测定采用日立 835型氨
基酸自动分析仪;13C核磁共振谱的测定在 Brucker
DPX-400M型超导核磁共振谱仪上进行 , 以 D2O为溶
剂 , TMS为内标 ,温度 35℃下进行 。
2 结果与讨论
2.1 理化性质
孔石莼热水提取的多糖溶液 , 经透析袋透析 , 乙
醇沉淀等步骤处理 ,所得多糖样品经测定各项理化性
质列入表 1 、表 2和表 3。
从表 1可以看出 , 该多糖含有较高的硫酸基 , 总
糖含量也较高 ,灰份中主要成分为含硫酸根成分的无
机盐 。
从表 2看出 ,多糖样品中 C , H , O元素含量都较
高 , 而 N元素含量则较低 , 按公式 CN×6.25%计算得
到的粗蛋白含量只有 4.38%。
从表 3测定结果可以看出 , 多糖样品中氨基酸含
量较低 , 主要原因是纯化采用透析法 , 把大部分无机
盐 、氨基酸以及分子量较小的蛋白质、糖类等物质透
析掉 , 可以得到分子量较均一的大分子多糖。与元素
分析结果相比较 ,用氨基酸自动分析测定仪所得结果
总蛋白质含量偏低 ,是由于仪器测定方法不同而造成
的偏差 。
2.2 结构解析
孔石莼多糖的13C-NMR图谱上出现 4组峰 , 处于
高场信号的一个单峰 , 其化学位移在 16.8δ, 为鼠李
糖 C-6的甲基峰;第 2组化学位移位于 67.7 ～ 78.7δ
之间的共振峰 , 其信号呈现典型的单糖特征;第 3组
信号出现在 99.7 ～ 103.0δ之间 , 其化学位移为多糖
端基 C-1的信号;处于低场 174.5～ 175.0δ之间的信
号 ,为多糖糖醛酸的化学位移 。经与 Lahaye等人 [1 ]研
究硬石莼(Ulva rigida)所得多糖的 13C-NMR图谱数据
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表 4 孔石莼多糖结构单位的化学位移(δ)
Tab.4 1 3 C-NMR chemical shifts(δ) of structural units of polysaccharide from Ulva pertusa
糖残基 1 2 3 4 5 6
G 103.0 73.8 73.8 78.7 76.0 175.0
R 99.7 68.9 78.1 78.1 67.7 16.8
I 103.0 71.3 72.2 78.7 71.3 174.5
R 101.0 68.9 78.1 78.1 68.0 16.8
G:葡萄糖醛酸;I:艾杜糖醛酸;R:鼠李糖
相比较 , 结果相一致 。因此 , 推定孔石莼热水提取多
糖主要由[ β-D-GlcpA-(1※4)-α-L-Rhap3S] m 和
[α-L-IdopA-(1※4)-α-L-Rhap3S] n 结构单位组成 (图
1)。孔石莼多糖的 13C-NMR化学位移指定见表 4。
孔石莼热水提取的多糖 , 经化学降解 、乙酰化制
成衍生物进行 GC分析并结合纸色谱等化学方法分
析 ,结果证明其多糖主要由葡萄糖醛酸 、艾杜糖醛酸 、
鼠李糖组成 ,此外还含有少量的木糖 、甘露糖、阿拉伯
糖和葡萄糖 。作者用 13C-NMR谱也证明了孔石莼多糖
主要由葡萄糖醛酸、艾杜糖醛酸和鼠李糖组成 ,结果与
GC等方法分析结果相一致 。本文的研究结果为把孔石
莼开发成为新的海洋药物 ,提供了的理论依据 。
参考文献
1 Lahaye M , Cimadevilla E A C , Ruhlenramp R , et al.
Chemical composition and
13
C-NMR spectroscopic charac-
terisation of ulvans from Ulva(Ulvales , Chlorophyta) .
Journal of Applied Phycology , 1999(11)1-7
STUDIES ON THE WATER-SOLUBLE POLYSACCHARIDE
OF Ulva Pertusa
WU Zhi-Jun XU Zu-Hong LI Zhi-En
(Institute of Oceanology , Chinese Academy of Sciences , Qingdao , 266071)
Received:Mar., 27, 2001
Key Words:Green algae , Ulva pertusa , Polysaccharide , Structure
Abstract
The physical and chemical property of the wate r-soluble polysaccharide from Ulva pertusa was analyzed.13C-NMR
spectrum was used to determine the chemical structure of the polysaccharide , and it revealed that the polysaccharide was
mainly composed of major repeatedly structural units:[ β-D-GlcpA-(1※4)-α-L-Rhap3S] m and [ α-L-IdopA-(1※4)-α-L-
Rhap3S] n.
(本文编辑:张培新)
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