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Extraction, isolation, purification and composition of Momordica charantia  polysaccharide

 苦瓜多糖的提取、分离纯化及组成性质



全 文 :第9卷第1期
2011年1月
生 物 加 工 过 程
ChineseJournalofBioprocessEngineering
Vol.9No.1
Jan.2011
doi:10.3969/j.issn.1672-3678.2011.01.005
收稿日期:2010-07-29
基金项目:江苏省六大人才高峰资助项目
作者简介:吴勋贵(1986—),男,贵州遵义人,硕士研究生,研究方向:微生物与生化药学;王 (联系人),教授,博士生导师,Email:minwang
@cpu.edu.cn
苦瓜多糖的提取、分离纯化及组成性质
吴勋贵,王泽根,蔡 寅,杨 烨,王 
(中国药科大学 生命科学与技术学院,南京 210009)
摘 要:正交实验确定提取工艺后,用热水提取法得到苦瓜多糖(MCP)。对MCP进行DEAE 32离子交换层析分
离,得到3个多糖组分MCP1、MCP2和MCP3。进一步采用SephacrylS 400凝胶层析进行分离,经凝胶层析和高效
液相色谱检测表明,MCP1、MCP2为均一性多糖组分。通过高效液相凝胶色谱法测定了两者的相对分子质量分别
为116×106和745×105。用PMP衍生化法测定其单糖,结果表明:MCP1系由 Man、Rham、GlcUA、GalUA、Glu、
Gal、Xyl、Ara等单糖组成的杂多糖,摩尔比为103∶293∶100∶1495∶216∶3070∶285∶450。MCP2系由 Rham、
GalUA、Gal、Xyl、Ara等单糖组成的杂多糖,对应的摩尔比为163∶2188∶466∶100∶129。紫外光谱表明该多糖不
含蛋白质和核酸。
关键词:苦瓜多糖;分离纯化;单糖;衍生化
中图分类号:Q539    文献标志码:A    文章编号:1672-3678(2011)01-0019-05
Extraction,isolation,purificationandcompositionof
Momordicacharantiapolysaccharide
WUXungui,WANGZegen,CAIYin,YANGYe,WANGMin
(ColegeofLifeScienceandTechnology,ChinaPharmaceuticalUniversity,Nanjing210009,China)
Abstract:CrudepolysaccharideswereextractedfromMomordicacharantiawithhotwater.Threemain
fractionsofMomordicacharantiapolysaccharides(MCP):MCP1,MCP2andMCP3wereobtainedthrough
purificationonDEAE32ionexchangecolumn.ThefractionswerefurtherisolatedbySephacrylS400
gelpermeationchromatography.TheresultsbySephacrylS400andHPLCshowedthatMCP1andMCP2
werebothhomogeneous.ThemolecularweightofMCP1andMCP2were116×106and745×105,re
spectivelymeasuredbyhighperformancegelpermeationchromatography.ThecomponentsofMCPswere
determinedbyHPLCafterPMPderivatization.TheresultsshowedthatMCP1washeteropolysaccharides
composedofMan,Rham,GlcUA,GalUA,Glu,Gal,XylandAra,withrespectivemolarratiosof103
∶293∶100∶1495∶216∶3070∶285∶450.MCP2wascomposedofRham,GalUA,Gal,Xyland
Ara,withrespectivemolarratiosof163∶2188∶466∶100∶129.Notypicalabsorptionofnucleicacid
orproteinwasdetectedbyUVscanning.
Keywords:Momordicacharantiapolysaccharide;isolationandpurification;monosaccharide;derivatization
  苦瓜(Momordicacharantia,MC),别名凉瓜、锦
荔枝,为葫芦科苦瓜属植物。《本草纲目》中记载苦
瓜有“去邪热,解劳乏,清心明目,益气壮阳”的功
效[1]。现代药理学及临床研究表明,苦瓜还具有降
血糖、抗氧化、抗菌、调节和提高机体免疫力、抗肿
瘤和抑制艾滋病 HIV的表面活性等多种药理活
性[2-3]。目前,国内外不少学者已经从不同品种的
苦瓜及其种子中分离得到三萜类、甾类、蛋白类、有
机酸类、生物碱类、糖类等物质[4]。作为苦瓜的 2
个主要有效成分:苦瓜多糖(MCP)和苦瓜皂苷,后
者的研究相对比较多,提取方法主要有有机溶剂提
取法、热水提取法、微波提取法等,但目前国内外对
MCP的研究、开发和利用相对较少[5]。
  本文以新鲜苦瓜片为原料,采用热水浸提、乙醇
沉淀、DEAE 32离子交换层析和高效凝胶渗透色谱
等方法对 MCP的分离纯化工艺进行了研究,并对
MCP的组成性质进行了初步的分析,为MCP后续的
研究和药物开发利用提供了有力的依据。
1 材料与仪器
1.1 材料与试剂
  新鲜苦瓜片,镇江市绿健天然制品有限公司;
DEAE 32离子交换树脂、SephacrylS 400HR,上
海前尘生物科技有限公司;L 鼠李糖(L Rham)、
D 阿拉伯糖(D Ara)、D 甘露糖(D Man)、D 葡
萄糖(D Glu)、D 半乳糖(D Gal)、D 木糖(D
Xyl)、D 核糖(D Rib)、D 半乳糖醛酸(D Ga
lUA)、D 葡萄糖醛酸(D GlcUA)、L 岩藻糖(L
Fuc)、三氟乙酸 (TFA)、1 phenyl 3 methyl5
pyrazolone(PMP),Sigma公司;右旋糖酐相对分子
质量标准对照品,中国药品生物制品检定所。其他
试剂均为分析纯。
1.2 实验仪器
  SHB Ⅲ循环水式真空泵,郑州长城科工贸有
限公司;R 201旋转蒸发器,上海申胜生物技术有
限公司;HL 2S恒流泵,BS 100A自动部分收集
器,上海沪西分析仪器厂;Angilent1100高效液相色
谱仪,美国安捷伦公司。
2 实验方法
2.1 MCP的预处理与提取
2.1.1 原料预处理
  将新鲜的苦瓜片进行干燥脱水处理,干燥箱内
温度控制在50℃。干燥的苦瓜片经研磨器粉碎后,
过038mm筛,得到苦瓜粉,置于干燥器中密封保
存。称取150g苦瓜粉,采用体积分数80%乙醇对
苦瓜粉进行热水浴回流浸提,料液比(g/mL)为1∶3,
反应温度80℃,反应时间2h。
2.1.2 MCP的提取
  将80%乙醇回流浸提后的苦瓜粉抽滤,真空干
燥。然后按以下工艺提取 MCP:苦瓜粉→加水浸泡
→水浴浸提→离心取上清液→浓缩醇沉→冷冻离
心→丙酮、乙醚洗涤→干燥后溶解透析→冻干
→MCP。
2.1.3 MCP的紫外吸收检测
  紫外全波长扫描,精密称取 MCP1mg,配制成
01%的水溶液,以蒸馏水作空白对照,200~400nm
紫外扫描。
2.2 MCP的分离纯化
2.2.1 DEAE 32离子交换层析[6-7]
  精确称取12gMCP,溶于40mL蒸馏水中,离心,
将上清液加入DEAE 32离子交换柱中(35cm×30
cm),依次通过 0~1mol/LNaCl,0~06mol/LNaCl
的线性梯度洗脱液以及用 015、02、025、03mol/L
NaCl进行阶段洗脱,用 HL 2S恒流泵控制其流速
为1mL/min,BS 100A自动收集器以15mL每管
收集洗脱液。苯酚 硫酸法跟踪检测,绘制洗脱
曲线。
  将以上阶段洗脱得到的洗脱液分别浓缩,蒸馏
水透 析、浓 缩、冷 冻 干 燥,得 到 MCP1、MCP2
和MCP3。
2.2.2 SephacrylS 400凝胶层析[8]
  精确称取 MCP1、MCP2和 MCP3各50mg,分
别溶于15mL的蒸馏水。离心后分别将上清液加
入SephacrylS 400柱中(16cm×100cm)。用恒
流泵控制其流速为01mL/min,并采用苯酚 硫酸
法跟踪检测,于490nm处测其吸光度,绘制各组分
多糖的洗脱曲线,收集主峰做纯度检测。
2.2.3 MCP1和MCP2的纯度检测
  用Agilent1100高效液相色谱仪,以下列色谱
条件检测 MCP1和 MCP2的纯度。检测器:示差检
测器;色谱柱:ShodexSugarKS 804柱(8mm×30
cm);流动相:水;流速:1mL/min。
2.3 MCP的结构性质
2.3.1 MCP1和MCP2相对分子质量的测定[9]
  将MCP1与MCP2分别用蒸馏水配制成5mg/mL
02 生 物 加 工 过 程   第9卷 
的试样液,18000r/min离心 10min,分别取
500μL上清液,用 Agilent1100测定其相对分子
质量。以右旋糖酐相对分子质量标准对照品制
作标准曲线。色谱条件:柱子,shodex系列的
OHpakSB804和 OHpakSB802串 联;柱 温,
45℃;流速,05mL/min;检测器,示差检测器;
流动相:水。
2.3.2 MCP1和 MCP2的单糖组成分析及相对摩
尔比[10-11]
  单糖标准品混合溶液:精密称取80℃干燥至
恒质量的 D Glu59mg、D Gal56mg、D Man
56mg、L Rham56mg、D Ara56mg、D Xyl
47mg、D GlcUA66mg、D GalUA52mg、
L Fuc50mg和D Rib59mg,加入蒸馏水定容
至 5mL,混匀,PMP衍生化,反相高效液相色谱检
测。色谱条件:色谱柱 C18柱(46mm×250mm,
5μm),流动相 01mol/L磷酸盐缓冲液(pH
67)/乙腈(体积比为 83∶17);等度洗脱条件:流
速 1mL/min,紫外检测波长 254nm;进样量 10
μL,柱温 30℃。
  试样溶液:精密称取 MCP1、MCP2各5mg,分
别加蒸馏水1mL配制成5mg/mL的溶液,置于安
瓿瓶中,加 4mol/LTFA1mL,酒精喷灯封口,
120℃烘箱中反应 2h,冷却至室温。加甲醇
3mL,50℃水浴旋转蒸干,重复3次,剩余物加水
1mL溶解,混匀。精密量取25μL置5mL离心管
中,按单糖标准品的衍生方法处理试样,反相高效
液相色谱检测。
3 结果与分析
3.1 MCP的提取工艺
  为了研究MCP的提取条件,本研究在参考其他
多糖研究的基础上,确定水浴温度、料液比、PH、提
取时间为影响因素,做正交实验,结果见表1。由极
差分析(表2)可知,影响 MCP提取率各因素的主
次关系从大到小依次:水浴温度、料液比、pH、水浴
时间,即水浴温度95℃,料液比(g/mL)1∶50,pH8,
时间5h为最佳提取条件。因此,确定醇沉的体积
分数为95%,料液比(g/mL)为1∶3。
3.2 MCP的紫外全波长测定
  通过紫外全波长测定发现,水提的 MCP在
200~400nm处没有吸收(图1),说明不含有蛋白
质及核酸,所以省略了后续除蛋白质的过程。
表1 正交实验结果
Table1 Resultsoforthogonalexperiment
方案
因素

温度/℃

时间/h
C料液比/
(g·mL-1)

pH
提取率/%
1 85 5 1∶40 7 1357
2 85 6 1∶50 8 1661
3 85 7 1∶60 9 1396
4 90 5 1∶50 9 2053
5 90 6 1∶60 7 1798
6 90 7 1∶40 8 1784
7 95 5 1∶60 8 2266
8 95 6 1∶40 9 2189
9 95 7 1∶50 7 2216
表2 正交实验结果分析
Table2 Analysisresultsoforthogonalexperiment
因素 K1 K2 K3 极差 R 最优水平
A 1471 1878 2227 756 9500
B 1892 1883 1799 093 500
C 1777 1977 1820 200 150
D 1790 1904 1879 114 800
图1 MCP的紫外吸收光谱
Fig.1 UVspectramofMCP
3.3 MCP的分离纯化
  通过DEAE 32离子交换层析后,用苯酚 硫酸
法跟踪检测,绘制出洗脱曲线(图2、图3)。由图2、
图3可知,阶段梯度洗脱法(图3)明显优于线性梯
度洗脱法(图2)。因为从图2可以看出,用线性梯
度洗脱的MCP无法得到分离;而在阶段梯度洗脱时
(图3),可以明显看到 MCP被分为3个组分。图3
12 第1期 吴勋贵等:苦瓜多糖的提取、分离纯化及组成性质
中的3种组分分别对应 MCP1(015mol/LNaCl洗
脱)、MCP2(020mol/LNaCl洗脱)和 MCP3(025
mol/LNaCl洗脱)。
图2 MCP的0~1.0mol/LNaCl与0~06mol/L
NaClDEAE 32柱层析线性洗脱曲线
Fig.2 LinearelutioncurveofMCPwith0~10mol/LNaCl
and0~06mol/LNaClonDEAE32column
图3 MCP的015、020、025、030mol/LNaCl
DEAE 32柱层析阶段洗脱曲线
Fig.3 StepwiseelutionresultsofMCPwith015,020,
025and03mol/LNaClonDEAE32column
图4 MCP1、MCP2的SephacrylS 400柱洗脱曲线
Fig.4 ElutionresultsofMCP1andMCP2on
SephacrylS400column
  经 SephacrylS 400分子筛层析后,MCP1和
MCP2可以得到单一的洗脱峰(图4),说明组分性
质较一致,两者可作为后续的研究试样。而 MCP3
的洗脱曲线呈多峰状,所以不用作后续的研究。
3.4 MCP1和MCP2的液相纯度检测
  通过高效液相检测,MCP1和MCP2都呈现单一
峰,说明得到了纯度较高的MCP1和MCP2(图5、图6)
图5 MCP1的高效液相纯度检测
Fig.5 HPLCpurityanalysisofMCP1
图6 MCP2的高效液相纯度检测
Fig.6 HPLCpurityanalysisofMCP2
3.5 MCP1和MCP2的相对分子质量的测定
  通过高效液相检测,与右旋糖酐相对分子质量
标准对照品对比,运用GPC软件分析得到:MCP1和
MCP2的相对分子质量分别为 116×106和
745×105。
3.6 MCP1和MCP2的单糖组成分析及相对摩尔比
  与10种标准单糖的 HPLC图谱对照后发现:
MCP1是由 Man、Rham、GlcUA、GalUA、Glu、Gal、
Xyl、Ara等单糖组成的杂多糖,其相对摩尔比为
n(Man)∶n(Rham)∶n(GlcUA)∶n(GalUA)∶
n(Glu)∶n(Gal)∶n(Xyl)∶n(Ara)=103∶293∶
100∶1495∶216∶3070∶285∶450。MCP2是由
Rham、GalUA、Gal、Xyl、Ara等单糖组成的杂多糖,
其相对摩尔比为 n(Rham)∶n(GalUA)∶n(Gal)∶n
(Xyl)∶n(Ara)=163∶2188∶466∶100∶129
(图7~9)。
22 生 物 加 工 过 程   第9卷 
注:PMP(11806min)、Man(14373min)、Rib(18843min)、
Rham(20370min)、GlcUA(21887min)、GalUA(24889min)、
Glu(30336min)、Gal(34575min)、Xyl(36941min)、
Ara(38308min)、Fuc(45339min)。
图7 标准单糖的PMP衍生化高效液相色谱图
Fig.7 HPLCchromatogramofPMPderivatives
ofstandardmonosaccharide
注:PMP(11960min)、Man(14374min)、Rham(20343min)、
GlcUA(21881min)、GalUA(24643min)、Glu(30265min)、
Gal(34336min)、Xyl(36855min)、Ara(38214min)。
图8 MCP1的PMP衍生化高效液相色谱图
Fig.8 HPLCchromatogramofPMPderivativesofMCP1
注:PMP(11834min)、Rham(20307min)、
GalUA(24745min)、Gal(34396min)、
Xyl(36800min)、Ara(38156min)。
图9 MCP2的PMP衍生化高效液相色谱图
Fig.9 HPLCchromatogramofPMPderivativesofMCP2
4 结 论
  苦瓜经热水浸提、醇沉和洗涤后,得到苦瓜多
糖MCP。后经DEAE 32离子交换层析和Sephacr
ylS 400凝胶层析得到苦瓜多糖 MCP1、MCP2和
MCP3,高效液相检测 MCP1、MCP2都为均一性多
糖。经过紫外光谱分析,排除含有蛋白质和核酸的
可能。运用PMP衍生化方法测定其单糖组成,发现
MCP1是由 Man、Rham、GlcUA、GalUA、Glu、Gal、
Xyl、Ara等单糖组成的杂多糖。MCP2是由 Rham、
GalUA、Gal、Xyl、Ara等单糖组成的杂多糖。两者的
相对分子质量分别为116×106和745×105。经
本实验得到的苦瓜多糖纯品,可为产业化提取以及
后续的药理活性研究和苦瓜多糖药物的开发利用
提供依据。
参考文献:
[1] 张瑜,崔炯,赵余庆.苦瓜抗肿瘤研究进展[J].中国现代中
药,2009,11(1):46.
[2] NivitabishekamSN,AsadM,PrasadVS.Pharmacodynamicin
teractionofMomordicacharantiawithrosiglitazoneinrats[J].
ChemBioIntera,2009,177(3):247253.
[3] ChengHL,HuangHK,ChangCI.Acelbasedscreeningiden
tifiescompoundsfromthestemofMomordicacharantiathatover
comeinsulinresistanceandactivateAMPactivatedproteinkinase
[J].JAgricFoodChem,2008,56(16):68356843.
[4] 董英,徐斌,陆琪,等.水提苦瓜多糖的分离纯化及组成性质
研究[J].食品科学,2005,26(11):115119.
[5] 吴笳笛,陈红漫.水溶性苦瓜多糖的分离纯化及生物学活性
的研究[J].食品科学,2006,27(3):8286.
[6] 何传波,李琳,汤凤霞,等.巴戟天多糖的提取及纯化研究
[J].食品科学,2008,29(8):326329.
[7] 缪建,杨文革,周彬,等.香菇多糖提取分离的研究[J].生物
加工过程,2007,5(3):7477.
[8] YangBao,JiangYueming,ZhaoMouming,etal.Structuralchar
acterisationofpolysaccharidespurifiedfromlongan(Dimocarpus
longanLour.)fruitpericarp[J].FoodChemistry,2009,115
(2):609614.
[9] 范卫强,尹鸿萍,周长林.虫草多糖的分离、纯化和初步药效
活性研究[J].生物加工过程,2008,6(1):6973.
[10] FuD,O’NeilRA.Monosaccharidecompositionanalysisofoli
gosaccharidesandglycoproteinsbyhighperformanceliquidchro
matography[J].AnalBiochem,1995,227(2):377384.
[11] 凌云,王玉峰,王莹,等.虫草多糖中单糖组成的柱前衍生化
HPLC分析[J].中国医药工业杂志,2008,39(12):924926.
32 第1期 吴勋贵等:苦瓜多糖的提取、分离纯化及组成性质