超声辅助提取、优化以及从Actinidia valvata Dunn中获得的多糖的结构特性;此外,还评估了该多糖通过清除活性氧(ROS)对斑马鱼胚胎的保护作用

时间:2026年4月16日
来源:Food Bioscience

编辑推荐:

本研究通过响应面法优化超声辅助提取 Actinidia valvata 根多糖,获得 AvPs1-1、AvPs2-1、AvPs2-2 三个新型多糖组分,结构表征显示其具有三螺旋复杂构象。体外实验表明 AvPs2-1 和 AvPs2-2 具有显著抗氧化活性,在 ABTS、DPPH 和羟基自由基清除实验中效果优于 BHT。体内实验证实 AvPs2-1 能有效缓解 H2O2 诱导的氧化应激,为开发天然抗氧化剂提供依据。

广告
   X   

冯潘|南洋|邓德荣|李坤梅|张蓓|李三华|曾向辉|丁嘉瑞|张璐|蒋年|宋长伟|巴文莉|刘云
中国贵州省教育厅肿瘤医疗预防与治疗重点实验室,遵义医科大学,遵义,563000

摘要

本研究提出了一种高效且环保的提取方法,用于从Actinidia valvata根中提取并全面评估生物活性多糖。通过响应面法(RSM)优化了超声辅助提取(UAE)工艺,在最佳条件下(液料比:15 mL/g;超声时间:46分钟;功率:370 W),多糖产量提高了40%(从2.05%提高到2.87%)。纯化过程得到了三种新的多糖组分(AvPs1-1、AvPs2-1和AvPs2-2),并对其进行了结构鉴定。分析证实这些化合物为具有独特分子结构的三螺旋复合多糖。单糖组成、分支特性和形态特征的比较分析表明,AvPs1-1可能是较高分子量组分(AvPs2-1或AvPs2-2)的降解产物。生物活性评估显示,AvPs2-1和AvPs2-2具有选择性和强效的抗氧化活性。在ABTS试验中,这两种组分的活性与BHT相当或更高(IC50分别为<0.25 mg/mL和<0.25 mg/mL);在DPPH试验中表现出中等活性(分别为7.29 mg/mL和约8.00 mg/mL);在羟基自由基清除试验中,活性分别为6.40 mg/mL和4.01 mg/mL和1.81 mg/mL。此外,使用斑马鱼胚胎模型的体内研究表明,AvPs2-1通过抑制活性氧(ROS)的生成显著减轻了H2O2诱导的氧化应激。总之,本研究建立了一种综合的工作流程,包括UAE优化、多糖分离及多维度结构表征,并为这些高分子量多糖在功能性食品和营养保健品中的潜在应用提供了依据,进一步加深了对这种传统植物的科学认识。

引言

Actinidia valvata Dunn属于Actinidiaceae科,具有营养和药用价值。该物种原产于中国,分布于东南部至中部省份,如安徽、浙江、贵州、江西等地。它通常生长在海拔约1000米的低山山谷开阔森林中(Li 2007)。A. valvata因其可食用的果实而被广泛栽培,其根部在传统医学中被称为“毛人参”,因其显著的临床疗效而被广泛应用(Qi等人2025;Xiao等人2014)。现代药理学研究表明,毛人参具有抗肿瘤、抗炎、抗氧化和免疫调节作用,在治疗胃癌、食管癌、肝癌、肺癌以及多发性骨髓瘤方面具有广泛应用前景(Feng等人2004;Wang等人2005;Zhang等人2006)。该植物富含三萜皂苷,主要是熊果烷型三萜类化合物,如corosolic酸,具有抗肿瘤活性(Rakha等人2025;Zheng等人2012)。此外,其叶片中含有丰富的黄酮苷类化合物,尤其是山柰酚苷,具有很强的抗氧化作用(Ma等人2021;Xin等人2011)。然而,由于传统中药主要采用水煎法,因此研究其水溶性成分对于阐明其生物活性基础至关重要。
多糖作为主要的水溶性植物化学物质,具有丰富的生物相容性和多样的生物活性,包括抗氧化、抗肿瘤、免疫调节和抗炎作用(Hu等人2025b;Pan等人2025;Hu等人2025a)。特别是来自其他Actinidia物种的多糖显示出显著的抗肿瘤潜力(Cao等人2025)。例如,A. chinensis Planch的多糖能够体外抑制缺氧诱导的心肌细胞凋亡(Wang等人2018),并抑制胃癌的侵袭和转移(Guangshun等人2024)。A. eriantha根的多糖可通过TLRs/NF-κB信号通路激活RAW264.7巨噬细胞(Sun等人2015),后续研究表明这些多糖可通过miRNA调节巨噬细胞功能(Chen等人2019),并对胃癌具有治疗作用(Li等人2025a)。与小分子化合物相比,多糖具有更好的生物相容性、溶解性和更高的产量(Lin等人2024;Liu等人2025a)。然而,A. valvata根中的多糖(AvPs)仍研究不足,这是一个重要的研究空白。鉴于其结构和功能潜力,AvPs是新型功能性食品和治疗剂的有希望的候选物质。因此,系统研究其提取方法、结构特征和生物活性至关重要。
我们对粗提物的初步研究表明,其提取产量较低(Pan等人2022)。这一限制源于传统提取方法的效率低下、能耗过高、处理时间过长以及多糖生物活性的热降解。这些因素严重阻碍了AvPs的研究和实际应用。为了解决这一问题,我们采用了超声辅助提取(UAE)技术,该技术利用空化作用克服了这些限制。超声作用会产生高能冲击波和微射流,破坏细胞结构,从而促进多糖释放(Roobab等人2025)。UAE具有显著优势,能够在较低温度下实现高产量提取,同时减少能量和化学物质的消耗,符合绿色化学原则(Roobab等人2025)。因此,我们采用Box-Behnken设计(BBD)结合响应面法(RSM)系统优化了UAE参数,从而建立了高效、可持续的AvPs生产条件。
生物活性化合物的评估不仅关注产量,还包括生物活性的保持。活性氧(ROS)是不稳定的分子,具有未配对的电子,会损伤DNA、蛋白质和脂质(Dreher和Junod 1996)。它们的积累会导致多种病理状况,包括癌症、动脉粥样硬化、阿尔茨海默病和衰老,同时干扰胚胎发育等基本生理过程(Forman和Zhang 2021)。抗氧化剂可以中和这些有害的自由基,在身体抵御氧化应激中发挥关键作用(Shahidi和Zhong 2015)。由于合成抗氧化剂(如丁基化羟基甲苯(BHT)的毒性问题,人们对天然替代品越来越感兴趣(de Fátima等人2018)。植物来源的多糖作为主要的生物活性成分,具有出色的安全性和显著的抗氧化能力,使其成为制药和营养保健品应用的理想候选物质(Mohanta等人2022)。我们的先前研究表明,粗提物的ABTS自由基清除活性很强,接近阳性对照BHT(Pan等人2022)。
目前对于生物活性多糖的结构特征及其纯化后的抗氧化活性保持机制仍存在关键空白。本研究首先优化了从A. valvata Dunn中提取多糖的UAE工艺。所得粗提物经过分离、纯化并进行了结构鉴定。生物活性评估显示,纯化后的组分在体外试验和斑马鱼模型中均保持了显著的抗氧化效果,并通过清除细胞内ROS有效减轻了氧化应激。这些发现证实了纯化后抗氧化能力的保持,并为这些多糖的潜在生物医学应用提供了关键的结构依据。

试剂

二乙氨基乙基纤维素52(DEAE-52)购自Whatman(英国布兰特福德)。Sephadex G-150和T系列右旋糖酐(T-1、T-7、T-50、T-100和T-200)购自Pharmacia(瑞典)。Macroporous AB-8购自东宏化工有限公司(中国山东)。标准单糖(纯度≥97%),包括甘露糖、鼠李糖、葡萄糖酸、葡萄糖、阿拉伯糖和岩藻糖,购自BioDuly(中国南京)。1-苯基-3-甲基-5-吡唑酮(PMP)等。

A. valvata Dunn中提取多糖的单因素优化

通过单变量实验优化了AvPs的提取产量,研究了三个关键参数:液料比(A)、超声时间(B)和超声功率(C)。在每个实验中,两个变量保持不变,第三个变量则进行系统变化。
结果表明,随着液料比的增加(最高达到20 mL/g),多糖产量显著提高,这可能是由于溶质-溶剂相互作用得到改善,促进了多糖的释放

结论

我们建立了一套工作流程,用于优化超声辅助提取(UAE)、分离和表征A. valvata根中的多糖。在最佳条件下(液料比:15 mL/g,超声时间:46分钟,超声功率:370 W),多糖产量达到了2.87%,比优化前提高了显著水平。随后分离出了三种新的均质多糖组分:AvPs1-1(6.60 kDa)、AvPs2-1(4006.82 kDa)和AvPs2-2(633.54 kDa)。

CRediT作者贡献声明

丁嘉瑞:研究。曾向辉:研究、资金获取、数据分析。蒋年:研究。张璐:研究。巴文莉:研究。宋长伟:资源提供、研究。刘云:写作——审稿与编辑、监督、项目管理、资金获取。南洋:研究、数据管理。冯潘:写作——初稿撰写、项目管理、研究、资金获取、数据管理、概念构思。李坤梅:

未引用参考文献

Ma等人,2021;Ma等人,2008。

数据可用性声明

数据可应要求提供。

利益冲突

作者声明没有已知的财务利益或个人关系可能影响本文的研究结果。

利益冲突声明

☒ 作者声明没有已知的财务利益或个人关系可能影响本文的研究结果。

致谢

本工作得到了贵州省科学技术基金会(QKHJC-ZD[2025]050, QKHJC-ZK[2023]YB524)和遵义医科大学创新创业本科培训计划(S202510661729)的支持。同时,也非常感谢国家自然科学基金(编号82260850)对F.P.的资助。

生物通微信公众号
微信
新浪微博


生物通 版权所有