第28卷第4期 2012年8月 哈尔滨商业大学学报(自然科学版) Journal of Harbin University of Commerce(Natural Sciences Edition) Vo1.28 No.4 Aug.2012 蛹虫草多糖分离纯化及性质的研究 刘华晶,张旭,史景俊,许修宏 (东北农业大学环境与资源学院,哈尔滨150030) 摘要:以蛹虫草菌丝体粗多糖为材料进行分离纯化及性质的研究.提取液浓缩用3倍体积乙醇沉 淀,等电点Sevag法除蛋白,10%H202脱色,得到的粗多糖经DEAE—DE52纤维素柱层析,用O~O.2 mol/L的NaC1洗脱,可以得到未完全分离的多糖.将此多糖经Sephadex—G200柱层析,用蒸馏水洗 脱.将多糖用Sepharose CL一6B柱层析进行纯度鉴定,经验证是单一多糖.对多糖进行纸层析,证明组 分是D一葡萄糖和D一半乳糖.用高效液相色谱法测定多糖分子质量为3.76 x 1o4 ku.以昆明种小鼠 对多糖进行生物活性研究,多糖对小鼠S 肉瘤抑制率达到71.92%. 关键词:蛹虫草;多糖;分离纯化 中图分类号:Q939.96 文献标识码:A 文章编号:1672—0946(2012)04—0428一o4 Study of separation,puriicatfion and property of Cordyceps militaris polysaccharides LIU Hua-jing,ZHANG Xu,SHI Jing-jun,XU Xiu—hong (School of Environmental and Resource Sciences,Northeast Agricultural University,Harbin 150030,China) Abstract:This paper studied on separation purity and property of the raw Cordyceps militaris polysaccharides(CMP),result as follows:the filtrate was concentrated,and used 3 times volume ethanol to precipitate;getting rid of protein at P1 with sevag,taking of the color with 10%H2O2;and the raw polysaccharides were separated by DEAE—DE52 chromatography, elution with 0—0.2 mol/L NaC1,got the acid polysaccharides which were not separated completely.The polysaccharides were further puriied by Sephadex—G200 chromatfography, being eluted with distilled water.The polysaccharides were homogenous,which was proved by Sepharose CL一6B.The component of CMP was determined to be composed of D—glu- cose and D—galactose by paper chromatography.The average molecular weight of CMP was measure by high—pressure liquid chromatography(HPLC)to be 3.76×10 ku.The re— search of bioactivities for CMP was carried out with Kunming strain mice.Polysaccharide on Sl8o sarcoma inhibition rate was 7 1.92%. Key words:Cordyceps militaris;polysccharides;separation and purity 食用菌多糖在国际上被称为“生物应达效应 收稿日期:2011—11—02. 物”(Biological Response Modiifer,简称BRM),它对 基金项目:科技部十一五科技支撑项目(2008BADA1 BO1);东北农业大学创新团队发展计划资助(CXT003—2—1);东北农业大学大学生科 技创新基金. 作者简介:刘华晶(1979一),女,博士,讲师,研究方向:应用微生物; 通讯作者:张旭(1989一),男,学士,研究方向:应用微生物. 第4期 刘华晶,等:蛹虫草多糖分离纯化及性质的研究 肿瘤的生长具有一定的抑制作用,能够恢复和提高 人体免疫活性.与真菌多糖领域的大量研究相比, 对虫草多糖的研究报道屈指可数,而且多集中在最 近几年,以日本和我国研究较多.蛹虫草 (Cordyceps militaris)是生长在蛹体上的一种真菌, 一1901双光束紫外可见分光光度计(北京普析通 用仪器有限责任公司)、DYY—m8B型电泳槽(北 京六一仪器厂)、DYY—llI8B型稳压稳流定时电泳 仪(北京六一仪器厂)、LKB一100自动部分收集器 (瑞典PHARMACIA)、高压液相色谱仪LC一9A (日本SH] ̄MADZU)、色谱柱Shodex SUGARKS一 (日本SHIMADZU). 1.3粗多糖的分离、纯化 属于子囊菌亚门(Ascomycotina)、麦角菌科(Clar ̄i- 国内外学者对蛹虫草的研究一方面集中在栽培及 虫草多糖化学成分、生理活性方面的研究H ,另 一ceptaceae)、虫草属(Cordyceps)植物蛹虫草.目前 804(日本SHIMADZU)、RID一6A示差折光检测器 方面集中于活性物质的提取.如Shonkor Kumar 1.3.1粗多糖的前处理 脱蛋白方法使用等电点法和Sevag法联合除 蛋白:先将含有蛋白质的提取液置于4 cI=冰箱中过 夜,离心去除杂质以减少杂质的含量.脱色之前用 氨水调pH至8.5—9.0,达到蛋白质的等电点,可 Dasl3 等利用响应面法分析,对经离子束照射的蛹 虫草突变株G81~3进行浯陛物质提取,预测的最 佳血糖质量浓度碳源和氮源酵母提取物分别为 86.2 g/L和93.8 g/L,虫草素提取量达到6.84 g/ L.Mina Masuda_4 等使用蛹虫草NBRC9787为实验 材料,结果表明约98%的蛹虫草的虫草素合成分 泌到培养基中,其他化合物在发酵中期可以观察 到.在最佳条件下,培养基最大的虫草素质量浓度 达到640 mg/L,最大的虫草素生产量达到32 mg/L 以看到大量蛋白质以浑浊的形式出现,此时将溶液 进行离心除去蛋白质.将氯仿正丁醇=4:1配置 好,该溶液加入量是粗多糖溶液体积的1/4,充分 震荡30 min后,经离心机8 000 r/rain离心1 min 后,将水相与氯仿相分开.将水相再加入相当于其 体积1/4的氯仿一正丁醇溶液,重复上述过程,共 计3次.再加入10%的H:O:脱色,室温放置1~2 d,调pH至7.0.放透析袋中流水透析,以3倍体积 95%的乙醇进行醇沉,用丙酮、乙醚分别洗涤,用真 d.荆留萍 研究不同前体物及营养物对蛹虫草 液体发酵中虫草素和虫草多糖质量分数的影响, ・结果表明蛹虫草发酵过程中添加腺苷合成途径中 的前体物能明显提高其中的虫草素与虫草多糖质 量分数.本研究从分离、纯化角度对蛹虫草粗多糖 (Cordyceps militaris polysaccharides简称CMP)进 行研究,对纯化的多糖进行鉴定,并对多糖的抑瘤 率进行研究. 空冷冻干燥机冻干得到多糖样品. 1.3.2粗多糖的分离、纯化 用DEAE一52纤维素和Sephadex G200柱层 析(1.8×65 cm)进行纯化. 1.4多糖的纯度鉴定 1 材料与方法 1.1供试材料 以Sepharose CL一6B柱层析(1.8×65 cm)和 琼脂糖凝胶电泳进行纯度鉴定. 1.5 单糖组成及分子质量测定 蛹虫草粗多糖CMP为本实验室提取.昆明种 小鼠、Slso肉瘤细胞,由哈尔滨医科大学肿瘤医院购 买. 1.2试剂及主要设备 采用纸层析法测单糖组成.标准单糖样品为D 一甘露醇、D一葡萄糖、D一半乳糖、D一阿拉伯糖、 采用高压液相色谱法测定所纯化多糖CMP的 D一木糖. 分子质量.分子质量标准品葡聚糖系列T10、q'40、 TT0、T500、T2000分别用双蒸水配成0.2%,上样 1.2.1试剂 氯仿、正丁醇等均为分析纯,透析袋截留分子 质量为8 000~10 000,DEAE一52纤维素为What— man进口分装,Sephadex G200为Pharmacia进口分 量10 ,流速0.5 mL/min,RID一6A视差折光检 测器检测,色谱柱Shodex SUGAR KS一804.保留时 装,Sepharose CL一6B、标准单糖:D一甘露醇、D一 葡萄糖、D一半乳糖、D一阿拉伯糖、D一木糖均为 Sigma公司产品. 1.2.2仪器 问与分子质量作图,画出标准曲线,求出相关系数 r.将所纯化多糖CMP配制成质量分数0.2%上样 (上样量10 L),流速0.5 mL/min.RID一6A示差 层析柱规格为1.6 cm×80 cm,Alpha I一5真 折光检测器检测.由所得的保留时问根据回归方程 计算分子. 1.6多糖生物活性一抑制肿瘤实验 空冷冻干燥机(德国Saaofius BS110S)、BS110S型 电子天平(北京塞多利斯仪器系统有限公司)、TU ・430・ 哈尔滨商业大学学报(自然科学版) 第28卷 所用菌株为移}直陛s ∞肉瘤,浓度约为1O。个/mL,在无菌条件下接种于小鼠后背,采用20~25 g 89.7%. 0.6 的昆明种雄陛小鼠研究抗肿瘤活陛,事先对小鼠接 种处用碘酒、酒精做表面消毒,每只接种0.3 mL. 根据一般毒性实验确定CMP三个剂量为50、85、 。… 125 mg/(kg・d).接种第二天开始,每天连续对小 白鼠进行肌肉注射1次,同时设一个对照组和一个空白组,每组6只.对照组和空白组每天1次注射 0.3 mL生理盐水.各组注射持续16 d,采用自由饮 吕0.3 0, 食、自然光照方式饲养.停药后颈椎脱臼处死小鼠, “ 1 6 11 16 21 26 31 39 49 剥出瘤体分别称重,计算各组CMP对S 肉瘤的 抑制率,同时取小鼠脾脏进行称重,观察CMP对小 鼠肝脏及脾脏质量的影响. 2 结果与分析 2.1粗多糖的纯化 2.1.1粗多糖的前处理 粗多糖经过等电点法和Sevag法去除蛋白后, 利用考马斯亮蓝法测定蛋白质质量浓度,如表1所 示. 表1 多糖处理后蛋白质质量浓度比较 由表1可以看出,等电点法对蛋白质去除贡献 较大,蛋白质去除率可以达到82.8%,Sevag法可 以在等电点法基础上进一步出去蛋白质,但是对蛋 白质的去除率贡献不是很大. 2.1.2 DEAE一52纤维素对粗多糖进行纯化 以苯酚~硫酸法在490 nm处测DEAE一52洗 脱液的吸光度.如图1所示,多糖成分大致出现4 个峰值,从图1中可以看到质量浓度比较集中的多‘ 糖分布在第6管至18管.而另外3种成分的多糖 质量浓度很少,在收集的时候表现为微量,利用常 规离心法无法收集,因此在本文中不做处理,只收 集主峰部分的多糖.对此多糖重新干燥,用苯酚一 硫酸法测得多糖纯度为83.4%. 2.1.3 Sephadex G200进行柱层析 将经过DEAE一52纤维素处理的多糖过Seph・ adex G200柱,苯酚一硫酸法在490 nm处测洗脱液 的吸光度,如图2所示.可以看出过柱后的多糖基 本上形成一个对称的峰,说明多糖为均一多糖.对 此多糖重新干燥,用苯酚一硫酸法测得多糖纯度为 管数 图1 DEAE一52纯化多糖洗脱图 3.O 2.5 2.0 宝 0 0 1.5 1.O 0.5 O 1 6 11 16 21 26 管数 图2 Sephadex G200纯化多糖洗脱图 2.2纯度鉴定 将多糖用Sepharose CL一6B进行柱层析,上样 前用蒸馏水溶液平衡好的柱上,以蒸馏水进行洗 脱,控制流速在0.2 mL/min,所接样品管数为100 管,多糖柱层析洗脱图如图3所示.将纯化后的样 品用苯酚一硫酸法测定多糖质量浓度,多糖质量 分数为92.3%. 1 6 11 l6 2l 26 管数 图3 Sepharose CL-6B柱层析洗脱图 2.3单糖及分子质量测定 第4期 刘华晶,等:蛹虫草多糖分离纯化及性质的研究 2.3.1纸层析法测定多糖组成 多糖及5中单糖样品各22 mg,加双蒸水10 mL,摇匀,加4 mL/L的H SO 10mL.于可封闭的 有刻度的试管中,加磨口塞,在沸水中煮沸5 h.调 pH至7.0,取1 mL,用斐林试剂检查,有CuO2沉 淀.将样液浓缩,过滤,定容至5 mL.标准样配成20 mmol/L.新华中速滤纸,点样量2.5 ;展开剂: 正丁醇:醋酸:水=4:1:1;展开12 cm,上行展开; 3.5 3.0 2.5 ‘o 瞧1.5 L0 O.5 O a b c 对照 空白 显色剂为苯胺一邻苯二甲酸,展开后,105 oC烘干 10 min.经检测多糖样品中检测出的单糖是D一葡 萄糖、D一半乳糖. 2.3.2高效液相色谱法测定多糖分子质量 采用高压液相色谱法测定多糖CMP的分子质 量如图4所示,CMP的保留时间为13.922 min,根 据标准曲线测得多糖的分子质量是3.76×10 ku. 黎 靛 蛐 瞧 12.678 l3.425 15.338 16.39 18.824 保留时间/min 图4 I-IPLC法测多糖分子质量标准曲线 2.4生物活性测定一抑制肿瘤实验 经过实验比较发现对照组与治疗组小鼠的肝 脏重量差异不明显,因此本文中不做讨论.在肿瘤 差异方面,对照组小鼠肉瘤最重,为3.03 g,a、b、C 三个组分瘤重分别为1.06、0.98、0.87 g,从抑制 肿瘤效果上看,CMP剂量为120 mr/(kg・d)的效 果最好.a、b、C、对照、空白5个组分的脾脏质量分 别为0.39、0.4、0.35、0.48、0.15 g.脾脏为小鼠的 免疫调节器官,从脾脏的质量来看,没有发生病变 的空白组脾脏最轻,没有进行治疗的对照组脾脏最 重.肿瘤抑制率计算公式为: 肿瘤抑制率=(对照组肿瘤重一实验组肿瘤 重)/对照组肿瘤重 实验结果表明,三个组分的CMP均取得较好 的抑瘤率,分别为65.02%、67.66%、71.92%,即 CMP剂量为120 mg/(kg・d)的治疗组抑瘤效果最 好. 图5不同处理小鼠S。鼬肉瘤及脾脏质量比较 3 讨 论 本实验所用粗多糖CMP经柱层析纯化后糖质 量分数高达92.3%,经纸层析法检测出D一葡萄 糖和D一半乳糖两种单糖,高效液相色谱测定多糖 分子质量376 ku.动物实验中,用50、85、120 mr/ (kg・d)三个剂量的CMP取得的抑瘤率分别为 65.02%、67.66%、71.92%.而袁建国 等用乙醇 分级分离得到多组分的冬虫夏草多糖对小鼠S啪 抑瘤率为45.71%,吴洪臻。 。等用低剂量(30 mg/ (kg・d),9 d)和中剂量虫草菌素(60 mg/(kg・ d),9 d)及环磷酰胺(20 mr/(kg・d),9 d)对昆 明种小鼠的s 瘤细胞进行实验,结果表明,抑瘤 率为45.72%、49.1l%和55.91%.本实验所得多 糖抑瘤率大大高于国内研究者所用多糖的抑瘤率, 同时高于常用抑制肿瘤药物环磷酰胺的抑瘤率.国 外学者Sang Eun Park 等以NCI—H406细胞移 植裸鼠为实验材料,结果表明,给药量在150 mg/ (kg・d)的小鼠寿命延长到(19.43±2.44)d,比 对照组未给药小鼠寿命提高5.42%.给药量在300 mr/(kg・d)的小鼠寿命延长到(21.86±3.53)d, 比对照组寿命提高18.61%.说明蛹虫草多糖除了 对肿瘤有较好的治疗作用外,还可以增加小鼠的寿 命. 食用菌多糖是一种非特异性免疫增强剂,它可 以通过多种途径提高机体的免疫功能,而对机体没 有毒副作用.本实验表明多糖提取过程中纯度是影 响抑瘤效果的重要因素,此外筛选活陛多糖还要从 免疫药理着手,调节免疫功能的多糖可能作用于机 体免疫反应的不同环节或不同细胞,因此筛选多糖 时必须采用涉及免疫过程的主要环节的各种实验 方法及观察指标进行. (下转438页) ・438・ 哈尔滨商业大学学报(自然科学版) 第28卷 门限值法计算的接箍误差较大且不稳定,在识别套 管磁化接箍的时候还容易漏掉接箍.两口井都已经 完成射孔施工,人工数据与计算机计算的数据相互 验都是准确的. 4 结 语 在试验中,针 寸算机完井深度计算过程中出现 的套管磁化问题,经过反复的实验终于找到了比较理 想的解决方案,经过多口井处理证明,在计算机上采 用相对幅度值方法进行接箍信号的跟踪识别,速度快 图5计算接箍位置 举青度高.识别一口井深为1 180 m的单井全部接箍仅 需要30 S.利用本文方法对磁化后的套管接箍进行自 动识80,接箍识别准确,可以代替手工操作.实现了计 算机自动进行射孔深度计算,套管接箍自动准确识 表2 G55—38井人工标定法与相对幅度值法对比 别,保证了射孔f乍业精度,提高了施工效率,降低了劳 动强度,同时为了油田薄油层的开采提供了技术保 证.该技术已经在大庆油田有限责任公司试油试采分 公司中得到了良好应用. (注:本文中的标准接箍计算主要应用于电缆 输送式射孔). 参考文献: MUSKAT M M.The Effect on Well Productivity of Formation Penetration Beyond Perforated Casing[J].Trans.AIME,1950 (1):189—309. [2] 王洪亮,唐文江.计算机自动识别技术在射孔深度控制上的 应用[J].测井技术,2006,30(4):378—380 [3] 田素月,王勤华,廖鸿龙.射孔深度计算的计算机处理方法 [J].油气井测试,2003,12(4):41—44. 通过表1、2的对比结果可知,针对正常接箍与 套管磁化接箍,相对幅值法在精度上优于门限值 法.相对幅值法识别的接箍深度与人工计算的接箍 深度之间的误差值都稳定在±0.03的范围内,而 [4] 大庆油田责任有限公司.射孔深度校正计算及质量评定 [R].2004. [5] 刘玉芝.油气井射孔井壁取心技术手册[M].北京:石油工业 出版社.2003:265—267. (上接431页) 参考文献: SHONKOR K D,MINA M,AKIHIKO S,et a1.Medicinal uses of the mushroom Cordyceps militaris:Current state and prospects [4] MINA M,ERIKO U,AKIHIKO S,et a1.Production of cordyce- pin by surface culture using the medicinal mushroom Cordyceps militaris[J].Enzyme and Microbial Technology,2006(39): 641—646. [5] 荆留萍,杜双田,金凌云,等.8种物质对蛹虫草液体发酵中 虫草素及多糖含量的影响[J].西北农林科技大学学报:自 然科学版,2010,38(11):156—160. [6] 袁建国,程显好,侯永勤.冬虫夏草多糖组分研究及药理实 验[J].食品与药品,2005,7(1):45—48. [7] 吴洪臻,江伟,马德恩.虫草素对小鼠s。 瘤抑制作用研究 [J].时珍国医国药,2000,11(10):873. S,LEE Y W,et a1.Antitumor Activity of [8] PARK S E,KIM JWater Extracts From Cordyceps Militaris in NCI—H460 Cell [J].Fitoterapia,2010,81(8):961—968. 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