科研进展 | 上海农科院食用菌所在微波降解制备灵芝β-葡寡糖及其结构解析和免疫活性构效关系研究中取得重要进展

近期，食用菌所加工团队在国际化学领域TOP期刊《International Journal of Biological Macromolecules》（影响因子：8.025）上发表了题为“Microwave-assisted degradation of β-D-glucan from Ganoderma lucidum and the structural and immunoregulatory properties of oligosaccharide fractions”的研究论文。

灵芝是我国著名的药用真菌，具有广泛的药理作用和极低的毒性，在功能食品和药品领域已有大量应用。多糖是灵芝的主要活性成分之一，尤其是β-葡聚糖，在机体免疫功能调节和抗肿瘤等方面效果显著。团队前期已筛选获得了富含β-葡聚糖的灵芝品种，并发明了大量制备获得高纯度β-葡聚糖的专利技术【ZL201510727866.7】，解决了灵芝β-葡聚糖的规模化制备难题。结构鉴定结果表明该多糖重均分子量为242万，是以β-(1→3)-糖苷键连接为主连、β-(1→6)糖苷键连接为支链且支链与主链的比例为1:3的高分子葡聚糖。然而分子量大、溶解性差、黏度大等特点影响了其进一步的开发利用。因此，基于灵芝β-葡聚糖的结构特点，选择高效降解技术对其进行可控降解及结构片段的分离纯化，建立灵芝β-葡聚糖降解产物的结构单元库，并明确其与免疫活性间的构效关系，可为灵芝β-葡聚糖的深入开发应用奠定基础。

本研究以灵芝β-(1→3,1→6)-葡聚糖为研究对象，以降解率和降解产物寡糖种类为目标系统优化了微波法降解β-葡聚糖制备灵芝β-葡寡糖的工艺参数，明确5 mg/mL的灵芝β-葡聚糖水溶液在温度为140 ℃条件下微波降解处理40 min，所得产物的降解率高达98%以上，主要降解产物的聚合度为2-24。采用逐级醇沉法从降解产物中分离得到了4个组分，按聚合度分布由低到高依次命名为F1（DP2-8）、F2（DP6-19）、F3（DP8-24）、F4（high DPs），采用HPAEC-PAD-MS/MS技术对F1中主要寡糖组分结构进行解析，发现其主要是包含不同聚合度的以β-(1→3)-糖苷键连接主链的葡寡糖，各组分带有不同比例β-(1→6)-糖苷键连接。NMR分析F1-F4组分中β-(1→3)-葡萄糖残基与β-(1→6)-葡萄糖残基的平均比值发现，随着组分聚合度的增加，β-(1→3)-葡萄糖残基比例由F1组分中的2.01:1上升到F4组分中的3.29:1。SPR表面等离子共振分子互作分析（Surface plasmon resonance）结果显示各组分与Dectin-1受体蛋白结合能力随聚合度和糖残基比例的变化而有所不同，F4组分与Dectin-1受体结合能力最强，且可以通过与Dectin-1受体结合激活NF-κB途径来发挥增强免疫功能。本研究为灵芝β-葡寡糖活性片段的制备及构效关系研究奠定基础。

图1主要研究内容示意图

图2 HPAEC-PAD-MS/MS解析寡糖片段的结构特征

上海市农业科学院为该论文第一完成单位，硕士研究生秦秀（已毕业）和马冠骅为该论文共同第一作者，刘艳芳研究员和张劲松研究员为通讯作者。该研究得到上海市自然科学基金（编号：20ZR1418700）以及院卓越团队专项计划（编号：G2022003）等项目资助。

来源：漫步菇道