基本信息
- 项目名称：
- 紫心甘薯多糖的提取分离及生物活性研究
- 来源：
- 第十二届“挑战杯”省赛作品
- 小类：
- 生命科学
- 大类：
- 自然科学类学术论文
- 简介：
- 本作品以浙江省临安市太阳镇紫心甘薯基地的“渝紫263”来源的紫心甘薯为研究对象，利用分离纯化技术、动物模型试验和体外活性测定等多种手段，开展紫心甘薯多糖提取分离，并对其抗氧化以及体外对肿瘤活性抑制作用进行深入研究。
- 详细介绍：
- 1. 紫心甘薯多糖提取和薄层硅胶层析分析单糖组成 通过热水浸提和低温碱提得到两种紫心甘薯粗多糖；计算得水提PPSP得率：4.01%，碱提PPSP得率：40.71%；鉴于碱提多糖含量较多，本作品主要研究碱提PPSP的生物活性。经苯酚-硫酸法和硫酸-咔唑法检测：PPSP糖含量为55.4ug/ml，PPSP糖醛酸含量为11.51ug/ml。取PPSP经完全酸水解后，用硅胶薄层层析对酸解液进行层析，以分析PPSP的单糖组成。 2. 通过柱层析分离纯化紫心甘薯粗多糖 通过DEAE-纤维素柱结合不同浓度和种类的洗脱液。1）阴、阳离子交换柱的选择：离子交换柱有CM-纤维素和DEAE-纤维素。通过中性水洗，分部收集，苯酚硫酸法检OD490处的吸收峰，通过峰型挑选合适的离子交换柱类型。 2）洗 脱液PH的选择：配制不同PH PBS缓冲液进行洗脱，分部收集，检测方法同上。3）不同缓冲液的选择，进行洗脱。采用苯酚-硫酸法检测多糖的吸收峰，绘制洗脱曲线；收集单峰处对应管，经透析除盐，冷冻烘干得PPSPⅠ、PPSPⅡ、PPSPⅢ、PPSPⅣ四个组分。 经紫外光谱扫描，PPSPⅠ和PPSPⅡ组分不含核酸和蛋白质等成分；对PPSPⅠ、PPSPⅡ、PPSPⅢ样品进行红外光谱分析，与适量KBr粉末在白炽灯下干燥磨混均匀，采用傅立叶变换红外光谱在4000cm-1-400cm-1区间扫描。 检测PPSP体内抗氧化活性 根据其抗氧化的机理设计了两个动物模型实验，更好的将抗氧化的理论运用于实际。分别是紫心甘薯多糖抗四氯化碳诱导的肝损伤实验研究和紫心甘薯多糖抗疲劳活性研究。 3． 检测PPSP体内抗氧化活性 1）紫心甘薯多糖对四氯化碳肝损伤小鼠的保护作用：以不同剂量的紫心甘薯多糖分别给予小鼠灌胃，设立对照组，连续10天作预处理，腹腔注射CCl4建立CCl4诱导小鼠肝损伤模型。测定血清谷丙转氨酶、谷草转氨酶、乳酸脱氢酶酶活力和总胆红素、总蛋白含量，测定肝组织中超氧化物岐化酶、谷胱甘肽、丙二醛水平，并进一步观察肝组织病理组织学变化。 2）紫心甘薯多糖的抗疲劳活性研究：将小鼠分为PPSP组，普通甘薯多糖组和生理盐水组，分别用低，中，高三种剂量的PPSP、PGSP和生理盐水灌胃。灌胃3h后，进行10min不负重游泳运动。30d后，测定肝糖原、肌糖原储量，血清尿素氮浓度，血清肌酸激酶和乳酸脱氢酶活力，肝脏MDA生成量和SOD酶活力。 4. 探究对肿瘤细胞的抑制作用 紫心甘薯多糖组分的体外肿瘤细胞株抑制作用试验中，选用Hela、HePG2细胞株进行细胞培养，以标准葡萄糖溶液做阳性对照，用MTT法检测不同的多糖组分对不同类型肿瘤细胞株的体外抑制效果，用SPSS软件分析数据。
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作品专业信息
撰写目的和基本思路
- 撰写目的 本作品以浙江省临安市太阳镇紫心甘薯基地的“渝紫263”来源的紫心甘薯为研究对象，利用分离纯化技术、动物模型试验和体外活性测定等多种手段，开展紫心甘薯多糖提取分离，并对其抗氧化以及体外对肿瘤活性抑制作用进行深入研究。 基本思路 1.紫心甘薯多糖提取和薄层硅胶层析分析单糖组成 2.通过柱层析分离纯化紫心甘薯粗多糖 3．检测PPSP体内抗氧化活性 4. 探究对肿瘤细胞的抑制作用
科学性、先进性及独特之处
- 本作品围绕健康保健主题展开，结合多糖保肝护肝作用，研究紫心甘薯多糖的抗氧化、抗疲劳活性。 本作品对分离纯化后的多糖组分进行了紫外和红外光谱等手段的检测，结合多糖组分对肿瘤细胞生长的抑制作用研究，来研究多糖的构效关系。
应用价值和现实意义
- 1.研究发现紫心甘薯中多糖成分对小鼠有一定抗疲劳效果，为进一步开发和利用紫心甘薯提供有效的理论指导和实验依据。 2.本作品选取紫心甘薯的多糖成分进行提取、分离和纯化研究，不仅有利于研究复杂的多糖结构，而且对揭示多糖结构与功能的关系具有重要意义。 3.为肝病防治提供一定的参考和理论依据。 4.紫心甘薯多糖结构分析与抗肿瘤活性的构效研究为新型肿瘤药物的开发和研究提供依据。
学术论文摘要
- 分离紫心甘薯的多糖组分，并对其组分的抑癌活性进行初步研究。采用DEAE-Cellulose和CM-Cellulose离子交换柱分离紫心甘薯多糖，收集分离PPSP组分；MTT法检测PPSP各组分对肿瘤细胞的体外抑制活性；薄层层析法分析PPSP各组分的单糖组成；利用傅里叶红外光谱技术检测PPSP组分的结构特征。选用弱阴离子交换柱DEAE-Cellulose分离，并经NaCl溶液梯度分段洗脱，得到四个紫心甘薯多糖组分，分别命名为PPSPⅠ、PPSPⅡ、PPSPⅢ和PPSPⅣ；观察PPSPⅠ、PPSPⅡ、PPSPⅢ对Hela和HepG2肿瘤细胞的抑制作用，检测发现PPSPⅡ、PPSPⅢ组分有一定的抑癌活性。结构分析结果表明PPSPⅠ主要由葡萄糖和半乳糖这两种单糖组成；PPSPⅡ由葡萄糖组成，并具有β-D-葡萄吡喃聚糖的红外特征吸收峰；PPSPⅢ具有蛋白吸收峰，推测为糖蛋白。成功分离到PPSP的四种多糖组分，其中检测到PPSPⅡ、PPSPⅢ组分对Hela和HepG2肿瘤细胞具有一定的体外抑制效果。推测PPSPⅡ、PPSPⅢ组分抑癌活性可能与其含有β-D-葡萄吡喃聚糖或糖蛋白的结构有关。
获奖情况
- 1.刘森泉、阮红等. 紫心甘薯多糖对四氯化碳诱导小鼠肝损伤的保护作用（浙江大学学报（理学版），已发表） 2.赵婧、阮红等.紫心甘薯多糖抗疲劳及其机制研究（食品科技，已录用，见附页） 3.赵婧、阮红等. 紫心甘薯多糖的分离及组分抑癌活性初步研究（浙江大学学报（医学版），见附页） 4.本研究获杭州市科技局重点实验室科技创新项目资助（20080432T05） 5.本研究获2010学年浙江大学城市学院大学生科研计划课题重点项目（紫心甘薯多糖对四氯化碳诱导小鼠肝损伤的保护作用）资助
鉴定结果
- 实验数据真实有效
参考文献
- [1]ZHAO G H, KAN J Q, LI Z X, et al. Characterization and immunostimulatory activity of an (1→6)-α-D-glucanfrom the root of Ipomoea batatas[J]. International Immunopharmacology, 2005(5): 1436-1445. [2]张维杰.糖复合物生化研究技术（第二版）【M】.杭州:浙江大学出版社，2003 [3]Jia Wang, Shanshan Li, Yuying Fan, Yan Chen, Dan Liu, Hairong Cheng, Xiaoge Gao, Yifa Zhou. Anti-fatigue activity of the water-solubleisolated polysaccharide from Panax ginseng C. A. Meyer.journal of ethnopharmacology. 2010(2):,421-423 [4]ZHANG M, CUI S W, CHEUNG P C K, et al. Antitumor polysaccharides from mushrooms: a review on their isolation process, structural characteristics and antitumor activity[J]. Trends Food Sci Tech, 2006, 18 (1): 4-19. [5]Ma L i, CaiDonglian. Anti - fatigue effects of salidroside inmice[ J ]. Journal ofMedical Colleges of PLA, 2008, (23)：88 – 93 [6]Mantovani M S, Bellini M F, Angeli J P, et al. β-Glucans in promoting health: prevention against mutation and cancer[J]. Mutat Res, 2008, 658 (3): 154-161.
同类课题研究水平概述
- 我国对多糖的研究起步较晚，始于70年代，但近年来发展很快，形成了空前迅速发展的趋势。研究的对象包括真菌类、地衣类、植物以及花粉、动物等；研究范围也涉及到多糖的分离纯化、结构分析、理化性质、免疫学、药理学及治疗应用等，对其免疫增强作用机理的研究已深入到分子、受体水平；经过几十年的发展，我国在多糖方面的研究己取得了不少成果，已对上百种多糖进行了结构分析和生物活性检测，已有几种多糖上市销售，并取得了良好的社会经济效益。尽管我国活性多糖研究方面取得了不少成就和进展，但与国际研究相比，在多糖结构鉴定、构象分析、构效关系研究、生物活性测试等方面，差距仍然很大。总的来说，我国多糖研究的基础尚较弱，还没有形成一个相对完整的学科研究体系。 现在国际上多糖研究以日本、美国、德国和加拿大处于领先地位。1984年，苏联人在荷兰召开的第十二次国际碳水化合物讨论会上报道了用合成特定结构的荚膜多糖作疫苗，受到与会者的极大兴趣。日本历来重视多糖的研究，在90年代初创刊了《糖科学与糖工程动态》杂志，出版了专著《糖工程学》，近年来日本又加强了对中药多糖活性决定簇等的化学结构与功能关系的系统研究，并在柴胡、当归等中药的研究方面也有一定的突破。其他国家和政府也十分重视多糖的研究，美国能源部于1986年创建了复合糖类研究中心，建立了复合糖类数据库，每隔两年还召开一次“糖工程”会议。欧盟1994-1998年将“欧洲糖类研究开发网络作为一项重要计划。 到目前为止，虽然国内外对多糖的研究日益重视，但就其研究的层次和水平来说，与蛋白质和核酸相比还有很大的差距，这主要体现在以下几个方面：一是结构与功能的关系至今仍是多糖研究的薄弱环节；二是结构测定方法还未达到像核酸和蛋白质结构测定那样自动化、微量化和标准化，尤其对多糖晶体结构的认识仍属于空白；三是多糖的合成相对于多肽和多聚核昔酸的合成复杂和困难；四是多糖在体内的作用机制还不是十分清楚。尽管对多搪的研究还存在上述问题，但多糖的应用前景表明了多糖研究的旺盛生命力。 多糖结构与功能关系是当前糖化学和糖生物学共同关注的焦点问题。从总体上看，对于多糖构效关系的研究很不完善，多糖的结构与功能的关系还不十分清楚，这可能与多糖的结构过于复杂，而现在的研究不够深入、系统有关。多糖的生物活性与其结构有着密切的关系，与初级结构、高级结构、分子量、溶解度、粘度都有关。
