碳源对液体发酵桑黄多糖的动力学、分子特征和抗肿瘤活性的影响规律研究

Polysaccharide from submerged culture of Phellinus igniarius is recognized as one of the best anti-tumor activity of polysaccharide material. There are many reports about submerged culture of Phellinus igniarius , but no report is currently available connerning the effect of the molecular structure of the polysaccharides and anti-tumor activity by carbon precursors. In this study, using , column chromatography separation techniques, multi-angle laser light scattering (MALLS), infrared FT-IR, liquid chromatography - mass spectrometry (LC-MS) analysis techniques,nuclear magnetic resonance (NMR) as well as animal and cellular anti-tumor detection technology, on the basis of fully synthetic medium, the effects of different carbon source environment on polysaccharide fermentation kinetics,molecular size, the chain conformations and the sugar chain structure information, as well as anti-tumor activity variation were investigated. The fermentation kinetics, molecular size and the chain conformation of the polysaccharide, combined with the purified polysaccharide anti-tumor ability were studied to reveal the structure and anti-tumor activity of polysaccharide produced by different carbon precursors.The topic will provide important theoretical basis for polysaccharide fermentation control by the anti-tumor activity targeting and structure-activity relationship studies.

桑黄真菌多糖是目前国际公认的抗肿瘤效果最好的多糖类物质之一。液体发酵合成桑黄多糖已有一些报道，但关于液体发酵过程中糖类碳源如何影响发酵多糖组分的分子结构以及抗肿瘤活性尚未见报道。本研究从桑黄多糖发酵合成过程中碳源供应的角度，采用柱层析分离技术、多角度激光光散射（MALLS），红外（FT-IR），液相色谱-质谱联用（LC-MS），核磁（NMR）等分析技术以及动物和细胞抗肿瘤检测技术，在全合成培养基基础上研究不同类型和浓度碳源条件下桑黄多糖的发酵动力学模型及参数，多糖结构以及不同结构多糖的抗肿瘤活性变化，揭示不同碳源环境下桑黄多糖的发酵动力学、分子尺寸、链构象和糖链结构信息以及抗肿瘤活性变化规律。本课题将为以抗肿瘤活性为靶向的桑黄多糖的发酵控制和构效关系研究提供重要的理论基础。

桑黄真菌多糖是目前国际公认的抗肿瘤效果最好的多糖类物质之一。液体发酵合成桑黄多糖已有一些报道，但关于液体发酵过程中糖类碳源如何影响发酵多糖组分的分子结构以及抗肿瘤活性尚未见报道。主要研究结果如下。.1. 考察不同碳源对杨树桑黄胞外多糖胞外多糖产量发现，蔗糖是最佳的碳源，获得的最大胞外多糖产量为0.352 g/L。.2. 以不同碳源发酵培养产生的胞外多糖经分离纯化后，发现除乳糖外，都为2个组分（Fr-I和Fr-II），乳糖只有一个组分。而且分子量分布在55.0KD到1153.5KD，各不相同。说明碳源对胞外多糖的组分和分子量有决定性影响。.3.红外光谱分析结果表明，以不同碳源发酵培养产生的杨树桑黄胞外多糖构型不同。不同碳源发酵培养获得的精制多糖组分都含有大量甘露糖和葡萄糖。SEC/MALLS测定发现，多糖的多分散性很低，溶解度很小，在水溶液中均以标准的球形构象存在，是一种高度紧密而且具有分支结构的多糖聚合体。分析粘度测定的k’和ρ值，可知其EPS精制组分在水溶液中的溶解性较低，为高度紧密且具有分支结构的多糖聚集体构象。.4.抗氧化实验表明，以蔗糖为碳源发酵培养杨树桑黄产生的多糖，当浓度为10 mg/mL时，对•OH的清除能力达到最大，为38.58%；当浓度为5 mg/mL时，对•DPPH的清除能力达到最大，为59.17%。.5. 细胞和动物实验表明，蔗糖为碳源发酵杨黄桑黄产EPS对HepG2细胞和肝癌H22小鼠移植性肿瘤细胞的抑瘤率实验最为显著。当以蔗糖为碳源发酵的多糖浓度为0.1 mg/mL时，对HepG2细胞的抑制率已经高达53.25%。以蔗糖为碳源发酵得多糖剂量为100 mg/kg时，其对肝癌H22小鼠移植性肿瘤的抑瘤率已经达到34.72%，.综合分析这些数据，发现分子量适中的多糖活性最高；甘露聚糖对活性具有一定的影响；β-构型的多糖抗氧化能力更强；单糖组分的种类和含量，尤其是甘露糖基，对多糖的活性有重要影响。本课题将为以抗肿瘤活性为靶向的桑黄多糖的发酵控制和构效关系研究提供重要的理论基础。