广东工业大学学报  2021, Vol. 38Issue (2): 94-98.  DOI: 10.12052/gdutxb.200059.
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引用本文 

谢玲娜, 韩萍, 杜志云. 银耳多糖超声波提取工艺优化及抗BV2细胞炎症的作用研究[J]. 广东工业大学学报, 2021, 38(2): 94-98. DOI: 10.12052/gdutxb.200059.
Xie Ling-na, Hang Ping, Du Zhi-yun. An Optimization of Ultrasonic Extraction Process of Tremella Polysaccharides and its Anti-inflammation Effect on BV2 cell[J]. JOURNAL OF GUANGDONG UNIVERSITY OF TECHNOLOGY, 2021, 38(2): 94-98. DOI: 10.12052/gdutxb.200059.

基金项目:

国家自然科学基金资助项目(21272043)

作者简介:

谢玲娜(1994–),女,硕士研究生,主要研究方向为天然药物化学。

通信作者

杜志云(1969–),男,教授,研究生导师,主要研究方向为天然药物化学,E-mail:zhiyundu@gdut.edu.cn

文章历史

收稿日期:2020-04-10
银耳多糖超声波提取工艺优化及抗BV2细胞炎症的作用研究
谢玲娜1, 韩萍2, 杜志云1    
1. 广东工业大学 生物医药学院,广东 广州 510006;
2. 佛山市康伲爱伦生物技术有限公司,广东 佛山 528225
摘要: 以银耳为原料, 采用超声波辅助热水浸提法提取银耳多糖, 以多糖提取率为指标, 以超声波功率、提取料液比、提取温度和提取时间为影响因素, 设计单因素试验, 并通过正交试验得到较佳提取工艺。通过用TRPV1(Transient Receptor Potential Vanilloid1)试剂盒检测了小胶质细胞TRPV1的释放水平, 与脂多糖(Lipopolysaccharide, LPS)对照组相比, 不同质量浓度的银耳多糖组(62.5, 250, 1000 μg/mL)均能不同程度地抑制TRPV1的释放量。说明了银耳多糖对于BV2小胶质细胞炎症具有良好的抑制作用。
关键词: 银耳多糖    超声波    热水浸提    正交试验    神经炎症    辣椒素受体1    
An Optimization of Ultrasonic Extraction Process of Tremella Polysaccharides and its Anti-inflammation Effect on BV2 cell
Xie Ling-na1, Hang Ping2, Du Zhi-yun1    
1. School of Biomedicine and Pharmaceutical Science, Guangdong University of Technology, Guangzhou 510006, China;
2. Foshan Allan Conney Biotechnology Co., Ltd, Foshan 528225, China
Abstract: In this study, the tremella polysaccharide was extracted by ultrasonic-assisted hot-water extraction from Tremellafuciformis. The polysaccharide extraction rate was used as an indicator. The ultrasonic frequency, the ratio of extraction material to liquid, the extraction temperature, and the extraction time were the influencing factors. A single factor experiment was designed. A better extraction process was obtained through orthogonal experiments. By using the TRPV1 kit to detect the release level of microglial TRPV1, compared with the LPS control group, different concentrations of the Tremella polysaccharide group (62.5, 250, 1000 μg/mL) can be different to varying degrees Inhibition of TRPV1 release. It shows that Tremella polysaccharide has a good inhibitory effect on BV2 microglia inflammation.
Key words: tremella polysaccharide    ultrasound    hot-water extraction    orthogonal test    neuroinflammation    Transient Receptor Potential Vanilloid1(TRPV 1)    

银耳(Tremella fuciformis)属于真菌门,担子菌纲,异隔担子菌亚纲。银耳目,银耳科,银耳属[1]。银耳有很多的别名,如雪耳、白木耳等。银耳是一种常见的食用菌,在福建、四川、贵州、浙江、湖北等地广泛种植。银耳多糖具有广泛的生物学活性和功能,包括抗衰老[2]、抗氧化[3-5]、抗肿瘤[6]、抗炎[7-8]和降低血糖[9]等。传统的银耳多糖提取工艺有酶提取法、酸提取法、碱提取法和热水浸提法等[10-15]。超声波辅助提取工艺是近年来较为常用的一种多糖提取方法,具有省时高效、节能环保的优点[16-17]。本文采用热水浸提法,辅以超声波提取工艺提取银耳多糖,通过对超声波功率、提取料液比、提取温度和提取时间进行单因素试验,并通过正交试验,确定最佳提取工艺。本研究还建立了脂多糖致小胶质细胞炎症模型,探讨银耳多糖的抗炎活性,为银耳多糖的进一步开发利用提供依据。

1 实验部分 1.1 主要试剂和仪器 1.1.1 主要试剂

银耳产自四川通江,购自佛山市爱伦生物技术有限公司。苯酚、浓硫酸、葡萄糖均为分析纯,购自阿拉丁化学试剂;无水乙醇、甲醇购自天津大茂化学试剂厂;脂多糖购自Sigma公司。DMEM(Dulbecco's Modified Eagle Medium)培养基、磷酸缓冲盐溶液(Phosphate buffer saline,PBS)、胎牛血清购自美国Gibco公司。BCA蛋白检测试剂盒(BCA Protein Assay Kit)购自碧云天生物技术有限公司;TRPV1Elisa试剂盒购自江苏酶标生物技术有限公司。

1.1.2 主要仪器

高速多功能粉碎机(武义海纳电器有限公司)、DK-S22电热恒温水浴锅(上海精宏仪器设备有限公司)、超声波发生仪(VS-100UE,无锡沃信仪器制造有限公司)、Z326K离心机(贺默(上海)仪器科技有限公司)、全波长酶标仪Multiskan GO(赛默飞世尔科技(中国)有限公司)。

1.2 银耳多糖超声波提取工艺优化 1.2.1 银耳多糖的提取

将银耳子实体干制品经粉碎过80目筛,得到银耳碎粉。称取30 g银耳碎粉,加入适量去离子水浸润30 min后,置于超声波提取设备中,按照设定条件进行超声波辅助提取、过滤,银耳提取液在5000 r/min离心10 min,取银耳多糖上清液,在60 ℃条件下减压浓缩至溶液体积的1/10,加入浓缩液体积4倍量的无水乙醇,重复1次,醇沉过夜。取多糖沉淀物冷冻干燥,即得银耳多糖。

1.2.2 银耳多糖提取率的测定

总糖含量的测定:参考文献方法,采用苯酚−硫酸法测定银耳多糖的总糖含量[18-19]。取适量葡萄糖置于105 ℃烘箱烘干至恒重,取干燥好的葡萄糖标准品100 mg置100 mL容量瓶中,加蒸馏水定容,配制成质量浓度为1.0 mg/mL的葡萄糖标准储备液。精密移取标准储备液1,2,4,6,8,10 mL置100 mL容量瓶,加蒸馏水定容,配制系列质量浓度为0.01,0.02,0.04,0.06,0.08,0.1 mg/mL的系列标准溶液。分别移取上述系列葡萄糖标准溶液1 mL置10 mL具塞玻璃试管中,依次加入0.5 mL苯酚溶液,浓硫酸2.5 mL,充分涡旋,冷却至室温,另取1 mL蒸馏水作为空白对照,将上述溶液于490 nm波长处测定溶液的吸光度值,以质量浓度为横坐标,吸光度为纵坐标,得回归方程: $ y=10.25x+ 0.013 $ $ {R}^{2}=0.999\;7 $ 。表明葡萄糖标准品在0.01~ 0.1 mg/mL内质量浓度与吸光度值呈良好的线性关系。

提取率的测定:取银耳多糖提取液1 mL置10 mL具塞玻璃试管中,依次加入0.5 mL苯酚溶液,浓硫酸2.5 mL,充分涡旋,冷却至室温,于490 nm波长处测定溶液的吸光度值。将测得的吸光度值代入标准曲线方程,计算得到银耳多糖质量浓度。再将银耳多糖质量浓度代入式(1)计算,即得银耳多糖提取率

$ {{\text{提取率}}}({\text{%}})=(CV\times {{\text{稀释倍数}}}/M)\times 100{\text{%}}$

其中,C为测得吸光度对应的质量浓度,V为提取液的体积,M为银耳碎粉质量。

1.2.3 银耳多糖提取单因素试验

粉碎过筛后的银耳粉末,按照表1的设定条件进行多糖提取。

表 1 单因素实验 Table 1 Single factor experiment
1.2.4 银耳多糖提取最佳工艺条件的确定

通过单因素试验所得工艺,以超声波频率,提取料液比和提取温度为试验因素设计三因素三水平的正交试验,确定超声波辅助热水浸提银耳多糖的最佳工艺条件,正交试验因素水平见表2

表 2 因素水平表 Table 2 Factor level table
1.3 银耳多糖对LPS诱导BV2细胞的TRPV1调控作用

细胞培养:将BV2小胶质细胞用含有10%胎牛血清和1%青霉素/链霉素的DMEM中培养,置于37 ℃的CO2培养箱中。每日观察细胞形态,待BV2细胞融合达约80%时,进行传代培养。

药物干预:取对数生长期的BV2细胞,在倒置显微镜下观察,细胞生长至80%左右时,进行实验。在6孔板中接种BV2小胶质细胞(5×104个细胞每孔),实验分为3组:空白对照组、单独LPS(质量浓度为1 μg/mL)处理组和LPS+银耳多糖(质量浓度为62.5,250,1000 μg/mL)组。LPS组在不含血清的培养基中加入LPS,最终质量浓度为1 μg/mL;LPS+银耳多糖组先分别用加入银耳多糖(质量浓度为62.5,250,1000 μg/mL)的不含血清培养基处理2 h,随后加入LPS,最终质量浓度为1 μg/mL。培养24 h后,弃去上清液,收集细胞,进行细胞裂解,进一步进行蛋白测定。

细胞裂解:(1) 将收集到的细胞转移到15 mL离心管中,5000 r/min 离心5 min;(2) 弃去上清液,加入1 mL PBS重悬细胞,转移至1.5 mL EP管中,5000 r/min离心10 min;(3) 弃去上清液,每管加入150 μL细胞裂解液,吹打均匀,冰上反应10 min,离心(4 ℃,12000 r/min,5 min),将离心后的上清液转移到1 mL的EP管中,使用BCA蛋白检测试剂盒进行蛋白定量,检测提取蛋白的浓度。

1.4 数据的统计与分析

采用GraphPad Prism 8软件进行统计分析,采取 t 检验,相关系数用R表示,p值< 0.05为差异有统计学意义。

2 结果与讨论 2.1 单因素优化实验 2.1.1 超声波功率对银耳多糖提取率的影响

在料液比为1∶40 (g·mL–1)、提取温度为60 ℃、提取35 min的条件下,测定超声波功率对银耳多糖提取率的影响,实验结果见图1。由图1可知,在一定范围内,银耳多糖的提取率随超声波功率升高而上升,可能是因为超声波能辅助破坏细胞壁,多糖溶出加快,当超声波功率达到350 W后,银耳多糖提取率增加幅度较低,银耳多糖接近溶出极限,因此选取350 W为较佳超声波功率。

图 1 超声波功率对多糖提取率的影响 Figure 1 Effect of ultrasonic frequency on polysaccharide extraction rate
2.1.2 提取料液比对银耳多糖提取率的影响

在超声波功率为350 W,提取温度为60 ℃,提取35 min的条件下,测定提取料液比(g/mL)对银耳多糖提取率的影响,实验结果如图2。由图2可知,在一定范围内,银耳多糖的提取率随提取料液比的较小而上升,当料液比为1∶40 (g·mL–1)时,随着料液比增大,银耳多糖提取率增加较少,料液比对银耳多糖溶出影响不明显,因此选取1∶40为较佳提取料液比。

图 2 提取料液比对多糖提取率的影响 Figure 2 Effect of extraction material-liquid ratio on polysaccharide extraction rate
2.1.3 提取温度对银耳多糖提取率的影响

在超声波功率为350 W、提取料液比为1∶40 (g·mL–1)、提取35 min的条件下,测定提取温度(℃)对银耳多糖提取率的影响,实验结果如图3。由图3可知,在一定范围内,随着温度的升高,银耳多糖提取率增加,这是因为温度升高促进了细胞裂解,加快了多糖溶出。当温度达到60 ℃时,温度升高对银耳多糖的提取率升高不明显,因此选取60 ℃为较佳提取温度。

图 3 提取温度对多糖提取率的影响 Figure 3 Effect of extraction temperature on polysaccharide extraction rate
2.1.4 提取时间对银耳多糖提取率的影响

超声波功率为350 W、提取温度为60 ℃、提取料液比为1∶40 (g·mL–1)的条件下,测定提取时间(min)对银耳多糖提取率的影响。实验结果如图4所示,随着提取时间的增加,银耳多糖的提取率增加,当提取时间超过35 min时,提取时间的增加对多糖提取率的影响不明显,因此选取35 min为较佳提取时间。

图 4 提取时间对多糖提取率的影响 Figure 4 Effect of extraction time on polysaccharide extraction rate
2.2 超声波辅助热水浸提银耳多糖最佳工艺的确定

表3可见,极差B>A>C,即提取条件对银耳多糖提取率的影响:超声波功率>料液比>温度。不同水平情况中,料液比K2>K3>K1,则最佳水平为A2;超声波功率K3>K2>K1,则最佳水平为B3;提取温度K3>K2>K1,则最佳水平为C3。最佳工艺是A2B3C3,即提取料液比为1∶40 (g·mL–1),超声波功率为450 W,提取温度为70 ℃,提取2次,提取时间为35 min。

表 3 正交试验结果表 Table 3 Table of orthogonal test results

表4可知,B的F值最大,其次是A,再次是C,即对银耳多糖提取率的影响超声波功率>料液比>温度。方差分析得出的影响因素强弱与极差分析得出的结论相同,可双重验证实验分析结果。

表 4 方差分析表 Table 4 Analysis of variance table
2.3 银耳多糖对LPS诱导的BV2细胞作用后的TRPV1结果分析

通过不同质量浓度的银耳多糖干预LPS诱导的BV2细胞损伤,来探讨银耳多糖对神经炎症的影响。实验结果如图5所示,与LPS组相比,不同质量浓度的银耳多糖(62.5,250,1000 μg/mL)作用后,LPS+银耳多糖组的TRPV1 的表达量明显下降,且随着银耳多糖质量浓度的升高而降低。结果表明,银耳多糖对于LPS诱导的BV2细胞损伤具有预保护作用,而且具有浓度依赖性。

图 5 银耳多糖对LPS诱导的BV2细胞损伤的预保护作用 Figure 5 Pre-protective effect of Tremella polysaccharide on LPS-induced BV2 cell injury
3 结论

通过对超声波辅助热水浸提银耳多糖的工艺条件进行优化,得到的较佳的工艺条件为:提取料液比为1∶40 (g·mL–1),超声波功率为450 W,提取温度为70 ℃,提取时间为35 min。研究结果表明,所得到的银耳多糖能够明显抑制LPS诱导的BV2细胞TRPV1的分泌,提示银耳多糖可能具有良好的抑制LPS诱导的小胶质细胞炎症的作用,可能在防治与神经炎症相关的疾病,如阿尔茨海默病等方面具有一定的效果。本研究所使用的银耳多糖为粗提物,仍然含有一定的杂质,需要进行进一步的分离纯化及结构鉴定,明确其单糖组成及结构,再进行药理活性研究,明确确切的抗炎药效成分,以便进一步开发利用。

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