海萝藻(Gloilpeltis furcata)多糖的提取分离及其结构研究

摘要

海萝藻(Gloiopeltis furcata)为-年生海藻,属于红藻门内枝藻科海萝属。虽然从海萝藻的醇提物和水提物中发现了部分具有活性的小分子以及蛋白类物质,但海萝多糖被认为是其中主要的活性成分,表现出抗菌、抗炎、抗肿瘤、降血糖等生物学功能,是一种重要的海洋药物资源。由于海萝藻多糖的种类、成分复杂,要从事其深入构效关系研究,结构与序列的研究十分重要。
　　 本文以福建产海萝藻(Gloiopeltis furcata)为原料,依次用冷水、热水和热碱溶液提取,从中获得了3种多糖(GFW,GFH和GFA),其得率分别为57.9％,2.5％和2.6％。运用气相色谱法(GC)、高效液相色谱法(HPLC)、傅里叶变换红外光谱(FTIR)及核磁共振碳谱(13C-NMR)等方法对其单糖组成、分子量以及结构特征进行了比较分析。结果表明,GFW和GFH属于含有D-半乳糖(Gal)和3,6-内醚-L-半乳糖(AnG)的硫酸半乳聚糖;而GFA除了含有Gal和AnG外,还有木糖,为含有木糖的硫酸半乳聚糖。经FTIR和13C-NMR分析表明,三种多糖的硫酸基均在半乳糖残基C6位。
　　 在对多糖组分GFW基本理化性质研究基础上,运用强阴离子交换色谱(SAX)和低压凝胶渗透色谱(LPGPC)技术从GFW中分离纯化出3个纯品多糖(GW4、GW6和GW7),运用各种化学分析方法(理化性质分析,脱硫分析,气相色谱、甲基化反应)和波谱学方法(红外光谱IR、紫外光谱UV和核磁共振波谱NMR等)对3个纯品多糖主链结构及糖基组成情况进行了深入研究。结果表明:GW4主要是由1,4-AnG和1,3-Gal6S结构片段构成,还含有部分1,3-Gal和6-O-Me-1,4-Gal结构片段的直链硫酸半乳聚糖。GW6是由1,4-AnG、1,3-Ga16S、1,3-Gal以及1,4-Ga16S组成的直链硫酸半乳聚糖。与GW4结构不同的是,GW6中没有甲基取代的半乳糖,但含有部分琼胶糖前体,其硫酸根含量高于GW4。GW7纯度高达98％,主要含3,6-内醚半乳糖和半乳糖,且两者摩尔比接近1:1。经1H-1H COSY和HMQC分析,确定GW7为C6位全部被硫酸根取代的琼胶糖,其重复的二糖结构单元为[→3Gal6Sβ1→4AnGα1→]。
　　 本文应用酸水解及还原性酸水解两种方法对多糖组分GW7进行了可控酸降解,通过各种现代分离纯化技术获得系列寡糖,确定通过酸水解得到了5种奇数寡糖(dp3-11);通过还原性酸水解得到了5种偶数寡糖醇(dp2-10),分别采用质谱序列分析方法对各寡糖结构和序列进行了分析,进一步阐明了该多糖的精细结构,也阐明了该糖的酸法降解机理。此外,将dp3和dp5通过还原胺化方法,首次制备成DHPE拟糖脂化合物,并研究了其与凝集素的相互作用,表明硫琼胶的寡糖脂能与RCA特异性结合,此结果为糖药物的研究和开发提供了理论与技术支持。
　　 综上所述,本文对海萝藻多糖进行了系统的提取、分离纯化研究,首次通过各种化学方法以及波谱学方法确定了3种多糖及10种寡糖的结构与序列,这些硫酸多糖和寡糖为从分子水平上进-步从事其构效关系研究,以及糖药物的研究和开发提供了基础。

目录

文摘

英文文摘

第一章 前言

1 琼胶

1.1 琼胶的结构及性质

1.2 琼胶的应用

2 琼胶寡糖的活性及寡糖的结构研究方法

2.1 琼胶寡糖的活性

2.2 寡糖的结构研究方法

3 多糖的结构分析技术

4 糖生物芯片研究方法

5 海萝藻的活性及其结构研究进展

5.1 海萝藻的生物活性

5.2 海萝藻多糖的结构研究

6 本课题的研究目的与意义

参考文献

第二章 海萝藻多糖的提取及其理化性质研究

1 材料与仪器

1.1 实验材料

1.2 实验试剂

1.3 实验仪器

2 实验方法

2.1 多糖的提取

2.2 分子量测定

2.3 理化性质分析

2.4 单糖组成

2.5 红外光谱分析

2.6 核磁共振碳谱分析

3 实验结果与讨论

3.1 多糖的提取

3.2 多糖纯度及分子量分析

3.3 理化性质分析

3.4 单糖组成

3.5 红外光谱分析

3.6 核磁共振碳谱分析

4 本章小结

参考文献

第三章 海萝藻多糖GW4和GW6的分离纯化及结构研究

1 材料与仪器

1.1 实验材料

1.2 实验试剂

1.3 实验仪器

2 实验方法

2.1 粗多糖GFW的分离纯化

2.2 GW4与GW6纯度及分子量分析

2.3 GW4与GW6理化性质及单糖组成分析

2.4 红外光谱(IR)分析

2.5 核磁共振碳谱分析

2.6 多糖吡啶盐的制备方法

2.7 多糖脱硫酸根方法

2.8 甲基化反应及GC/MS分析

3 实验结果与讨论

3.1 多糖的分离纯化

3.2 GW4与GW6纯度及分子量分析

3.3 GW4与GW6理化性质及单糖组成分析

3.4 红外光谱(IR)分析

3.5 核磁共振碳谱分析

3.6 脱硫酸根反应

3.7 甲基化反应

4 本章小结

参考文献

第四章 海萝藻多糖GW7的分离纯化及结构研究

1 材料与仪器

1.1 实验材料

1.2 实验试剂

1.3 实验仪器

2 实验方法

2.1 GW7纯度及分子量分析

2.2 GW7理化性质及单糖组成分析

2.3 红外光谱(IR)分析

2.4 脱硫及甲基化反应

2.5 核磁共振分析

3 实验结果与讨论

3.1 GW7纯度及分子量分析

3.2 GW7理化性质及单糖组成分析

3.3 红外光谱(IR)分析

3.4 脱硫及甲基化反应

3.5 ID和2D-NMR分析

4 本章小结

参考文献

第五章 海萝藻GW7寡糖的制备、序列分析及与凝集素作用

1 材料与仪器

1.1 实验材料

1.2 实验试剂

1.3 实验仪器

2 实验方法

2.1 酸降解寡糖的制备

2.2 还原性酸降解寡糖醇的制备

2.3 寡糖序列分析方法

2.4 样品的还原

2.5 DHPE拟糖脂的制备及与凝集素的作用

3 实验结果与讨论

3.1 酸降解寡糖的制备及其序列分析

3.2 还原性酸降解寡糖醇的制备及其序列分析

3.3 拟糖脂的合成及纯化

3.4 拟糖脂的定量分析

3.5 拟糖脂与凝集素的相互作用

4 本章小结

参考文献

结论

创新点

发表及其参与发表的学术论文

硕士期间参与的课题

致谢