刺山柑多糖表征结构研究

东 方，于 蕾，程 斌，郭守东，王 翀，余 玥，冮 剑

(1. 哈尔滨商业大学 生命科学与环境科学研究中心，哈尔滨 150076；2. 哈尔滨商业大学 药物研究所博士后科研工作站，哈尔滨 150076；3. 国家教育部抗肿瘤天然药物工程研究中心，哈尔滨 150076)

刺山柑(Capparis spinosa L.)为白花菜科山柑属植物，又称老鼠瓜、瓜儿菜、槌果藤等[1-2].因其具有祛风、抑菌、降糖、抗氧化、抗炎之功效[3-6]，在中亚、中东等地区被作为一种传统草药且用于治疗关节炎[7]、高血糖等病症.现代研究表明，刺山柑含有大量挥发油[8]、黄酮[9]、皂苷[10]等活性物质. 大量研究已经证实，植物多糖的生理功能与其结构有着密切的关系.本文以分离纯化得到的刺山柑多糖(CSPSI-C)为研究对象，对其粒径与表面电荷分布、结晶性、热力学性质、空间构象进行分析以期为刺山柑多糖的开发利用以及对刺山柑多糖的深入研究和应用提供参考.

1 实验材料与实验方法

1.1 实验材料

刺山柑多糖(CSPSI-C)：哈尔滨商业大学生命科学与环境科学研究中心提供.

实验仪器及试剂：QUANTA 200扫描电子显微镜 ( FFI Co., Ltd., USA)；Nano-ZS90型粒径电荷分析仪(British Malvern Instruments Co., Ltd., UK)；差式量热扫描仪(Perkin Elmer Co.,Ltd. USA)，PW1700型X-射线衍射仪(Philips, Holland)，刚果红溶液、氢氧化钠溶液.

1.2 实验方法

1.2.1 扫描电镜制样及观察

将少量CSPSI-C冻干粉末均匀涂抹于导电胶表面，喷金，QUANTA 200扫描电子显微镜观察.

1.2.2 粒径分布及Zeta电位检测

精密称取CSPSI-C冻干粉末配制成0.2 mg/mL溶液，利用Nano-ZS90型粒径电荷分析仪检测粒度分布及电荷.所有数据采用粒度分布软件分析.

1.2.3 热力学稳定性检测

精确称取一定质量CSPSI-C，压盖机密封，以空铝锅作参照样，在20～230 ℃范围内，升温速率为10 ℃/min，采用差式扫描量热仪对CSPSI-C进行差示扫描量热分析(DSC).

1.2.4 晶体特性测定

采用PW1700型X-射线衍射仪测定多糖的结晶性能.X-射线衍射条件为：Cukα辐射，λ=1.541 8 Å，2θ范围10°～80°.

1.2.5 刚果红实验

精密称取1.0 mg CSPSI-C溶于2.0 mL蒸馏水中，与2 mL刚果红溶液(浓度为50 μmol/L)相互混匀，加入NaOH溶液使其终浓度分别为0.05～0.5 mol/L(测定间隔点共10个)，室温下放置10 min，紫外波长400～600 nm范围内扫描，得出NaOH溶液浓度与CSPSI-C+刚果红的混合液的最大吸收波长之间存在的关系.另取50 μmol/L的刚果红溶液与NaOH溶液混合，NaOH溶液总浓度与上述一致，最后在400～600 nm内扫描.考察CSPSI-C是否具有三股螺旋结构.

2 实验结果

2.1 CSPSI-C粒径分布及Zeta电位

多糖粒径大小对于该多糖在体内的代谢及生物利用度有很大的影响，一般来说，小分子物质更易被人体吸收利用[12].图1为0.2 mg/mL时 CSPSI-C的粒径大小，从图1中可以看出，CSPSI-C在0.2 mg/mL时粒径为449 nm.粒子表面电荷(Zeta电位)能够通过粒子间的静电排斥作用影响粒子在分散液中的稳定性，并对该微粒的生物活性存在显著作用[13].从图2可以看出，0.2 mg/mL时CSPSI-C的Zeta电位为-0.093 mV.说明在0.2 mg/mL质量浓度下，溶液中多糖粒子倾向于凝结或聚集.

图1 CSPSI-C粒径分布图

图2 CSPSI-C Zeta电位图

2.2 CSPSI-C热力学稳定性

热力学稳定性对于多糖具有重要意义[14].CSPSI-C差式扫描量热分析如图3所示.从图3

图3 CSPSI-C的DSC图

中可以看出，CSPSI-C无放热峰，CSPSI-C在148 ℃处有一显著吸热峰，表明多糖在此温度下发生了突变.

2.3 CSPSI-C的X-射线衍射结果

X-射线衍射是检测受试样品是否具有晶体结构的重要方法之一[15].图4为CSPSI-C的X-衍射图谱.由图可知，CSPSI-C在2θ为10°～80°范围内无明显吸收峰，说明CSPSI-C不存在单晶，为无定形态.其主要原因与多糖分子规整性不强有关.

图4 CSPSI-C的X-Ray图

2.4 CSPSI-C刚果红实验结果

刚果红是一种可以和具有螺旋结构的多糖结合成络合物的染料，具有螺旋构象的多糖与刚果红形成络合物之后，其最大吸收波长会向长波方向移动，在一定NaOH浓度范围内，表现出最大吸收波长的特征变化，当NaOH的浓度大于0.3 mol/L后，最大吸收波长急剧下降.CSPSI-C与刚果红形成的络合物在NaOH浓度0～0.5 mol/L范围内最大吸收波长的变化如图5所示.从图5中可以看出，CSPSI-C的加入使得刚果红的最大吸收波长向长波方向移动，但随着NaOH浓度升高到0.3 mol/L时，络合物最大吸收波长迅速降低，说明CSPSI-C高度有序的螺旋结构开始解离，部分转变为自由卷曲结构.当NaOH浓度升高到0.45 mol/L后，多糖的螺旋结构基本解离完全，刚果红与CSPSI-C的络合物被完全破坏，最大吸收波长趋于稳定.刚果红实验结果表明CSPSI-C存在多股螺旋结构.

图5 CSPSI-C的刚果红实验结果图

3 结 语

本文探讨了刺山柑多糖的表征结构.通过扫描电镜及X射线衍射发现CSPSI-C为枝链状、棒状和鳞片状的无定形粉末.配制成水溶液后多糖粒子倾向于凝结或聚集.为进一步检测CSPSI-C的稳定性，本文对CSPSI-C的热力学性质进行了研究，DSC结果显示CSPSI-C无放热峰，在148 ℃有显著吸热峰.此外，本文通过刚果红实验检测CSPSI-C存在多股螺旋结构.以上结果为进一步研究CSPSI-C立体结构及构效关系，以及从分子水平上阐述多糖分子的药效和作用机制奠定了基础.

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