虫草多糖及与其他多糖组合物的降糖活性研究

赵 莹,杨绍斌

(沈阳大学生命科学与工程学院,辽宁沈阳 110044)

虫草多糖及与其他多糖组合物的降糖活性研究

赵 莹,杨绍斌*

(沈阳大学生命科学与工程学院,辽宁沈阳 110044)

目的:研究6种不同配方的虫草多糖组合物的降糖活性。方法:建立糖尿病小鼠模型,分别给药不同剂量虫草多糖。筛选虫草多糖最优剂量,与地黄、树舌灵芝、仙人掌、青钱柳、毛酸浆、马齿苋的多糖提取物配伍成6种虫草多糖组合物。以血糖值、体特征量、糖耐受量、α-葡萄糖苷酶活性、SOD活性和MDA含量为指标,筛选出最优虫草多糖组合物。结果:添加6种多糖的虫草多糖组比单用虫草多糖组各项指标优异。最优虫草多糖组合物为:虫草多糖地黄多糖组(200mg·kg-1+150mg·kg-1)和虫草多糖毛酸浆多糖组(200mg·kg-1+150mg·kg-1)。对于STZ糖尿病小鼠,能够明显降低血糖,改善体特征量,增强糖耐受作用,降低α-葡萄糖苷酶活性,并明显升高超氧化物歧化酶(SOD)活性,降低丙二醛(MDA)含量,具有较好的抗氧化活性。结论:两组虫草多糖组合物有望成为有效的降糖食品主要成分。

虫草多糖,组合物,降血糖,糖尿病

糖尿病是一种常见的内分泌代谢综合症,主要特征为糖代谢紊乱,临床表现为多饮多食、多尿,体重减轻[1]。目前糖尿病发病率逐年升高,已成为继恶性肿瘤、心脑血管病后第3位严重威胁人类健康的疾病[2]。随着人们对健康的重视,糖尿病药物已转向食药两用的天然降糖食品,其副作用小、价格低廉,已成为糖尿病患者日常保健与辅助治疗的最佳手段。冬虫夏草(Cordycepssinensis(Berk.)Sacc.)属麦角菌科虫草属,寄生于蝙蝠蛾(Hepialusarmoricanus)幼虫上,主要分布在四川、青海、西藏等地。其富含虫草多糖(Polysaccharides from cultured mycelium ofCordycepssinensis,PCS),能降低胰岛素抵抗指数,减轻β细胞的负荷,具有胰岛素增敏作用[3-4]。玄参科植物地黄(RehmanniaglutinosaLibosch.)在内分泌系统、免疫、抗肿瘤及心血管系统等方面有着广泛的生物活性[5-6]。树舌灵芝(Ganodermaapplanatum)具有抗癌、清热、消毒、止痛等功效及免疫调节功能[7]。仙人掌(OpuntiadilleniiHaw.)可降血糖、降血脂、抗肿瘤、抗氧化等[8]。青钱柳(Cyclocaryapaliurus.)有降血糖、降血脂等生理活性[9]。毛酸浆(PhysalisalkekengiL.Var.franchetii)可抑制血糖升高[10-11]。马齿苋(Portulacaoleracea)有效改善糖耐量和脂代谢紊乱[12]。

多糖具有免疫促进作用、降血糖活性、抗肿瘤作用等,无毒副作用而被广泛应用。但目前对多糖产品的开发和功效研究尚少,利用虫草多糖与食品多糖配伍降糖效果报道较少[13],如何高效利用这一极具保健功能和医疗价值的资源已成为目前亟待解决的问题。

本文以冬虫夏草多糖与食品多糖配伍,筛选出降糖效果最显著的组合物,利用糖尿病模型鼠对组合物的降糖水平进行研究,通过对照实验和显著性测定,研究虫草多糖及其他多糖组合物的降血糖作用。旨在为进一步开发降糖食品提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

冬虫夏草菌种(Hirsutellasinensis) 沈阳天益堂有限责任公司;地黄、树舌灵芝、仙人掌、青钱柳、毛酸浆、马齿苋 天益堂药房;健康雄性ICR小鼠 沈阳医学院动物实验中心,体重18～22g;链脲佐菌素(STZ) 美国sigma化学公司,用前用柠檬酸缓冲液配成1%STZ溶液;其他试剂 国产分析纯。

SW-CJ-2FD超净工作台 苏州净化设备有限公司;QYC-2112大型双层全温培养摇床 上海天呈实验仪器制造有限公司;SHY-2A双功能水浴恒温振荡器 江苏东鹏仪器制造有限公司;TGL20W台式高速冷冻离心机 湖南湘仪实验室仪器开发有限公司;PB203-N电子天平 瑞士,深圳市怡华新电子有限公司;FW177中草药粉碎机 天津泰斯特有限责任公司;旋转蒸发仪 日本,北京五洲东方科技发展有限公司;YRD-30.2A真空冷冻干燥机 上海精宏实验设备有限公司;葡萄糖试剂盒,超氧化物歧化酶(SOD)和丙二醛(MDA)测定试剂盒 四川迈克科技有限责任公司。

1.2 实验方法

1.2.1 冬虫夏草多糖的制备 由本实验室自行制备,用冬虫夏草菌种发酵培养,采用热水提取法[14],Sevage法除游离蛋白,蒽酮硫酸法测得样品中多糖含量在60%以上。地黄,树舌灵芝,仙人掌,青钱柳,毛酸浆,马齿苋。地黄多糖,树舌灵芝多糖,仙人掌多糖,青钱柳多糖,毛酸浆多糖,马齿苋多糖,由本实验室自行制备,采用水提醇沉法提取,Sevage法除游离蛋白,苯酚硫酸法测得样品中多糖含量在60%以上。

1.2.2 STZ诱导糖尿病小鼠模型建立 随机抽取体重(20±2)g小鼠,禁食16h,腹腔注射1% STZ 150mg·kg-1。4h后注射20%葡萄糖溶液。正常饲养3d后,禁食3h,用葡萄糖试剂盒测定血糖值,血糖值≥11.1mmol·L-1者确定为糖尿病模型鼠。

1.2.3 虫草多糖降糖实验 取糖尿病模型鼠70只,随机为7组,每组10只:模型组、A组(虫草多糖50mg·kg-1)、B组(虫草多糖100mg·kg-1)、C组(虫草多糖150mg·kg-1)、D组(虫草多糖200mg·kg-1)、E组(虫草多糖250mg·kg-1)、F组(虫草多糖300mg·kg-1)。另取健康鼠10只,作为正常对照组。各组分别灌胃给药(模型组和正常对照组灌胃等体积生理盐水),连续给药30d,测血糖值。筛选的虫草多糖最优剂量组进行下述实验。

1.2.4 虫草多糖组合物降糖实验 取糖尿病模型鼠80只,分为8组,每组10只:模型组、G组(虫草多糖200mg·kg-1)、H组(虫草多糖200mg·kg-1+地黄150mg·kg-1)、I组(虫草多糖200mg·kg-1+树舌灵芝150mg·kg-1)、J组(虫草多糖200mg·kg-1+仙人掌150mg·kg-1)、K组(虫草多糖200mg·kg-1+青钱柳150mg·kg-1)、L组(虫草多糖200mg·kg-1+毛酸浆150mg·kg-1)、M组(虫草多糖200mg·kg-1+马齿苋150mg·kg-1)。另取健康鼠10只,作为正常对照组。连续给药30d,测血糖值,监测毛色,饮水量,垫料潮湿程度和体重的基本体征。

1.2.6 α-葡萄糖苷酶活性的测定 禁食处死小鼠,取小肠上段,0.01MPBS,pH7.4漂洗,反转小肠内腔,剥离小肠刷状缘膜,擦干,按W∶V=1∶9加PBS后冰浴匀浆,4℃离心(4000r/min)取上清液,-34℃冷冻备用。

小肠黏膜α-葡萄糖苷酶活性测定:用考马斯亮蓝测定提取液组织蛋白含量。稀释小肠粘膜提取液至最佳浓度,取0.2mL,分别加入pH6.8磷酸盐缓冲液0.7mL,37℃水浴10min后,加入0.5mol·L-1蔗糖溶液0.1mL,37℃水浴20min,加入0.lmol·L-1Na2CO31mL终止反应。测定葡萄糖浓度,平行测定3管,取平均值,计算α-葡萄糖苷酶活力。

1.2.7 虫草多糖组合物抗氧化活性的测定 给药20d后,取血3mL,3500r/min离心5min,提取血清。采用黄嘌呤氧化酶法测定SOD活性,采用硫代巴比妥酸法测定MDA含量,按照SOD、MDA检测试剂盒说明书步骤操作。

1.3 数据统计分析

2 结果与分析

2.1 冬虫夏草多糖对糖尿病小鼠血糖的影响

表1 冬虫夏草多糖对糖尿病小鼠血糖的影响Table 1 Effect of PCS on blood glucose in STZ induced diabetic mice

注:#:与模型组相比,p<0.01,差异极显著。表2同。

表2 虫草多糖组合物对糖尿病小鼠血糖的影响Table 2 Effect of PCS combination on BGV in STZ induced diabetic mice

服用不同剂量虫草多糖的糖尿病小鼠血糖值见表1。给药30d,A、B、C、D组与模型组相比均有极显著差异(p<0.01),STZ糖尿病小鼠血糖值均控制在6.70～9.70mmol·L-1之间。其中D组血糖降低率最大,C组次之。E组,F组因给药剂量高出现死亡现象。可见30d内,虫草多糖剂量200mg·kg-1·d-1降糖效果更平稳有效,为最优剂量组。

2.2 6种虫草多糖组合物对糖尿病小鼠血糖的影响

服用6种虫草多糖组合物的糖尿病小鼠血糖值见表2。给药30d,G、H、I、J、K、L、M组与模型组相比均有极显著差异(p<0.01),STZ糖尿病小鼠血糖值均控制在5.60～6.90mmol·L-1之间。其中,L组血糖降低率最大,H组次之,其后依次是I组、J组、K组,M组血糖降低率稍强于G组,但与其它配方相比降低率较差。说明L组和H组的血糖降低率优于其他配方,可高效降血糖。I组的血糖降低率优于J组。M组降糖活性最差。虫草多糖、毛酸浆多糖、地黄多糖均具有明显抑制血糖升高的作用,能缓解胰岛素抵抗,通过减轻β细胞的负荷,阻止病情的恶化,具有潜在的胰岛素增敏作用,因此效果更加显著。

2.3 6种虫草多糖组合物对糖尿病小鼠体征的影响

模型组小鼠毛色枯槁,饮水量大,垫料潮湿,30d平均体重仅增加1.10g。给药各组小鼠毛色均较模型组好,饮水量与垫料潮湿情况较模型组减轻,平均体重增加均为4g以上,饮水量较模型组有所减少。

服用6种虫草多糖组合物的糖尿病小鼠体重见图1。小鼠注射STZ后72h内体重下降,然后逐渐恢复并增长。其中L组体重增重量最大,为6.2g,其次是H组,为5.7g。M组稍强于G组,但与其它配方相比体重增重量较小。说明L组和H组体征表现要优于其他配方,可明显缓解糖尿病小鼠的症状。I组在体特征表现优于J组。

图1 虫草多糖组合物对糖尿病小鼠体重的影响Fig.1 Effect of PCS combination on body weight in STZ induced diabetic mice

2.4 6种虫草多糖组合物对小鼠糖耐受量的影响

服用6种虫草多糖组合物的糖尿病小鼠糖耐受量见表3。各组小鼠灌胃葡萄糖后血糖开始升高。其中H组的AUC值最低,显示出最强的糖耐量作用,其次是K、L、J、M、I。组合物糖耐受能力均强于虫草多糖单一组。说明H组的糖耐受能力最强,说明在服用H组一段时间后,血糖控制稳定,产生一定的耐糖能力,可少量食用单糖食物。K组的降糖能力和抗氧化性虽然不是最好,但由于服用后糖耐受能力强,因此对于降糖也有很高的应用价值。I组糖耐受能力强差

表3 虫草多糖组合物对小鼠糖耐受量的影响Table 3 Effects of PCS combination on glucose tolerance in mice

2.5 6种虫草多糖组合物对糖尿病小鼠α-葡萄糖苷酶活性的测定

服用6种虫草多糖组合物的糖尿病小鼠α-葡萄糖苷酶活性见图2。给药组α-葡萄糖苷酶活性在0.3～1.0U·mg-1之间。与模型组相比虫草多糖组合物小鼠小肠黏膜葡萄糖苷酶活性均有所下调(p<0.01)。其中H组α-葡萄糖苷酶活性最低为0.3U·mg-1,说明对酶活性的抑制作用最显著。L组次之,为0.5U·mg-1,I组为0.6U·mg-1,K组最差为0.9U·mg-1。说明H组和L组对α-葡萄糖苷酶活性的抑制作用最强,延缓多糖降解效果最好,通过抑制水解α-1,4糖苷键,降低了人体对摄入的淀粉、蔗糖等碳水化合物的吸收利用。I组在对α-葡萄糖苷酶活性的抑制作用方面优于J组。

图2 虫草多糖组合物对糖尿病小鼠 α-葡萄糖苷酶活性的影响Fig.2 Effect of PCS combination on alpha-glucosidase activity in STZ induced diabetic mice注:**:与模型组相比,p<0.01,差异极显著。

2.6 6种虫草多糖组合物抗氧化活性的测定

服用6种虫草多糖组合物的糖尿病小鼠抗氧化活性见表4。与模型组相比,虫草多糖组合物的SOD活性明显升高(p<0.05),MDA含量有显著下降(p<0.01)。MDA含量比较,以正常对照组和模型组做参照,J组MDA含量下降最显著,其后依次是H、M、L、K、I,均强于虫草多糖单一组。综合比较,由于仙人掌本身抗氧化性强,J组的抗氧化活性效果更好。H组明显强于L组。I组和M组抗氧化活性低。

表4 虫草多糖组合物对糖尿病小鼠的 SOD活性和MDA含量影响Table 4 Effect of PCS combination on SOD activity and MDA content on BGV in STZ induced diabetic mice

注:与模型组相比,*p<0.05,差异显著;**p<0.01差异极显著。

3 结论

服用不同剂量虫草多糖30d后，糖尿病小鼠的血糖值与模型组相比均有所降低。其中，虫草多糖剂量为200mg·kg-1·d-1时，降糖效果更平稳有效，血糖降低率达到46.6%，为最优剂量组。

添加6种多糖的虫草多糖组比单用虫草多糖组血糖、糖耐量实验的曲线下面积、α-葡萄糖苷酶活性均明显降低,体特征表现、抗氧化活性改善更为明显。虫草毛酸浆多糖组和虫草地黄多糖组对糖尿病小鼠血糖的降低率大,体特征表现良好,糖耐受能力强,对α-葡萄糖苷酶活性的抑制作用显著,同时表现出较高的抗氧化活性。其次为虫草树舌灵芝多糖组,虫草仙人掌多糖组,虫草青钱柳多糖组,虫草马齿苋多糖组降糖活性最差。

本实验是从6种虫草多糖与食品多糖组合物中筛选的最优组合物,有一定的降血糖效果,有着广阔的开发前景。目前以虫草地黄多糖和虫草毛酸浆多糖为原料的食品及药品市场上还不多见,至于是否还存在其它配方更有利于虫草多糖发挥降糖效果,还有待于在以后的实验中进行深入的研究和探讨。

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未来将有五大食品包装机械主导市场

中国作为人口大国，消费人群相对比较庞大，产品的流通较快，各种各样的产品都需要经过一定的包装，所以食品包装机械的不断发展是势不可挡的。各个包装设备企业也应该抓住这个机遇，注重技术研发与创新，优化企业链为我国真空包装机的长足发展出一份力。

世界包装组织亚洲包装中心总裁金祥佐认为，中国包装业标准化水平的现状，已不能适应行业产业快速发展的实际需求，而如果要实现包装由大到强，则亟需提升全行业的标准化水平。

据权威资料推测，未来的十年内为了适应我国食品包装行业的快速发展需要，将有真空包装机等5大食品包装机械主导市场：

一、真空包装机械。我国不少生产真空包装机械的企业以组装为主，主要品种以半自动操作为主，全自动连续式、大真空室及适合液体包装的真空包装机械少，国内普遍缺乏高效、专用的真空包装机。

二、制袋、充填、封口包装机械。目前国内生产此类机械的厂家100多家，年产量达1500万台。制袋、充填、封口包装机械的发展趋势为模块式结构、多列高速、高稳定性、传动机械简单，自适应闭环控制。

三、金属包装容器加工设备。金属包装容器加工机械的生产制造业已初具规模，此类产品的发展趋势一是改进产品性能，提高成品率和材料利用率，二是加速产品技术改进，研制无汞焊接和高性能高频焊接电源等。

四、瓦楞纸箱生产设备。近十年来，我国瓦楞纸箱机械工业发展很快，产品种类从瓦楞纸板线发展到印刷开槽机、纸板胶合机、切角机等多个品种系列，今后的发展方向一是高速成套设备，二是中轻型瓦楞纸板箱成套设备。

五、纸浆模塑加工设备。我国纸餐具加工设备目前的生产规模还比较小，加工设备价格偏高。今后纸浆模餐具加工机械应在降低成型加热模具造价、改进加热方式、降低电耗成本、提高产量等方面加大研究。

来源：慧聪食品工业网

Research of the hypoglycemic activity of polysaccharides fromCordycepssinensisand other polysaccharides combination

ZHAO Ying,YANG Shao-bin*

(College of Bioscience and Engineering,Shenyang University,Shenyang 110044,China)

Objective:To study 6 kinds formulations of the polysaccharides ofCordycepssinensis(PCS)combination hypoglycemic activity. Methods:The diabetic mice were induced,respectively medicine different dose of PCS. Six kinds of PCS combination were composed with optimal PCS, the polysaccharide ofRehmanniaglutinosaLibosch.,Ganodermaapplanatum,OpuntiadilleniiHaw.,Cyclocaryapaliurus.,PhysaalisalkekengiL.var.franchetii(Mst.)MakinoandPortulacaoleracea. The optimal PCS combination were screened with blood glucose levels, body characteristics,glucose tolerance,alpha-glucosidase activity,SOD and MDA. Results:Six kinds of PCS combination were more excellent than PCS. The optimal PCS combination were:PCS Rehmannia polysaccharide group(200mg·kg-1+150mg·kg-1) and PCSPhysalispolysaccharide group(200mg·kg-1+150mg·kg-1). For STZ diabetic mice,could lower blood glucose,improve body characteristics,strengthen the glucose tolerance,reduce the alpha-glycosidase enzymes,rise high oxide dismutase(SOD)activity obviously,lower malondialdehyde(MDA)content,and had good antioxidant activity. Conclusion:Two groups of PCS combination were expected to become effective hypoglycemic food ingredient.

Polysaccharides fromCordycepssinensis;Combination;Hypoglycemic;Diabetes

2014-08-25

赵莹(1990-)，女，硕士，主要从事微生物资源利用研究。

*通讯作者:杨绍斌(1959-)，男，本科，教授，主要从事微生物资源利用研究。

沈阳市科技计划项目(F13-216-9-00)。

TS201.1

A

1002-0306(2015)11-0356-05

10.13386/j.issn1002-0306.2015.11.064