从Anemarrhena asphodeloides Bge.中提取多糖的工艺优化、纯化、结构表征及其免疫调节活性研究

《Journal of Future Foods》：Optimization of extraction process from Anemarrhena asphodeloides Bge. polysaccharide and its purification, structural characterization, and immunomodulatory activity

　　微波辅助水相萃取优化多糖提取及结构活性研究。通过GA-ANN模型优化白射干多糖提取条件，最佳参数为微波功率333 W、硫酸铵20%、乙醇34%、固液比15 mL/g，获得产率9.42%。纯化后AABPs-1-SG分子量5.39 kDa，含果糖69.65%等八种单糖，糖苷键类型包括2,6-果糖苷键（57.06%）。红外光谱证实中性多糖特征，圆二色谱和Congo红染色显示三螺旋结构，热稳定性优于同类多糖。体外实验表明其显著增强巨噬细胞NO、IL-6、TNF-α分泌及吞噬活性，具有免疫调节潜力。

　　这篇研究探讨了从黄精（*Anemarrhena asphodeloides* Bge.）中提取多糖（AABPs）的优化方法，并对其纯化、结构特征及免疫调节活性进行了系统分析。研究中采用了遗传算法（GA）与人工神经网络（ANN）结合的优化策略，以提高多糖的提取效率和纯度，同时深入解析其结构特征，从而为黄精多糖的进一步开发和应用提供理论支持和实践指导。

黄精作为一种传统中药材，具有清热、泻火、滋阴、润燥等功效，其中多糖成分是其发挥药理活性的重要物质基础。然而，传统的热水提取法虽然操作简便、成本较低，但在提取效率、耗时和能耗方面存在局限性，难以满足现代生物活性物质提取的高效、环保要求。因此，研究者引入了微波辅助水相萃取（MATPE）技术，这是一种基于微波选择性加热和水相萃取的组合方法，能够在较短时间内实现细胞内多糖的高效提取，同时减少对环境的影响。

在MATPE工艺优化过程中，研究者通过遗传算法与人工神经网络的结合，对影响多糖提取率的四个关键参数——微波功率、硫酸铵质量分数、乙醇浓度和液固比进行了系统优化。实验结果表明，在微波功率为333 W、硫酸铵质量分数为20%、乙醇浓度为34%、液固比为15 mL/g的条件下，多糖提取率达到了9.42%±0.26%，显著高于传统方法。此外，通过DEAE-52和Sephadex-G100柱层析，研究者从粗多糖中分离出一种主要多糖组分AABPs-1-SG，该组分的分子量为5.39 kDa，其单糖组成包括果糖（69.65%）、甘露糖（1.37%）、葡萄糖（12.52%）等，显示出其独特的结构特征。

在结构分析方面，研究者利用多种技术手段对AABPs-1-SG进行了深入探讨。傅里叶变换红外光谱（FT-IR）分析表明，该多糖具有典型的多糖吸收特征，其中3420 cm?1的吸收峰对应羟基的伸缩振动，2930 cm?1的吸收峰则源于糖环中的C-H键振动。此外，甲基化分析进一步揭示了AABPs-1-SG中存在十种主要的糖苷键，其中果糖-2,6-呋喃糖苷键（2,6-Fru_f）的比例高达57.06%，表明其结构具有高度的复杂性和多样性。这些结构特征可能与其独特的生物活性密切相关。

进一步的圆二色谱（CD）分析显示，AABPs-1-SG具有三螺旋结构，这与Congo red测试结果一致，表明其具有良好的三维结构特征。热重分析（TG）结果表明，AABPs-1-SG在250°C以下表现出良好的热稳定性，这为其在食品加工中的应用提供了理论依据。同时，扫描电镜（SEM）和透射电镜（TEM）分析揭示了AABPs-1-SG的微观结构，包括片状、杆状和多孔结构，进一步表明其在物理形态上具有独特的特征。

在免疫调节活性方面，研究者通过RAW264.7细胞实验评估了AABPs-1-SG的免疫增强效果。实验结果显示，AABPs-1-SG在10-80 μg/mL浓度范围内显著提高了细胞的增殖能力，且在低浓度下未表现出毒性，说明其对细胞具有良好的安全性。此外，AABPs-1-SG能够显著提高RAW264.7细胞的吞噬活性，表明其能够增强巨噬细胞的免疫功能。同时，其对NO、IL-6和TNF-α等免疫相关因子的促进作用进一步验证了其在免疫调节中的潜力。此外，AABPs-1-SG还能显著提高细胞内活性氧（ROS）水平，说明其可能通过影响ROS的释放，参与细胞免疫调节过程。

通过比较响应面法（RSM）和人工神经网络（ANN）模型的预测效果，研究者发现ANN模型在预测AABPs提取率方面具有更高的准确性和适用性。这表明，在优化多糖提取工艺时，采用ANN模型能够更有效地模拟复杂的非线性关系，从而获得更优的提取参数。此外，研究还指出，AABPs-1-SG的免疫调节活性可能与其特定的单糖组成、糖苷键类型及三维结构有关，这些结构特征赋予其更强的免疫调节能力。

综上所述，该研究不仅优化了黄精多糖的提取工艺，还通过多种分析手段揭示了其结构特征和免疫调节机制，为黄精多糖的进一步开发和应用提供了坚实的科学依据。未来的研究可进一步探讨AABPs-1-SG在不同疾病模型中的具体免疫调节机制，以及其在功能性食品、医药和生物材料等领域的潜在应用价值。此外，还需进一步研究其在实际应用中的安全性和稳定性，以推动其在生物医学领域的实际应用。