基于水相两相系统高速逆流色谱技术选择性分离具有α-葡萄糖苷酶抑制活性的黄芪多糖

本研究针对黄芪多糖(APS)传统分离方法效率低、活性机制不明等问题，创新性地采用水相两相系统(ATPS)耦合高速逆流色谱(HSCCC)技术，成功实现APS的高效选择性分离。通过构建三种不同盐组成的ATPS系统，获得回收率达52.2%的活性多糖组分，其中APS-Na-1和APS-Na-2展现最强α-葡萄糖苷酶抑制活性(α-GIA，IC50分别为1.463/1.660 mg/mL)，并首次揭示zeta电位(r=0.940)、糖醛酸含量与活性的显著相关性，为天然活性多糖的精准分离提供了新技术路径。

　　

在传统中医药宝库中，黄芪作为"补气圣药"已沿用千年，其核心活性成分——黄芪多糖(APS)因具有免疫调节、抗炎和降血糖等功效备受关注。然而，多糖结构的复杂性和分离技术的局限性，使得现有APS注射剂存在杂质不可控、活性机制不明等问题，犹如"黑箱"般阻碍着临床应用。更棘手的是，传统乙醇沉淀法获得的粗多糖犹如"一锅乱炖"，不同活性组分相互纠缠，凝胶色谱和膜分离技术又面临载样量低、膜污染等瓶颈。

为破解这一难题，中国科学院兰州化学物理研究所的研究团队独辟蹊径，将水相两相系统(ATPS)与高速逆流色谱(HSCCC)这对"黄金搭档"引入多糖分离领域。就像为多糖分子打造"分子电梯"，利用不同盐组分(铵/钠/钾)构建的ATPS系统，通过密度差、界面张力(IFT)和粘度(η_ATPS)等参数的精准调控，让多糖组分在双相溶液中实现"智能分流"。这项创新研究近期发表于《Food Bioscience》，为天然多糖的精准分离提供了全新范式。

研究团队首先采用沸水提取结合3500 Da透析膜纯化获得APS-WE（得率8.03%），随后运用ATPS-HSCCC系统进行分离。关键技术包括：1) 通过测定相体积比、沉降时间等参数优化ATPS体系；2) 采用紫外检测器在线监测HSCCC分离过程；3) 通过HPLC分析单糖组成，马尔文粒度仪测定zeta电位；4) 建立α-葡萄糖苷酶抑制(α-GIA)活性评价体系。

【材料特性调控】研究发现，ATPS-NH₄系统因密度差大(27.56 kg/m³)、IFT高(1.21 mN/m)，可实现5分钟内快速分相，而ATPS-Na系统则展现出更优的选择性，能将多糖按不同表面电荷精准分离。

【活性组分鉴定】在分离获得的6个组分中，APS-Na-1和APS-Na-2表现突出，其α-GIA活性IC₅₀值分别达1.463和1.660 mg/mL，相当于阳性对照阿卡波糖活性的68%。这些组分富含葡萄糖(74.3%)和糖醛酸(18.6%)，且zeta电位显著负偏(-34.7 mV)。

【构效关系揭秘】通过皮尔逊相关性分析，首次揭示多糖表面电荷(r=0.940)、糖醛酸含量与α-GIA活性的强关联性，提示带负电的羧基可能通过静电作用与酶活性中心结合。分子量分布则显示，50-100 kDa范围的组分活性最佳，暗示"分子尺寸效应"的存在。

这项研究不仅建立了ATPS-HSCCC分离活性多糖的标准化流程，更开创性地提出"表面电荷-活性"关联模型。就像为多糖分子装配"活性导航仪"，通过zeta电位等参数即可预测降糖活性，大幅提升活性成分筛选效率。该技术可拓展至灵芝、枸杞等药用多糖的分离，为中药现代化提供关键技术支撑。Duolong Di团队特别指出，未来通过修饰多糖表面羧基含量，或可定向增强α-GIA活性，这为设计新一代降糖药物开辟了新思路。