《International Journal of Biological Macromolecules》：A comparison on Schisandra chinensis polysaccharides extracted by different methods: Structure, physicochemical properties and biological activities
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超声波、微波、等离子体辅助水相两相萃取技术提取东北农业大学特产药材红景天多糖的得率及特性差异研究。摘要：采用三种物理辅助水相两相萃取（UA-/MA-/PA-ATPE）方法提取红景天多糖，等离子体法（PA-ATPE）得率最高（27.68%）。纯化后获得六种多糖，其中UA-ATPE提取的PUBP-1分子量最小（96.16 kDa），水溶性和热稳定性最佳，具有最强抗氧化活性及对α-淀粉酶、透明质酸酶抑制作用。FT-IR、NMR和甲酰化分析表明多糖链间连接方式存在差异，主要成分为木糖、鼠李糖、葡萄糖醛酸等单糖。该研究系统揭示了不同物理辅助方法对多糖理化特性及生物活性的影响机制。
Jingwen Bai|Jiayi Liu|Miao Li|Sitao Zheng|Peng Guo|Yu Yang
东北农业大学艺术与科学学院，哈尔滨，150030，中华人民共和国
摘要
天然多糖因其优异的生物活性而受到关注，提取方法对它们的理化性质和生物活性有着显著影响。在本研究中，采用三种不同的方法提取了五味子多糖，包括超声波辅助水相萃取（UA-ATPE）、微波辅助水相萃取（MA-ATPE）和等离子体辅助水相萃取（PA-ATPE）。在这三种方法中，PA-ATPE方法提取的多糖产量最高（总产量为27.68%），其次是UA-ATPE（总产量为23.72%），最低的是MA-ATPE（总产量为19.31%）。经过纯化后，得到了六种多糖，分别是UA-ATPE得到的PUBP-1和PUBP-2，MA-ATPE得到的PMBP-1和PMBP-2，以及PA-ATPE得到的PDBP-1和PDBP-2。其中，PUBP-1的分子量最低（96.16 kDa），具有最佳的水溶性、物理稳定性和热稳定性，以及适中的乌洛酸含量和流变性能。这六种多糖几乎都是杂多糖，由Man、Rha、Glc A、Gal A、Glc、Gal和Ara组成，但它们的摩尔比例各不相同。FT-IR、NMR和甲基化分析表明，这些多糖具有不同的糖苷键结构，其中T-α-L-Araf-(1→6)-α-D-Glcp-(1→4)-β-D-Manp-(1→)和β-D-Galp-A-(1→)是主要的连接模式。PUBP-1表现出优异的抗氧化活性，并且在体外对α-淀粉酶、透明质酸酶和黄嘌呤氧化酶具有抑制作用，这可能与其相对较低的分子量、适宜的溶解性和较高的乌洛酸含量有关。因此，提取方法显著影响了多糖的糖苷键结构、连接模式以及理化性质和生物活性。因此，五味子多糖可能在食品和制药领域作为有前景的天然功能性添加剂。
引言
五味子（S. chinensis）是五味子（Turcz.）Baill的干燥成熟果实，是中国传统中药，主要分布在黑龙江、吉林、辽宁、内蒙古等地，以及朝鲜和日本[1]、[2]。作为一种药用和食品资源，五味子含有多种功能性成分，如多糖、萜类化合物、木质素、甾体皂苷、有机酸等[3]、[4]。其中，多糖是五味子的主要活性成分之一，已被证明具有多种生物活性，如抗氧化、降脂、降血糖等[5]、[6]。例如，现有研究表明，通过压力辅助水相萃取（HP-ATPE）得到的多糖与传统热水萃取得到的多糖在理化性质和抗氧化活性上存在显著差异[6]、[7]。因此，提取方法的选择对多糖的理化性质至关重要，进而影响其生物活性。
在过去十年中，开发了几种高效且环保的多糖提取技术，如水相萃取、超声波辅助萃取、酶辅助萃取、微波辅助萃取和等离子体辅助萃取[6]、[8]。其中，ATPE方法具有高产量、低成本和溶剂可回收等优点，其应用范围已从最初的分离阶段扩展到提取和纯化，从而在全球研究界引起了广泛关注。此外，为了克服单一提取方法的局限性，人们还探索了联合提取策略[9]、[10]。这些混合技术协同作用，破坏细胞壁，提高溶剂渗透性，从而加速细胞壁和细胞内多糖的溶解和扩散[6]、[11]。提取技术是利用植物多糖的基础步骤，对于阐明其性质和应用至关重要[12]。大量研究表明，不同的提取技术显著影响了多糖的理化性质，如分子量、化学组成、单糖组成、糖苷键类型、螺旋结构、流变性和热稳定性[13]。这些变化直接影响其功能活性，包括抗氧化和降脂效果[14]、[15]。一些学者发现，提取过程因素（如温度、固液比和提取介质）会影响多糖的性质[16]、[17]。使用不同溶剂（酸和碱）提取的H. erinaceus多糖在提取产量、分子量、单糖组成、初步结构特征和微观结构上存在显著差异[18]。因此，系统比较不同提取技术对多糖产量、理化性质和功能性质的影响是必要的。
本研究的目的是系统探讨三种物理辅助（超声波、微波和等离子体）水相萃取方法对五味子多糖产量、理化特性、一级结构和生物活性的影响。研究结果为五味子多糖在功能性食品或制药领域的应用提供了理论基础。
材料与试剂
从中国黑龙江的Sankeshu草药市场购买的干燥五味子果实经过清洗、粉碎（80目筛子）后，真空包装并储存在25°C下。1,1-二苯基-1-吡啶肼（DPPH）、2,2'-偶氮双(3-乙基苯并噻唑啉-6-磺酸）（ABTS）、抗坏血酸、标准右旋糖酐（T-7~T-2755）和标准单糖均购自Sigma-Aldrich公司（美国密苏里州圣路易斯）。乙酰胆碱酯酶（AChE，220 U/mg）、透明质酸酶（300 U/mg）、α-淀粉酶
不同方法提取的多糖产量比较
不同方法提取的五味子多糖的产量见表1，PA-ATPE方法的提取效率最高，PDBP-1的产量为6.73±0.77%，PDBP-2的产量为20.95±0.55%。这可能是因为等离子体产生的活性自由基（如·OH、O?·?）、活性分子（H?O?、O?）和紫外线会对细胞造成氧化损伤[29]，而微波加热则会导致细胞快速升温
结论
本研究使用UA/MA/PA-ATPE方法从五味子中提取了六种多糖，这些多糖具有相同的单糖组成，但在摩尔比例和糖苷键类型上有所不同。其中，PUBP-1表现出优异的理化性质，具有最高的溶解度（34.33 mg/mL）、最低的分子量（96.16 kDa）、粒径（272.3 nm）、PDI（0.16）和ZP（-36.63 mV）。相应地，PUBP-1也表现出最强的抗氧化活性，并对α-淀粉酶和透明质酸酶具有抑制作用
CRediT作者贡献声明
Jingwen Bai：撰写 – 审稿与编辑。Jiayi Liu：撰写 – 初稿，数据管理。Miao Li：撰写 – 审稿与编辑，软件应用，方法学。Sitao Zheng：软件应用，实验设计。Peng Guo：数据验证，软件应用，方法学。Yu Yang：资金筹集。
利益冲突声明
作者声明没有已知的财务利益或个人关系可能影响本文的研究结果。
致谢
本研究得到了国家自然科学基金（编号32172916）和国家生猪产业技术体系子课题（编号CARS-35-001）的资助。
