《Food Chemistry》:Purification and characterization of a potentially novel polysaccharide FMP-2 from
Ficus microcarpa fruit: comparative extraction, LC-QTOF-MS monosaccharide profiling, and antioxidant and anti-inflammatory bioactivities
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•热水提取法从四种无花果果实中获得了最高的多糖产量。•F. microcarpa 具有优异的抗氧化和抗炎活性。•纯化的 FMP-2 通过 LC-QTOF-MS 分析显示纯度为 83.06%,含有 19 种单糖。•无花果果实多糖在功能性食品和营养保健品方面具有潜力。引言由于多糖具有
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热水提取法从四种无花果果实中获得了最高的多糖产量。
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F. microcarpa 具有优异的抗氧化和抗炎活性。
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纯化的 FMP-2 通过 LC-QTOF-MS 分析显示纯度为 83.06%,含有 19 种单糖。
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无花果果实多糖在功能性食品和营养保健品方面具有潜力。
引言
由于多糖具有广泛的生物活性,如抗氧化、免疫调节、抗炎、酶抑制和抗菌作用(Mohan et al., 2020; Yang et al., 2009),因此受到了科学界的广泛关注。它们是由多种单糖通过糖苷键连接而成的复杂碳水化合物,是宝贵的食品成分和重要的膳食成分。无花果多糖能够改善肠道健康,增加膳食纤维,并具有抗炎和抗氧化等生物活性。由于其天然来源、低毒性和生物相容性,可以应用于功能性食品、营养保健品和营养补充剂中。无花果多糖是天然的、可持续的成分,定期摄入可以增强食品安全性、多样化膳食来源并提高营养质量(Mohan et al., 2020)。在各种植物来源的生物活性多糖中,无花果属(Ficus)因其长期的民族药用历史和丰富的植物化学成分而特别受到关注。
属于无花果属(Moraceae 科)的植物有 800 多个物种,主要分布于热带和亚热带地区,以其多样的植物化学成分而闻名,包括黄酮类、酚类、萜类和多糖。几个世纪以来,阿育吠陀和尤纳尼等传统医学系统一直使用 Ficus carica、Ficus benghalensis、Ficus religiosa 和 Ficus racemosa 等无花果品种来管理氧化应激和与炎症相关的疾病(Ju et al., 2025; Yang et al., 2009)。初步的植物化学研究表明,无花果果实、叶子和乳胶中的多糖具有显著的抗氧化性能,因为它们能够螯合金属、清除自由基并改变内源性酶系统,如过氧化氢酶和超氧化物歧化酶(Ju et al., 2025; Olaoluwa et al., 2022; Tang, Liu, Yin, & Nie, 2020)。
决定多糖产量、纯度和生物活性的关键因素是提取技术。由于其高效溶解高分子量多糖的能力,热水提取法长期以来一直被广泛使用(Tang, Liu, Yin, & Nie, 2020)。另一方面,现代方法如酶辅助提取可以提高产量、缩短提取时间并改善细胞壁的破坏(Nadar et al., 2018)。超声波提取通过声波诱导的空化作用促进细胞内多糖的快速释放,而超声酶辅助提取则结合了这两种方法以提高效率(Li et al., 2023; Nadar et al., 2018)。所有这些提取方法对于研究多糖的生物特性都至关重要。核磁共振(NMR)光谱法可以提供多糖中异头配置和糖残基身份的关键结构信息,补充了色谱和光谱技术在建立全面结构谱型方面的作用(Cao et al., 2024; Wang et al., 2021)。
植物来源的多糖对于减少氧化应激非常重要,氧化应激是导致细胞损伤和长期氧化状态的主要因素(Liu, Lv, et al., 2018)。它们强大的抗氧化能力体现在能够清除自由基和减少金属离子(Fernandes & Coimbra, 2023)。此外,多糖通过支持细胞膜、防止蛋白质变性和修饰参与炎症途径的酶来展示抗炎作用(Song et al., 2020)。多糖促进组织再生、阻断分解细胞外基质的酶并增加成纤维细胞增殖的能力赋予了它们在体外实验中的酶抑制生物活性(Akkol et al., 2022; Huang et al., 2022; Xu et al., 2025)。
尽管越来越多的证据表明无花果多糖具有生物活性,但对于 F. racemosa、F. microcarpa、F. amplissima 和 F. auriculata 等无花果果实中多糖的生物特性进行比较评估仍然有限。由于缺乏对提取技术、纯化方法和物种间比较研究的深入评估,这一研究领域存在重要空白。本研究通过使用多种提取技术和色谱纯化方法,确定了四种无花果果实多糖的提取效率、生物化学组成和生物活性谱型,解决了这一空白。本研究的假设是,特别是纯化的无花果多糖片段可以作为多功能生物分子,用于功能性食品和营养保健品的开发,将传统知识与现代营养科学和功能性食品应用结合起来。据我们所知,这是首次为 F. microcarpa 果实中的多糖建立比较提取-纯化框架的研究,所得到的新型多糖片段(FMP-2)的结构新颖性还需要进一步的表征。值得注意的是,F. microcarpa 果实是一种丰富的但营养价值未得到充分认识的资源,首次绘制其多糖组成图谱本身就对食品和营养保健品科学具有重要价值,也为后续的结构或机制研究奠定了基础。
节片
化学试剂
本研究中使用的所有分析级化学试剂均购自 Sigma-Aldrich(美国)和 HiMedia Laboratories(印度孟买)。HPLC 级溶剂由 Merck Millipore(美国马萨诸塞州伯灵顿)提供。实验使用超纯 Milli-Q 水(Merck Millipore,美国马萨诸塞州比勒里卡),其电阻率为 18.2 MΩ·cm-1(25°C),总可氧化碳浓度低于 5 ppb。
无花果果实的采集
研究了四种无花果果实:F. racemosa、F. microcarpa、F. amplissima 和 F.
提取物产量百分比
研究结果显示,热水提取法的粗多糖产量显著高于其他方法,其中 F. auriculata(3.5%)和 F. microcarpa(3.4%)的产量最高,其次是 F. racemosa(3%)和 F. amplissima(2.40%),详见补充图 1。
此处观察到的方法依赖性产量趋势反映了每种提取技术与无花果果实中富含果胶的细胞壁基质之间的相互作用。
局限性
本研究存在一些局限性,需要明确说明。首先,由于无法进行 HPGPC/MALLS 方法的分子量测定,因此 FMP-2 被描述为色谱富集片段而非确定的均质多糖,任何关于结构-活性的解释都只是初步的组分关联,并非确定性的关系。其次,微量次级代谢物的影响也需要考虑。
结论
本研究建立了首个系统性和比较性的框架,用于提取、纯化和表征四种本土无花果果实中的多糖,填补了这一富含有机成分但研究不足的属的多糖化学领域的长期空白。通过四种物种的四种提取方法,并通过生物活性筛选得到单一的主要提取物片段,本研究揭示了热水提取法的作用。
作者贡献声明
Madhu Bala Durairajan:撰写 – 修订与编辑,原始稿撰写,方法学设计,数据管理,概念框架制定。Gowtham Kannan:撰写 – 修订与编辑,数据分析,数据管理。Benedict Mathews Paul:撰写 – 修订与编辑,数据分析。Parimelazhagan Thangaraj:验证,监督,资源协调,项目管理,方法学设计,研究实施,资金获取,概念框架制定。
资金来源
国家药用植物委员会(项目编号:F.No.Z.18017/187/CSS/R&D/TN-02/2022-23-NMPB-IV A;日期:2022年10月4日)对这项工作的支持。
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报告的工作。
致谢
我衷心感谢 Vetri Velavan 先生在果实采集方面的协助。
Madhu Bala Durairajan|Gowtham Kannan|Benedict Mathews Paul|Parimelazhagan Thangaraj