Sundhedsfremmende aktiviteter og tilknyttede mekanismer af polygonati rhizoma polysaccharider

Abstrakt:

Polygonati Rhizoma, en typisk homologi af medicin og mad, besidder bemærkelsesværdige anti-trætheds-, anti-aldrings-, metaboliske regulatoriske, immunmodulerende, anti-inflammatoriske, neurobeskyttende, anti-diabetes og anti-cancer effekter. Blandt bioaktive fytokemikalier i Polygonati Rhizoma spiller polysaccharider vigtige roller i sundhedsfremmende aktiviteter gennem de ovenfor nævnte mekanismer og potentielle synergistiske effekter med andre bioaktive. I denne gennemgang introducerer vi kort den opdaterede biosyntese af polysaccharider, oprensningsmetoden, strukturkarakteriseringen og fødevareapplikationer og diskuterer detaljeret de biologiske aktiviteter af Polygonati Rhizoma polysaccharider og tilhørende mekanismer, med det formål at udvide brugen af ​​Polygonati Rhizoma som funktionel mad og medicin.

Nøgleord:Polygonati Rhizoma; homologi af medicin og fødevarer;polysaccharider;sundhedsfremmende ejendom; synergi mekanisme

KLIK HER FOR AT KENDE CISTNACHESUNDHEDSFREMMEENDE EJENDOM

1. Introduktion

Velregistreret i Commission of Chinese Medicine Dictionary og Commission of Chinese Pharmacopoeia, Polygonati Rhizoma ("Huangjing" på kinesisk) besidder bemærkelsesværdige sundhedsfremmende aktiviteter, herunder genopfyldning af Qi, nærende Yin, fugtning af lunger, styrkende milte, tonificerende energi, genopfyldning af nyrer, og styrkelse af immuniteten [1,2]. Polygonati Rhizoma, der er meget udbredt i traditionel kinesisk medicin, bruges til behandling af influenzafeber, mastitis, svimmelhed, hoste, træthed, svaghed, diabetes mellitus, seksuel dysfunktion, fordøjelsesbesvær, manglende appetit, rygsmerter, voldsomme smerter og lungeproblemer [3– 5]. Som en typisk homologi af medicin og mad fortsætter den årlige efterspørgsel efter Polygonati Rhizoma med at stige [6].

Især Polygonati Rhizoma fremstilles ud fra jordstængler af Polygonatum sibiricum Redoute, P. kingianum Coll.et Hemsl og P. cyrtonema Hua [7-9]. Blandt de tre rå traditionelle urter er P. cystoma optimal både i kvalitet og udbytte, endemisk for Kina (centralt og østligt) og bredt dyrket under skov [10]. I mellemtiden er P. sibiricum hovedsageligt udbredt i det nordlige Kina, Nordkorea og Mongoliet [11]. Desuden er P. kingianum, der også er hjemmehørende i det sydlige Kina, hovedsageligt udbredt i Yunnan, Sichuan, Guizhou og Guangxi provinserne, blandt andre [12]. Indtil nu er 365 slags kommercielle fødevarer og mere end 500 patenter forbundet med Polygonati Rhizome tilgængelige [13].

Modne jordstængler af P. sibiricum, P. kingianum og P. cyrtonema er gule og forgrenede og skal behandles gennem strategien med ni cyklusser med dampning og tørring [14]. De forarbejdede Polygonati Rhizomer med forbedret funktion er sorte, bløde og søde uden at forårsage halsirritation (Figur 1) [15]. Gentagen dampbehandling kunne påvirke fysisk-kemiske egenskaber og bioaktiviteter af aktive stoffer i Polygonati Rhizoma, da molekylvægte, UV-absorption og antioxidantaktivitet af polysaccharider blev signifikant øget [16]. Hvis man betragter totale saccharider, fructose (Fru) og fosfolipider som de vigtigste kvalitetsindikatorer, bør fire cyklusser med dampning og tørring være den ideelle metode til at opnå bedre smag, smag og funktionalitet [14]. Hvis man overvejer antioxidant- og immunpotentierende aktiviteter, ville to cyklusser med kontinuerlig damp-tørring være det bedste valg [17].

Figur 1. Den traditionelle kinesiske medicin Polygonati Rhizoma: (A) rhizom; (B) Polygonati Rh

Polygonati Rhizoma indeholder mange bioaktive stoffer, såsom purin nukleosid [18], kulhydrater [19,20], bioflavonoider [21], alkaloider [22], saponiner [23,24], ligniner, aminosyrer, peptid, anthraquinon, hjerteglykosider , vitaminer og forskellige syrer [25,26]. Polysaccharider er vigtige bioaktive komponenter og bidrager til den søde smag af Polygonati Rhizoma, som hovedsageligt udøver metabolisk regulering, immunmodulerende, anti-træthed, anti-aging, antiviral, anti-inflammatorisk, antioxidant, antiaterosklerotisk, leverbeskyttelse, hypolipidæmisk, anti -osteoporose, anti-cancer, anti-diabetiske og anti-aterosklerotiske aktiviteter [27-29]. Polysaccharider tjener også som evalueringsmarkører i kvalitetskontrol af Polygonati Rhizoma og "Yuzhu" (P. odoratum) [30,31]. Polygonati Rhizoma er ofte blevet brugt som ingrediens eller supplement i fødevareindustrien på grund af dets toniske virkning og smagsegenskaber, som hovedsageligt udøves af polysaccharider [11,32]. Opmærksomheden på Polygonati Rhizome polysaccharider er dog stadig utilstrækkelig. Denne anmeldelse havde til formål at give opdateret og omfattende information om Polygonati Rhizoma polysaccharider i håb om at udvide dets brug som en funktionel fødevare.

2. Polysaccharidfotosyntese

Forståelse af den molekylære mekanisme af polysaccharidbiosyntese på molekylært niveau vil være en fordel for modulering af udbyttet og egenskaberne af Polygonati Rhizoma polysaccharider i storskala produktion. Polygonati Rhizoma polysaccharider omtales ofte som P. sibiricum polysaccharide (PSP), P. cyrtonema polysaccharide (PCP) og P. kingianum polysaccharide (PKP) [33]. PSP-indhold var positivt korreleret med ekspressionsmønstrene for -fructofuranosidase, fructokinase, mannose-1-phosphatguanylyltransferase og UDP-glucose 6-dehydrogenase, men negativt korreleret med ekspressionen af ​​hexokinase [34]. Mest differentiel ekspression af gener i forskellige dele af P. sibiricum rhizomer blev tildelt "stivelse og saccharose metabolisme"-vejen [35].

Under processen med PSP-biosyntese blev saccharose omdannet til D-Glu-6-phosphat (D-Glu-6P), D-Fru og D-Glu; derefter blev D-Glu-6P omdannet til -D-Glu-1P ved phosphoglucomutase eller D-Fru-6P ved Glu-6P-isomerase-isomerisering [35]. Derudover gennemførte UDP-glucose-6-dehydrogenase og UDP-glucuronsyre (GlcA) 4-epimerase omdannelsen til UDP-Glu, UDP-GlcA og UDP-galacturonsyre (GalA). Til sidst blev disse aktiverede sukkerenheder samlet i voksende polysaccharidkæder af tilsvarende glycosyltransferaser [35].

Indholdet af PKP var negativt korreleret med fibrøst rodtal, stængeldiameter, bladbredde, bladlængde og friskvægten af ​​de overjordiske dele [36]. Det skal bemærkes, at polysaccharidakkumulering var stærkt påvirket af vækstalderen. Blandt 2-5-årige P. kingianum var polysaccharidindholdet det højeste i 4-årige planter ved frø-reproduktion [36].

Baseret på transkriptomsekventering blev 89 unigener, der koder for enzymer associeret med polysaccharidbiosyntese, fundet i P. cyrtonema [37]. Indholdet af PCP var positivt forbundet med ekspressionsniveauer af mannose-6-phosphate-isomerase, Meval-onate kinase, 4-hydroxy-3-methylbut-2-enyldiphosphat-reduktase, UDP-apiose/xylose-syntase, GDP-fuco-L-synthase , hydroxymethylglutaryl CoA-syntase, (E)-4-hydroxy-3-methylbut-2-enyl-diphosphat-syntase, 2-C-methyl-D-erythritol 2,4-cyclodiphosphat-synthase [37-fartenes-synthase] og [37-farte-synthase] UDP-glycosyltransferaser og transkriptionsfaktorer involveret i polysaccharidbiosyntese blev også identificeret [38].

3. Kemi af polygonati-rhizoma-polysaccharider

3.1. Sammenfatning af ekstraktion og oprensning

Traditionelt forbehandles Polygonati Rhizoma med varmt vand for at opnå rå polysaccharider, og udsættes derefter for ethanoludfældning for at fjerne inaktive stoffer og proteiner [39]. Ekstraktionseffektiviteten kan påvirkes af flere faktorer, herunder temperatur, tid, ekstraktionsfrekvens og opløsningsmiddel. Temperaturen, tiden og væske/faststof-forholdet ligger inden for henholdsvis 80-100 ◦C, 2-3 timer og 1:(10-30) g/mL [30]. I mellemtiden renses Polygonati Rhizoma-polysaccharider ofte ved hjælp af DEAE-Cellulose52, DEAE-Sepharose Fast Flow ionbytterkromatografi, Sephadex G-75 gelfiltreringskromatografi og Sephacryl G-150] [40,41-søjlekromatografi. Derudover bruges enzymatisk hydrolyseekstraktion, ultralydsknusning og ekstraktion og mikrobølgeassisteret ekstraktion også til ekstraktion af Polygonati Rhizoma polysaccharider [36]. Fortyndet lud kan forbedre udbyttet ved at ødelægge cellevæggen og lette frigivelsen af ​​Polygonati Rhizoma polysaccharider fra celler [36].

En høj mangfoldighed af eksisterende PSP'er blev rapporteret i forskellig forskning, hvilket kan skyldes modenhed, geografisk placering, miljøforhold, udvindingsmetoder og analytiske procedurer [30]. PSP blev også ekstraheret med CO2-udløste omskiftelige hydrofile opløsningsmidler indeholdende aminer og vand, og et udbytte på 399,2 mg/g blev opnået ved et faststof-væskeforhold på 1:20, ekstraktionstemperatur på 50 ◦C, ultralydseffekt på 500 W, og ekstraktionstid på 60 min [42]. Der er ikke rapporteret om ekstraktions- og oprensningsmetoder i stor skala eller industrialisering af Polygonati Rhizoma-polysaccharider. Avanceret ekstraktionsteknologi kunne således bruges til at ekstrahere Polygonati Rhizoma polysaccharider, såsom vandig tofaseekstraktion [43,44], subkritisk vandekstraktion [45,46], pulseret elektrisk feltassisteret ekstraktion [47,48] og membran separationsteknologi [49].

3.2. Struktur af Polygonati Rhizoma-polysaccharider

Strukturer af Polygonati Rhizoma polysaccharider blev ofte etableret ved syrehydrolyse, Fourier transform infrarød spektroskopi, nuklear magnetisk resonans (NMR) spektroskopiske analyser, højopløsnings massespektrometri, ultrahøj ydeevne væskekromatografi-trapet-kvadrupol (HMS-tandemspektrometrisk quadrupol) MS), højtydende gelpermeationskromatografi, højtydende væskekromatografi (HPLC)-fluorescensdetektion med præ-kolonnederivatisering, syrehydrolyse kombineret med højtydende anionbytningskromatografi med pulseret amperkromatografi kombineret med gasmethyleringsdetektion, methyleringsanalyse ‑massespektrometri (GS‑MS) såvel som kemisk bevis [50-54].

Polygonati Rhizoma polysaccharider og oligosaccharider kunne nedbrydes til monosaccharider under den gentagne dampningsproces [55]. Monosaccharidsammensætningen var forskellig efter dampning: indholdet af Gal og -1,4-mannopyranose steg, og indholdet af Glu og mannose (Man) faldt, mens glykosidbinding -1,4-galactopyranose optrådte [17]. FTIR-spektrene viste, at Polygonati Rhizoma-polysaccharider havde forskellige grader af esterificering [56]. Den mikrobølgestøttede nedbrydningstilgang kunne sænke molekylvægten af ​​PSP, men i høj grad forbedre bioaktiviteten, såsom antioxidantaktivitet [57]. PSP, PCP og PKP havde alle tredobbelt-spiralformede strukturer med -D-fructofuranosyl (Fruf), -D-glucopyranose (Glcp, -D-galactopyranose sukkerrester og en O-acetylgruppe [58].

Der er fem typer PSP, dvs. pektin [59-61], fructan [29], glucogalactomannan [30], polysaccharider af arabinogalactan-typen [62] og glucomannaner [63]. Rå PSP indeholder kulhydrater (85,1-88,3 procent), proteiner (4,51-11,9 procent) og uronsyre (1,79-7,47 procent) [36]. Metanolyse kombineret med TFA-hydrolysemetoden kunne bruges til pektinekstraktion [60,61]. PSP indeholder forskellige procentvise sammensætninger af Man (62,3-76,3 procent), Glu (15,2-20,3 procent), galactose (Gal) (4,35-15,3 procent) og arabinose (Ara) (4,00-7,65 procent) og små mængder af Fru, rhamnose (Rha), Xyl, GalA og GlcA, samt forgrenede homogalactan og galactoman-nans (tabel 1) [36]. En anden rapport viste, at rå PSP havde et højt indhold af Glu (15,1 procent), Gal (29,6 procent) og Man (36,1 procent) [64]. PSP0-PSP9, ekstraheret fra hver cyklus af dampende-tørring, varierede i molekylvægte, men havde lignende rygrad og kemiske grupper [65]. Den både biologiske og kemiske varians af PSP'er afslørede imidlertid betydelig adskillelse af PSP0, PSP1-PSP4 og PSP5-PSP9 [65].

Tabel 1. Struktursammenligning mellem PCP-, PKP- og PSP-polysaccharider.

PCP indeholdt hovedsageligt Glu, Man, Rha, Gal, ribose (Rib) og Ara [66,67]. PCP blev dannet af en forgrenet fructankerne med (2→6)-linked-D-Fruf-rester hver tredje (2→1)-linked-D-Fruf-rester og en gennemsnitlig polymerisationsgrad på 28 [25]. PCP-1 besad en (2→1)-forbundet -D-Fruf-rygrad samt (2→6)-forbundne -D-Fruf-sidekæder med en intern -D-Glcp i nakkelagerform [68] . PCP0-PCP5 (105-107 Da), ekstraheret fortløbende og dampet 0-5 gange, viste uregelmæssig sfærisk konformation i en vandig opløsning [17,69]. Processen med dampning førte til betydelige strukturelle ændringer i PCP, herunder molekylær nedbrydning, aggregering og depolymerisering [16]. Molekylvægten af ​​PCP ændrede sig under gentagen dampning, først stigende med dampning og derefter faldende med yderligere dampning [17]. P. cyrtonema fructan indeholdt en (2→6) koblet -D-Fruf-restrygrad sammen med en intern -D-Glcp-rest og to (2→1) koblede -D-Fruf-restgrene [70]. P. cyrtonema galactan var (1→4)--D-galactan forgrenet med en enkelt -D-Gal ved C-6 ved cirka hver niende rest i hovedkæden [70].

PKP indeholdt hovedsageligt Fru, Glu, Gal, Man, Xyl, Ara, Man og 1,2-link Glu [71]

Understøttende service:

E-mail:wallence.suen@wecistanche.com

Whatsapp/Tlf: plus 86 15292862950

Butik:

https://www.xjcistanche.com/cistanche-shop