益生元黑茶中水溶性多糖的结构解析和抗肿瘤活性研究

[来源:湖南省白沙溪茶厂股份有限公司] 2022-03-02 17:29:11

2月22日,中南大学钟世安教授(通讯作者)、杨艳婧副教授(通讯作者)与其科研团队成员刘萌、龚赞、王嘉晖等在国际期刊《International Journal of Biological Macromolecules》(JCR Q1,影响因子6.953)在线发表了题为“Structural characterization and anti-tumor activity in vitro of a water-soluble polysaccharide from dark brick tea”的研究论文,该期刊发表文章内容包括所有天然大分子化学和生物学方面的研究,包括蛋白质、大分子碳水化合物、糖蛋白的分子构和性质等研究。

益生元黑茶中水溶性多糖的结构解析和抗肿瘤活性研究

黑茶属于后发酵茶,由于其独特的发酵过程而形成了不同于绿茶、红茶的独特的感官特征。已有研究报道,黑茶具有抗氧化、降脂、抗肿瘤、调节肠道菌群等生物活性,但是对于黑茶活性的研究集中于活性成分茶多酚及黄酮类,多糖的结构及其生理活性仍有待探索。该项目深入研究了益生元黑茶水溶性多糖的分离纯化、结构以及抗肿瘤活性,在一定程度充实了这一领域研究的匮乏,

该研究通过水提、醇沉、脱蛋白、色谱柱层析等基本方法从湖南省安化白沙溪茶厂提供的益生元黑茶茶砖中提取出一种具有抗肿瘤活性的水溶性多糖(DTP-1)(图1)。

益生元黑茶中水溶性多糖的结构解析和抗肿瘤活性研究
益生元黑茶中水溶性多糖的结构解析和抗肿瘤活性研究

图1黑茶多糖DTP-1的分离纯化流程图

科研团队对于得到的多糖进行了深入的结构解析。该研究通过原子力显微镜(AFM)、扫描电镜(SEM)等方法得到了黑茶多糖(DTP-1)的微粒尺寸以及表观形貌;通过凝胶电泳测量其分子量为11805 Da(图2)。

益生元黑茶中水溶性多糖的结构解析和抗肿瘤活性研究

图2黑茶在DEAE-52纤维素柱上的洗脱曲线(A);黑茶在Sephadex-G100葡聚糖凝胶柱上的洗脱曲线(B);黑茶多糖(DTP-1)的HPSEC谱图(C);DTP-1的粒径分布图像(D);DTP-1的原子力显微镜图像(E);DTP-1 (1000×)的扫描电镜图像(F)。

另外,研究通过甲基化分析以及二维核磁谱图的解析,深入探究了DTP-1的分子结构,证明其主要由葡萄糖、半乳糖和阿拉伯糖组成,且结构单元主链由→4)-α-D-Glcp-(1→,→5)-α-L-Araf-(1→,→6)-β-D-Galp-(1→,→2)-α-L-Araf-(1→,→3)-β-D-Galp-(1→,→4,6)-β-D-Galp-(1→组成,→1)-β-D-Glcp作为支链。其基本单元结构如图3所示。

益生元黑茶中水溶性多糖的结构解析和抗肿瘤活性研究

图3黑茶多糖(DTP-1)重复单元的结构图

研究团队通过细胞实验探究了黑茶多糖(DTP-1)的抗肿瘤活性。细胞增殖(cck-8)实验结果表明,DTP-1能够抑制肝癌A549细胞和肺癌SMMC7721细胞的增殖,降低其存活率,抑制率分别为31.71%和33.38%(600μg/mL,24 h)。并且黑茶多糖(DTP-1)不会影响正常细胞的生存活力。

益生元黑茶中水溶性多糖的结构解析和抗肿瘤活性研究

此外,细胞流式实验表明,黑茶多(DTP-1)能够显著诱导癌细胞的凋亡,加速癌细胞凋亡进程,从而降低癌细胞的存活率,同时不损伤正常细胞(图5)。

益生元黑茶中水溶性多糖的结构解析和抗肿瘤活性研究

图5不同浓度DTP-1处理过的癌细胞和正常细胞的流式细胞仪图像:SMMC7721细胞(A);L02细胞(B); A549细胞(C); 16HBE细胞(D)。*P < 0.05;**P < 0.01。

益生元黑茶作为一种特殊的饮品,含有大量的多糖、氨基酸、多酚及其转化的次生代谢产物等生物活性化合物,对于调节肠道菌群、抗肿瘤、调节糖脂代谢、抗氧化均作用显著。该研究从益生元黑茶中提取和纯化多糖,深入表征其分子结构,并探索其潜在的抗肿瘤活性。这项研究为探究益生元黑茶多糖抗肿瘤作用的构效关系提供了理论依据,为进一步开发益生元黑茶多糖作为功能性食品或抗肿瘤药物奠定了坚实的理论基础,具有扩展黑茶活性成分应用领域,提升黑茶市场价值的重要意义。

[责编:周佳]

我要问