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发布日期:2015-12-24
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社会实践:浒苔多糖制备及部分生物学活性研究项目小结

近年来,由于全球气候变化、水体富营养化等原因,造成海洋大型海藻浒苔绿潮爆发。大量浒苔漂浮聚集到岸边,阻塞航道同时破坏海洋生态系统,严重威胁沿海渔业、旅游业发展。但是浒苔富含碳水化合物、蛋白质、粗纤维及矿物质,同时还含有脂肪和维生素,极具食用价值、药用价值。国内外学者对浒苔的研究发现, 浒苔类多糖及混合物具有多种生物活性,如缘管浒苔具有抗单纯疱疹病毒和辛德比斯病毒活性,肠浒苔甲醇提取物对3 种细菌和10 种真菌均具有抗菌活性,肠浒苔多糖能刺激淋巴细胞增殖,从而提高小鼠免疫力,酸提浒苔多糖对羟自由基的清除能力大于水提多糖,碱提浒苔多糖具有明显的降血脂功效。日本大阪的科学家1999年发表的一篇论文还认为,给小鼠使用浒苔提取物可以显著抑制皮肤癌恶化。开展对浒苔的高值化利用是将浒苔变灾为宝、变废为宝的重要环节,也是开展本课题的意义所在。

我们发现,随着人们生活条件的日益提升,不少富贵病的发病频率也是逐渐多起来。像糖尿病,高血压,高血脂和癌症都在每天增加,侵蚀着人们的生命。而在有些沿海地区的人们,这些病的发病频率却一直很低。经过调查发现,他们经常食用一些藻类。藻类中含有很多带有生物学活性的多糖和小分子化合物。于是,我们就对它们产生了兴趣。所以,找到了学校水产与生命学院研究藻类的实验室。并查找了一些中英文文献,获取了相关的知识,了解到浒苔的多糖有很多生物学活性。

近年来我国沿海绿潮藻浒苔频频爆发,尤其2008年爆发的浒苔曾覆盖青岛整个海面,造成了很大负面灾害。浒苔具有光合固碳生态效应,爆发之后可减缓海洋酸化负面影响。若能将浒苔进一步利用可获得显著的经济、社会效益。而浒苔类多糖已报道具多种保健活性,可进一步研究并加以开发。我们决定立项申请对浒苔多糖的分离提取纯化和一些生物学活性进行研究。为此在实验前我们定下大概方案:浒苔粗多糖的制备:采集新鲜浒苔,带回实验室后清洗烘干,用水提醇沉法得到多糖,冷冻干燥。浒苔粗多糖的纯化:溶解粗多糖于蒸馏水中,并先后过离子交换柱和分析筛层析柱。得到较单一组分,并鉴定纯度等。生物学活性研究:采用生化实验及体外细胞实验初步研究浒苔多糖的部分生物活性,如抗肿瘤、提高免疫力、抗氧化等。

2014年九月至2015年春在老师与师兄的指导下通过多次学习蛋白质层析仪,离子交换层析仪、旋转蒸发仪、离子色谱仪、红外色谱仪、离心机等仪器的使用,掌握了基本的实验技能。多糖提取中利用水提醇沉法,烘干浒苔经组织捣碎机捣碎后用95%酒精浸泡24h,滤渣烘干后按1/50g/ml)加蒸馏水,90℃煮4h,收集滤液,按照上述条件重复煮一次,合并二次抽提液, 放至恒温干燥箱,浓缩到原体积的1/10左右,10000r/m离心6min,取上清。加入4倍体积95% 乙醇, 4静置12小时,8000r/m离心6min,收集沉淀;沉淀用无水乙醇洗涤,经真空冷冻干燥,获得浒苔粗多糖冻干粉,于4℃保存备用。纯化使用离子交换层析仪,用DEAE-FF凝胶柱分级纯化,洗脱流速为1 mL/min。上样后先用蒸馏水平衡,并用苯酚硫酸法检测洗脱液中糖含量,用自动收集器收集洗脱液,每管收集8 mL。再用0-6mol/L NaCl 溶液梯度洗脱,收集洗脱液。离子色谱法测定硫酸根含量,水解、衍生化后得出GC-MS分析结果进一步处理。

通过阅读大量文献并进行预定实验发现,目前由于活性多糖往往分子量都很大几十万到几百万Kda。所以其结构测定方面有很大的阻碍,无法完全掌握其结构,进而很难找到其抗性机理。另一方面,由于其很多活性都是通过刺激体内免疫系统来发挥作用,所以只有通过体内试验才能检测其活性。而体内试验的试验周期长,动物模型建立繁琐,工作量大,经费消耗也不少造成了很大的阻碍。阅读相关文献后小组成员共同制定了肝损伤实验的实验方法,合作良好,并同时邀请了食品学院的研究生指导我们开展实验计划。目前建立急性肝损伤模型的方法主要有病毒性模型,免疫性模型及化学性模型,其中化学性模型又以四氯化碳和内毒素致动物急性肝损伤模型较为常用,因此我们选择了四氯化碳造模方法。我们喂养小鼠两周,使其适应环境后,按重量随机的分成 6 组,每组都为 10 只。以灌胃方式建立浒苔多糖对CCl4诱导的小鼠急性肝损伤保护作用模型,设立阳性对照组。

正常对照组(CK 组)等体积的生理盐水灌胃给药

CCl4模型组(CM 组)等体积的生理盐水灌胃给药

浒苔多糖低剂量组(CD 组)100mg/kg灌胃给药

浒苔多糖中剂量组(CZ 组)200mg/kg灌胃给药

浒苔多糖高剂量组(CG 组)400mg/kg灌胃给药

BP 阳性药物组(CY 组)250mg/kg灌胃给药

喂养完成后取血取肝,测定其中的血清谷丙转氨酶(ALT)的活性,我们采用微板法,按照试剂盒说明操作,将其在 510 nm 下比色读取吸光度,查阅标准曲线来计算酶活力。实验发现,浒苔多糖对 CCl4诱导的小鼠急性肝损伤有明显的保护作用;纯度更低的浒苔多糖修复急性肝损伤的效果略好。急性肝损伤实验结束后,我们选择了抗氧化实验。我们计划选用四种方法测定提取的浒苔粗多糖抗氧化能力:超氧自由基、羟基自由基清除能力、DPPH、还原力实验(以上实验可以在实验室配试剂后用分光光度计测定完成,但是处理数据比较复杂)。目前抗氧化实验还在继续,日后我们会针对抗肿瘤和抗菌活性设计实验步骤,和老师探究实验方法。

  

浒苔爆发,大量堆积后腐烂繁殖时需要消耗大量氧气并散发出恶臭气味,对我国捕鱼业、旅游业产生严重影响。浒苔具有极高的开发价值,同样作为海藻的紫菜,其多糖已经研究出了许多生物学活性并成功应用于制药和保健品开发,中科院药物研究所研究的香菇多糖已经成功开发成为抗肿瘤药物,其抑制率高达70%,可以代替临床化药。浒苔类多糖及混合物具有多种生物活性,具有开发保健品、生物医药和绿色健康食品的潜力。在浒苔爆发灾害中实现藻体的资源化利用,还具有明显的环境效益和经济效益。我们的创新点在于浒苔类多糖及混合物虽已被报道具有多种生物活性,但浒苔种类较多,多糖成分复杂,提取方法多样。目前我国绿潮爆发的主要种浒苔(Ulva prolifera)的水提多糖成分功效并未被系统研究,其精多糖成分、功效和结构报道更少,这是本项目研究的切入点和主要创新点。由于仪器、实验技术和跨专业领域的限制,给实验室研究多糖带来很大的麻烦。由于多糖结构复杂,分子量较大,作用机理复杂,给多糖研究带来很大的挑战。立足本实验室的条件,研读论文设计创新性实验,提取分离纯化以及部分活性的实验应该作为工作重点。创新点可以放在针对不同活性用不同种方法修饰和处理。至于理化性质以及结构的测定由于过于复杂,耗时太长,可以再活性试验有结果之后再酌情去让别的公司和实验室做。作用机理要找细胞或分子相关的老师进行指导。