Дейности за насърчаване на здравето и свързаните с тях механизми на полизахаридите на Polygonati Rhizoma

Резюме:

Polygonati Rhizoma, типична хомология на лекарството и храната, притежава забележителни ефекти против умора, против стареене, метаболитни регулатори, имуномодулиращи, противовъзпалителни, невропротективни, антидиабетни и противоракови ефекти. Сред биоактивните фитохимикали в Polygonati Rhizoma, полизахаридите играят важна роля в дейности, насърчаващи здравето чрез механизмите, споменати по-горе, и потенциални синергични ефекти с други биоактивни вещества. В този преглед представяме накратко актуализираната биосинтеза на полизахаридите, метода на пречистване, характеризирането на структурата и приложенията в храните и обсъждаме подробно биологичните активности на полизахаридите на Polygonati Rhizoma и свързаните с тях механизми, с цел разширяване на използването на Polygonati Rhizoma като функционален храна и лекарства.

Ключови думи:Polygonati Rhizoma; хомология на лекарства и храни;полизахариди;благоприятна за здравето собственост; синергичен механизъм

НАТИСНЕТЕ ТУК, ЗА ДА ЗНАЕТЕ CISTNACHEИМОТ, ЩАСТЛИВ ЗА ЗДРАВЕТО

1. Въведение

Добре записано в речника на Комисията по китайска медицина и Комисията по китайска фармакопея, Polygonati Rhizoma ("Huangjing" на китайски) притежава забележителни дейности, насърчаващи здравето, включително попълване на Чи, подхранване на Ин, овлажняване на белите дробове, укрепване на далака, тонизиране на бъбреците, попълване на енергия , и укрепване на имунитета [1,2]. Широко използван в традиционната китайска медицина, Polygonati Rhizoma се използва за лечение на треска при грип, мастит, замаяност, кашлица, умора, слабост, захарен диабет, сексуална дисфункция, лошо храносмилане, липса на апетит, болки в гърба, остра болка и белодробни проблеми [3– 5]. Като типична хомология на лекарството и храната, годишното търсене на Polygonati Rhizoma продължава да нараства [6].

По-специално, Polygonati Rhizoma се приготвя от коренища на Polygonatum sibiricum Redoute, P. kingianum Coll.et Hemsl и P. cyrtonema Hua [7–9]. Сред трите сурови традиционни билки, P. cystoma е оптимална както по качество, така и по добив, ендемична за Китай (централен и източен) и широко култивирана в горите [10]. Междувременно P. sibiricum е разпространен главно в северен Китай, Северна Корея и Монголия [11]. Освен това P. kingianum, също роден в Южен Китай, е разпространен главно в провинциите Юнан, Съчуан, Гуейджоу и Гуанси, между другото [12]. Досега са налични 365 вида търговски хранителни продукти и повече от 500 патента, свързани с Polygonati Rhizome [13].

Зрелите коренища на P. sibiricum, P. kingianum и P. cyrtonema са жълти и разклонени и трябва да бъдат обработени чрез стратегията на девет цикъла на пара и сушене [14]. Обработените коренища на Polygonati с подобрена функция са черни, меки и сладки, без да причиняват дразнене на гърлото (Фигура 1) [15]. Повтарящото се третиране с пара може да повлияе на физикохимичните свойства и биоактивностите на активните вещества на Polygonati Rhizoma, тъй като молекулните тегла, UV абсорбцията и антиоксидантната активност на полизахаридите са значително повишени [16]. Ако разглеждаме общите захариди, фруктоза (Fru) и фосфолипиди като основни индикатори за качество, четири цикъла на сушене на пара трябва да бъдат идеалният метод за получаване на по-добър вкус, аромат и функционалност [14]. Ако се обмислят антиоксидантни и имунопотенциращи дейности, два цикъла на непрекъснато сушене на пара биха били най-добрият избор [17].

Фигура 1. Традиционната китайска медицина Polygonati Rhizoma: (A) коренище; (B) Polygonati Rh

Polygonati Rhizoma съдържа много биоактивни вещества, като пурин нуклеозид [18], въглехидрати [19,20], биофлавоноиди [21], алкалоиди [22], сапонини [23,24], лигнини, аминокиселини, пептид, антрахинон, сърдечни гликозиди , витамини и различни киселини [25,26]. Полизахаридите са основни биоактивни компоненти и допринасят за сладкия вкус на Polygonati Rhizoma, които основно упражняват метаболитна регулация, имуномодулиращо, против умора, против стареене, антивирусно, противовъзпалително, антиоксидантно, антиатеросклеротично, защита на черния дроб, хиполипидемично, анти- -остеопорозни, противоракови, антидиабетни и антиатеросклеротични дейности [27–29]. Полизахаридите също служат като маркери за оценка при контрола на качеството на Polygonati Rhizoma и "Yuzhu" (P. odoratum) [30,31]. Polygonati Rhizoma често се използва като съставка или добавка в хранително-вкусовата промишленост поради нейния тонизиращ ефект и вкусови свойства, които се упражняват главно от полизахаридите [11,32]. Въпреки това вниманието към полизахаридите на Polygonati Rhizome все още е недостатъчно. Този преглед имаше за цел да предостави актуализирана и изчерпателна информация за полизахаридите на Polygonati Rhizoma, надявайки се да разшири употребата му като функционална храна.

2. Полизахаридна фотосинтеза

Разбирането на молекулярния механизъм на биосинтеза на полизахариди на молекулярно ниво ще бъде от полза за модулиране на добива и свойствата на полизахаридите на Polygonati Rhizoma в широкомащабно производство. Полизахаридите на Polygonati Rhizoma често се наричат ​​полизахарид на P. sibiricum (PSP), полизахарид на P. cyrtonema (PCP) и полизахарид на P. kingianum (PKP) [33]. Съдържанието на PSP корелира положително с моделите на експресия на -фруктофуранозидаза, фруктокиназа, маноза-1-фосфат гуанилилтрансфераза и UDP-глюкоза 6-дехидрогеназа, но корелира отрицателно с експресията на хексокиназа [34]. Повечето диференциални експресии на гени в различни части на коренища на P. sibiricum се приписват на пътя на "метаболизъм на нишесте и захароза" [35].

По време на процеса на биосинтеза на PSP, захарозата се превръща в D-Glu-6-фосфат (D-Glu-6P), D-Fru и D-Glu; след това D-Glu-6P се превръща в -D-Glu-1P чрез фосфоглюкомутаза или D-Fru-6P чрез Glu-6P изомеразна изомеризация [35]. В допълнение, UDP-глюкозо-6-дехидрогеназата и UDP-глюкуроновата киселина (GlcA) 4-епимераза постигнаха превръщането за UDP-Glu, UDP-GlcA и UDP-галактуронова киселина (GalA). Накрая, тези активирани захарни единици бяха сглобени в нарастващи полизахаридни вериги чрез съответните гликозилтрансферази [35].

Съдържанието на PKP е в отрицателна корелация с броя на влакнестите корени, диаметъра на стъблото, ширината на листата, дължината на листата и прясното тегло на надземните части [36]. Трябва да се отбележи, че натрупването на полизахариди е силно повлияно от възрастта на растеж. Сред 2–5-годишните P. kingianum съдържанието на полизахариди е най-високо в 4-годишните растения чрез размножаване със семена [36].

Въз основа на секвениране на транскриптоми, 89 унигени, кодиращи ензими, свързани с биосинтеза на полизахариди, са открити в P. cyrtonema [37]. Съдържанието на PCP е положително свързано с нивата на експресия на маноза-6-фосфат изомераза, мевалонат киназа, 4-хидрокси-3-метилбут-2-енил дифосфат редуктаза, UDP-апиоза/ксилоза синтаза, GDP-L-фукоза синтаза , хидроксиметилглутарил CoA синтаза, (E)-4-хидрокси-3-метилбут-2-енил-дифосфат синтаза, 2-C-метил-D-еритритол 2,4-циклодифосфат синтаза и фарнезил дифосфат синтаза [37]. Идентифицирани са също UDP гликозилтрансферази и транскрипционни фактори, участващи в биосинтезата на полизахариди [38].

3. Химия на полизахаридите на Polygonati Rhizoma

3.1. Обобщение на екстракцията и пречистването

Традиционно Polygonati Rhizoma се третира предварително с гореща вода, за да се получат сурови полизахариди, след което се подлага на утаяване с етанол за отстраняване на неактивни вещества и протеини [39]. Ефективността на екстракцията може да бъде повлияна от няколко фактора, включително температура, време, честота на екстракция и разтворител. Температурата, времето и съотношението течност/твърдо вещество варират съответно в рамките на 80–100 ◦C, 2–3 часа и 1:(10–30) g/mL [30]. Междувременно полизахаридите на Polygonati Rhizoma често се пречистват с помощта на DEAE-Cellulose52, DEAE-Sepharose Fast Flow йонообменна хроматография, Sephadex G-75 гел филтрационна хроматография и Sephacryl G-150 колонна хроматография [40,41]. В допълнение, екстракция чрез ензимна хидролиза, ултразвуково раздробяване и екстракция и екстракция с помощта на микровълни също се използват за екстракцията на полизахаридите на Polygonati Rhizoma [36]. Разредената луга може да подобри добива чрез разрушаване на клетъчната стена и улесняване на освобождаването на полизахаридите на Polygonati Rhizoma от клетките [36].

В различни изследвания се съобщава за голямо разнообразие от съществуващи PSP, което може да се дължи на зрялост, географско местоположение, условия на околната среда, методи за извличане и аналитични процедури [30]. PSP също се екстрахира с CO2-задействани превключващи хидрофилни разтворители, съдържащи амини и вода, и се получава добив от 399,2 mg/g при съотношение твърдо вещество-течност 1:20, температура на екстракция 50 ◦C, ултразвукова мощност 500 W и време за екстракция от 60 минути [42]. Не са докладвани широкомащабни или индустриализирани методи за извличане и пречистване на полизахаридите на Polygonati Rhizoma. По този начин може да се използва усъвършенствана технология за екстракция за извличане на полизахариди от Polygonati Rhizoma, като водна двуфазна екстракция [43,44], субкритична водна екстракция [45,46], екстракция с импулсно електрическо поле [47,48] и мембрана технология за разделяне [49].

3.2. Структура на полизахаридите на Polygonati Rhizoma

Структурите на полизахаридите на Polygonati Rhizoma често се установяват чрез киселинна хидролиза, инфрачервена спектроскопия с трансформация на Фурие, спектроскопски анализи с ядрено-магнитен резонанс (NMR), масова спектрометрия с висока разделителна способност, ултра-високо ефективна течна хроматография - тандемна масова спектрометрия с квадруполен капан (UHPLC-MS/ MS), високоефективна гелпроникваща хроматография, високоефективна течна хроматография (HPLC) - флуоресцентно откриване с предколонна дериватизация, киселинна хидролиза, комбинирана с високоефективна анионообменна хроматография с импулсно амперометрично откриване, анализ на метилиране, комбиниран с газова хроматография ‑масспектрометрия (GS‑MS), както и химически доказателства [50–54].

Полизахаридите и олигозахаридите на Polygonati Rhizoma могат да бъдат разградени до монозахариди по време на многократния процес на пара [55]. Съставът на монозахаридите се различава след пара: съдържанието на Gal и -1,4-манопираноза се увеличава и съдържанието на Glu и маноза (Man) намалява, докато се появява гликозидна връзка -1,4-галактопираноза [17]. FTIR спектрите показват, че полизахаридите на Polygonati Rhizoma притежават различни степени на естерификация [56]. Подходът за разграждане с помощта на микровълни може да намали молекулното тегло на PSP, но значително да подобри биоактивността, като антиоксидантна активност [57]. Всички PSP, PCP и PKP имат тройни спирални структури с -D-фруктофуранозил (Fruf), -D-глюкопираноза (Glcp, -D-галактопиранозни захарни остатъци и О-ацетилова група [58].

Има пет вида PSP, т.е. пектин [59–61], фруктан [29], глюкогалактоманан [30], полизахариди от арабиногалактанов тип [62] и глюкоманани [63]. Суровият PSP съдържа въглехидрати (85,1–88,3 процента), протеини (4,51–11,9 процента) и уронова киселина (1,79–7,47 процента) [36]. Метанолизата, комбинирана с метода на хидролиза на TFA, може да се използва за екстракция на пектин [60,61]. PSP съдържа различен процентен състав на Man (62,3–76,3 процента), Glu (15,2–20,3 процента), галактоза (Gal) (4,35–15,3 процента) и арабиноза (Ara) (4.00–7,65 процента) и малки количества Fru, рамноза (Rha), Xyl, GalA и GlcA, както и разклонени хомогалактани и галактоман‑нани (Таблица 1) [36]. Друг доклад показва, че суровият PSP притежава високо съдържание на Glu (15,1 процента), Gal (29,6 процента) и Man (36,1 процента) [64]. PSP0-PSP9, извлечен от всеки цикъл на сушене с пара, варира в молекулно тегло, но има сходни гръбнаци и химични групи [65]. Въпреки това, както биологичната, така и химическата вариация на PSP разкриват значително разделение на PSP0, PSP1-PSP4 и PSP5-PSP9 [65].

Таблица 1. Сравнение на структурата между PCP, PKP и PSP полизахариди.

PCP съдържа главно Glu, Man, Rha, Gal, рибоза (Rib) и Ara [66,67]. PCP се формира от разклонено фруктаново ядро ​​с (2→6)-свързани-D-Fruf остатъци на всеки три (2→1)-свързани-D-Fruf остатъка и средна степен на полимеризация от 28 [25]. PCP-1 притежава (2→1)-свързан ‑D-Fruf скелет, както и (2→6)-свързани ‑D-Fruf странични вериги с вътрешен ‑D-Glcp във формата за съхранение на врата [68] . PCP0-PCP5 (105 -107 Da), екстрахиран последователно и обработен с пара 0–5 пъти, показва неправилна сферична конформация във воден разтвор [17,69]. Процесът на парене доведе до значителни структурни промени в PCP, включително молекулярно разграждане, агрегация и деполимеризация [16]. Молекулните тегла на PCP се променят по време на многократно парене, като първо се увеличават с пара и след това намаляват с по-нататъшно парене [17]. Фруктанът на P. cyrtonema съдържа (2→6) свързан скелет на ‑D-Fruf остатък заедно с вътрешен ‑D-Glcp остатък и два (2→1) свързани клона на ‑D-Fruf остатък [70]. P. cyrtonema galactan беше (1→4)--D-галактан с разклонение с един -D-Gal при C-6 на около всеки девет остатъка в главната верига [70].

PKP съдържа главно Fru, Glu, Gal, Man, Xyl, Ara, Man и 1,2-link Glu [71]

Поддържаща услуга:

Имейл:wallence.suen@wecistanche.com

Whatsapp/телефон: плюс 86 15292862950

Магазин:

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