一种魔芋寡糖、其制备方法和用途技术

本发明专利技术涉及一种魔芋寡糖、其制备方法和用途。所述魔芋寡糖KGMOS重均分子量是2200～4000Da，分子量分布为1.01～1.4，聚合度dp范围在18～24。所述魔芋寡糖是由魔芋多糖降解后，经离心透析纯化而来。实验结果表明，本发明专利技术的魔芋寡糖KGMOS具有提高肠道健康状态的功效。与高分子量魔芋多糖以及超低分子量魔芋寡糖相比，本发明专利技术的低分子量魔芋寡糖KGMOS具有更显著的改善肠道菌群结构的作用。此外，实验结果还表明，本发明专利技术的魔芋寡糖KGMOS能够通过促进结肠丁酸的产生从而增强组蛋白H3和H4的乙酰化，提高了Muc2基因的表达，最终增加了结肠粘膜屏障保护分子黏蛋白的含量，改善了粘膜屏障功能。障功能。

【技术实现步骤摘要】
一种魔芋寡糖、其制备方法和用途


[0001]本专利技术涉及魔芋寡糖及其应用
，更具体地说，涉及一种从魔芋多糖降解分离纯化得到的魔芋寡糖KGMOS以及其制备方法和用途。

技术介绍

[0002]肠道对维持人体健康极其重要。越来越多研究表明，肠道菌群在健康和疾病中具有至关重要的作用，包括调节免疫和炎症反应以及促进营养物质的消化(Maslowski,K.M.,&Mackay,C.R.Nat Immunol 2011,12,5
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9；Cardarelli,H.R.,et al.,Benef Microbes 2016,7,271
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285.)。首先，肠上皮细胞可作为抵抗入侵病原体的主要防御屏障(Garrett,W.S.,et al.,Cell 2010,140,859
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870)。随着肥胖和糖尿病等代谢疾病的发生率逐步上升，近年来，膳食纤维(如KGM)对肠道健康状况的改善作用已引起越来越多研究的关注(Johansson,M.E.,et al.,Cell Mol Life Sci 2011,68,3635
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3641；Kang,Y.,et al,Int J Obes(Lond)2019,43,1631
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1643；Zheng,J.,et al,J Agric Food Chem 2018,66,5821
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5831；Zhai,X.,et al,J Agric Food Chem 2018,66,12706
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12718；Chen,H.,et al,J Agric Food Chem 2019,67,5278
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5288；Zhao,Y.,et al,Int J Biol Macromol 2020,159,1186
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1196)。
[0003]魔芋聚糖(KGM)是由魔芋(Amorphophallus Konjac)球茎中提取得到的一种中性多糖，其重复单元是由
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(1
→
4)
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连接的D
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葡萄糖和D
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甘露糖组成。KGM的单糖的比例，分子量，糖残基的乙酰化修饰修饰与其产地，品种和生产方式有关(Gomez,B.,et al.,J Agr Food Chem 2017,65,2019
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2031)。在过去的二十年中，KGM已经在食品、化学、化妆品和制药行业得到了广泛的应用。
[0004]研究表明，KGM对人体健康有益，主要在调节肠道菌群、减重和糖尿病管理，降低癌症风险等方面发挥作用。同时在药物输送和组织工程方面的应用也受到了关注。但是，天然KGM的高分子量(范围从200至2000kDa)、高粘度和低溶解度的特点限制了其应用(Tester,R.F.,Al
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Ghazzewi,F.H.,J Sci Food Agr 2016,96,3283
‑
3291)。
[0005]KGM经酶或物理化学法降解后，可得到低分子量寡糖，从而显著降低其粘度并提高水溶性。据报道，KGM，特别是KGM寡糖对肠道健康具有的显著的促进作用，主要包括益生元作用、抗氧化活性和提高免疫功能(Jiang,M.,et al,J Zhejiang Univ
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Sc B 2018,19,505
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514)。KGM还具有治疗炎症性肠病和溃疡性结肠炎的治疗潜力(Zhang,L.,et al.,Food Funct 2019,10,1928
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1939；Liu,R.,et al.,Int Immunopharmacol 2016,40,385
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391)。
[0006]研究表明，KGM寡糖促进健康的功效与其分子结构和纯度有密切相关。据报道，超低分子量的KGM寡糖(dp 2～4)可通过增强益生菌而改善肠道环境(Jiang,M.,et al,J Zhejiang Univ
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Sc B 2018,19,505
‑
514.)。
[0007]然而，目前文献尚未对dp 18～24的KGM寡糖进行深入研究。同时，当前文献中很少有关于KGM寡糖的生产工艺和纯度的信息。此外，越来越多的证据表明，先前研究中使用的KGM分子量大多不均一，且纯度低于90％。这严重影响了KGM寡糖相关的功能研究(Jiang,
M.,et al,J Zhejiang Univ
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Sc B 2018,19,505
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514；Ariestanti,C.A.,et al,Food Sci Nutr 2019,7,788
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796)。
[0008]因此，需要对dp 18～24的KGM寡糖及其应用进行深入研究。

技术实现思路

[0009]本专利技术对天然KGM进行控制性降解，得到特定分子量范围的魔芋寡糖，从而克服其在应用时遇到的问题。
[0010]本专利技术首次通过酸降解魔芋多糖得到分子量为2200～4000Da的魔芋寡糖KGMOS(dp 18～24)，经HPGPC分析为均一寡糖，经单糖组成分析，
13
C NMR、1H NMR分析可知，该寡糖的重复单元组成与现有文献报道一致，由甘露糖和葡萄糖组成，摩尔比例为约1.5:1。
[0011]本专利技术首次研究了分子量为2200
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4000Da的魔芋寡糖KGMOS(dp 18
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24)在改善肠道菌群结构、维持肠道健康中的作用。
[0012]本专利技术首先得到结构均一的魔芋寡糖KGMOS，并进一步评估了其在C57BL/6小鼠中对结肠功能的改善作用。同时，本专利技术揭示了魔芋寡糖的一个新的作用机制及通过促进结肠丁酸的产生从而增强组蛋白H3和H4的乙酰化，增加了Muc2基因的表达，最终提高了结肠黏蛋白含量从而增强了结肠粘膜屏障保护功能。本专利技术有助于设计和研发基于KGM的治疗肠道疾病的保健品和药物。
[0013]本专利技术一方面提供了一种魔芋寡糖KGMOS，重均分子量是2200～4000Da，分子量分布为1.01～1.4，聚合度(dp)范围在18～24。
[0014]本专利技术另一方面提供制备所述魔芋寡糖KGMOS的方法，该方法包括以下步骤：
[0015]a)将魔芋多糖KGM在酸存在下降解；
[0016]b)将步骤a)所得溶液离心，取上清液，蒸干；
[0017]c)将步骤b)所得产物在去离子水中溶解后，离心；
[0018]d)收集步骤c)离心后得到的上清液，用超纯水在3500Da分子量截留的透析袋中透析，得到最终产物KGMOS。
[0019]图6显示了根据本专利技术一个实施方式的制备本专利技术的魔芋寡糖KGMOS的工艺流程图，但是本专利技术不限于此。例如，离心后的残渣也可以循环再次进行降解。...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种魔芋寡糖KGMOS，其特征在于，重均分子量是2200～4000Da，分子量分布为1.01～1.4，聚合度dp范围在18～24。2.一种制备魔芋寡糖KGMOS的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：a)将魔芋多糖KGM在酸存在下降解；b)将步骤a)所得溶液离心，取上清液，蒸干；c)将步骤b)所得产物在去离子水中溶解后，离心；d)收集步骤c)离心后得到的上清液，用超纯水在3500Da分子量截留的透析袋中透析，得到最终产物KGMOS。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述步骤a)如下进行：将魔芋多糖KGM溶解于酸溶液中，60～100℃的条件下降解；特别地，降解反应的温度为70～98℃，优选为80～95℃；特别地，降解反应的时间为1小时以上，例如2
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4小时；特别地，所述酸选自：三氟乙酸，盐酸，硫酸，硝酸，磷酸，氢溴酸，特别是三氟乙酸。4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述步骤b)如下进行：将步骤a)所得溶液在转速6000～10000rpm离心，取上清液蒸干。5.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述步骤c)如下进行，用去离子水溶解步骤b)蒸干的残渣，在6000
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【专利技术属性】
技术研发人员：方建平，董群，杜敏刚，刘路，
申请(专利权)人：上海兴糖生物技术有限公司，
类型：发明
国别省市：