珊瑚状猴头菌多糖超声辅助提取工艺优化及抗结直肠癌活性研究

doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2024-0985

生物技术通报 ›› 2024, Vol. 40 ›› Issue (11): 78-87.doi: 10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2024-0985

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珊瑚状猴头菌多糖超声辅助提取工艺优化及抗结直肠癌活性研究

余金岂¹(), 邬柯奕¹, 陈正睿¹, 王婧涵¹, 张鑫²^,³(), 王春月¹^,²()

1.吉林农业大学植物保护学院，长春 130118
2.吉林农业大学食药用菌教育部工程研究中心，长春 130118
3.沈阳农业大学园艺学院，沈阳 110866

收稿日期:2024-10-08 出版日期:2024-11-26 发布日期:2024-12-19
通讯作者: 张鑫，女，博士，研究方向：食药用菌多糖及功效；E-mail: 2021200116@stu.syau.edu.cn；
王春月，女，博士，讲师，研究方向：菌物活性成分提取及功效；E-mail: wangchunyue@jlau.edu.cn
作者简介:余金岂，男，研究方向：菌物活性成分提取、鉴定、结构表征及药理活性；E-mail: yujinqi@mails.jlau.edu.cn
基金资助:
国家食用菌产业技术体系(CARS-20);国家级大学生科技创新训练计划(202310193047);天津市合成生物技术创新能力提升行动项目(TSBICIP-CXRC-006)

Study on the Optimization of Ultrasonic-assisted Extraction Process of Hericium coralloides (Scop.) Pers. Polysaccharides and Its Anti-colorectal Cancer Activity

YU Jin-qi¹(), WU Ke-yi¹, CHEN Zheng-rui¹, WANG Jing-han¹, ZHANG Xin²^,³(), WANG Chun-yue¹^,²()

1. College of Plant Protection, Jilin Agricultural University, Changchun 130118
2. Engineering Research Center of Chinese Ministry of Education for Edible and Medicinal Fungi, Jilin Agricultural University, Changchun 130118
3. College of Horticultural, Shenyang Agricultural University, Shenyang 110866

Received:2024-10-08 Published:2024-11-26 Online:2024-12-19

摘要/Abstract

摘要：

【目的】 珊瑚状猴头菌（Hericium coralloides（Scop.）Pers.）是一种食药用菌，重点优化其多糖（HCP）的超声提取方案，并对HCP的体外抗结直肠癌活性及机制进行探索。【方法】 利用单因素实验结合响应面法（response surface methodology，RSM）对HCP超声提取条件进行优化。通过MTT实验与Western blot分析对HCP的抗结直肠癌活性与机制进行研究。【结果】 珊瑚状猴头菌多糖超声提取的最优提取方案如下：提取功率417 W，液料比62 mL/g，提取时间52.5 min，多糖的提取率预测值为19.61%，实际提取率为（19.58± 0.05）%。HCP通过降低SW480细胞中IKK、IκBα和NF-κB的磷酸化水平，减少了促炎因子IL-6的分泌，抑制SW480细胞生长，半数抑制浓度（half maximal inhibitory concentration，IC₅₀）为1.246 mg/mL。【结论】 珊瑚状猴头菌多糖的最佳超声辅助提取率为19.58%，HCP通过抑制NF-κB信号通路减少促炎细胞因子的分泌，进而抑制SW480细胞生长，对于结直肠癌具有潜在的治疗作用。

关键词: 珊瑚状猴头菌, 抗结直肠癌活性, 超声提取, 响应面法, 多糖, NF-κB信号通路

Abstract:

【Objective】 Hericium coralloides（Scop.）Pers. is a medicinal and edible fungus. This study focused on optimizing the ultrasonic extraction process of its polysaccharides（HCP）and exploring the in vitro anti-colorectal cancer activity and underlying mechanisms of HCP. 【Method】 Single-factor experiments combined with response surface methodology（RSM）S was used to optimize the ultrasonic extraction conditions of HCP. MTT assays and Western blot analyses were applied to investigate the anti-colorectal cancer activity and mechanisms of HCP. 【Result】 The optimal ultrasonic extraction conditions for H. coralloides polysaccharides were as follows: extraction power of 417 W, liquid-to-material ratio of 62 mL/g, and extraction time of 52.5 min. The predicted extraction yield of polysaccharides was 19.61%, with an actual yield of（19.58±0.05）%. HCP inhibited the growth of SW480 cells by reducing the phosphorylation levels of IKK, IκBα, and NF-κB, thereby decreasing the secretion of the pro-inflammatory factor IL-6. The half-maximal inhibitory concentration（IC₅₀）was 1.246 mg/mL. 【Conclusion】 The optimal ultrasonic-assisted extraction rate of H. coralloides polysaccharides was 19.58%. HCP suppressed the secretion of pro-inflammatory cytokines by inhibiting the NF-κB signaling pathway, thus inhibiting the growth of SW480 cells. These findings suggest that HCP has potential therapeutic effects on colorectal cancer.

Key words: Hericium coralloides, anti-colorectal cancer activity, ultrasonic extraction, response surface optimization, polysaccharides, NF-κB signaling pathway

余金岂, 邬柯奕, 陈正睿, 王婧涵, 张鑫, 王春月. 珊瑚状猴头菌多糖超声辅助提取工艺优化及抗结直肠癌活性研究[J]. 生物技术通报, 2024, 40(11): 78-87.

YU Jin-qi, WU Ke-yi, CHEN Zheng-rui, WANG Jing-han, ZHANG Xin, WANG Chun-yue. Study on the Optimization of Ultrasonic-assisted Extraction Process of Hericium coralloides (Scop.) Pers. Polysaccharides and Its Anti-colorectal Cancer Activity[J]. Biotechnology Bulletin, 2024, 40(11): 78-87.

图/表 11

参考文献 34

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仪器名称 Instrument name	型号 Model	厂家 Manufacturers
超声破碎仪（变幅杆600W）	LC-JY92-IIN	上海立辰仪器科技有限公司
旋转蒸发仪	RE-52AA	上海亚荣生化仪器厂
高速冷冻离心机	H1750R	湖南湘仪实验室仪器开发有限公司
真空冻干机	SCIENTZ-12N/A	宁波新芝生物科技股份有限公司
微量移液器	100 µL-1000 µL	德国艾本德公司
微量移液器	20 µL-200 µL	德国艾本德公司
微量移液器	0.5 µL-10 µL	德国艾本德公司
电动移液器	0.1-100 mL	德国艾本德公司
多功能酶标仪	HBS-1096A	南京德铁生物科技
超净工作台	SW-CJ-2FD	苏州安泰空气技术有限公司
二氧化碳培养箱	51026581	美国赛默飞世尔科技公司
倒置显微镜	AE2000	厦门麦克奥迪实业集团有限公司
SDS-PAGE电泳槽	1658001	美国伯乐公司
电泳电源	1645050	美国伯乐公司
化学发光成像系统	QuickChemi 5200	莫纳生物科技有限公司

仪器名称 Instrument name	型号 Model	厂家 Manufacturers
超声破碎仪（变幅杆600W）	LC-JY92-IIN	上海立辰仪器科技有限公司
旋转蒸发仪	RE-52AA	上海亚荣生化仪器厂
高速冷冻离心机	H1750R	湖南湘仪实验室仪器开发有限公司
真空冻干机	SCIENTZ-12N/A	宁波新芝生物科技股份有限公司
微量移液器	100 µL-1000 µL	德国艾本德公司
微量移液器	20 µL-200 µL	德国艾本德公司
微量移液器	0.5 µL-10 µL	德国艾本德公司
电动移液器	0.1-100 mL	德国艾本德公司
多功能酶标仪	HBS-1096A	南京德铁生物科技
超净工作台	SW-CJ-2FD	苏州安泰空气技术有限公司
二氧化碳培养箱	51026581	美国赛默飞世尔科技公司
倒置显微镜	AE2000	厦门麦克奥迪实业集团有限公司
SDS-PAGE电泳槽	1658001	美国伯乐公司
电泳电源	1645050	美国伯乐公司
化学发光成像系统	QuickChemi 5200	莫纳生物科技有限公司

药品名称 Drug Names	货号 Art. No.	厂家 Manufacturers
噻唑兰（MTT）	T6126-25g	上海麦克林生化科技股份有限公司
二甲基亚砜（DMSO）	1001-0228	天津市永大化学试剂有限公司
胎牛血清	164210	武汉普诺赛生物科技有限公司
0.25% 胰蛋白酶溶液	PB180226	武汉普诺赛生物科技有限公司
DEME培养基	PM150210	武汉普诺赛生物科技有限公司
青霉素-链霉素溶液	PB180120	武汉普诺赛生物科技有限公司
支原体去除剂	Ant-mpp	美国InvivoGen生物科技有限公司
PBS缓冲液	BL310A	北京Biosharp life science有限公司
上样缓冲液	LT1015	上海雅酶生物医药科技有限公司
RIPA裂解液	PC101	上海雅酶生物医药科技有限公司
三色预染蛋白Marker	WJ103	上海雅酶生物医药科技有限公司
BCA检测试剂盒	23225	美国赛默飞世尔科技公司
一步法PAGE凝胶试剂盒	PG213	上海雅酶生物医药科技有限公司
ECL 化学发光液	K1231-100mL	美国APExBIO生物科技有限公司
吐温-20	BS100-100ml	北京Biosharp life science有限公司
快速封闭液	GF1815-S	上海积福生命科学有限公司
即用型蛋白标准品	ZJ102	上海雅酶生物医药科技有限公司
聚偏二氟乙烯膜（0.45 μm）	1060023	德国思拓凡生物科技有限公司

药品名称 Drug Names	货号 Art. No.	厂家 Manufacturers
噻唑兰（MTT）	T6126-25g	上海麦克林生化科技股份有限公司
二甲基亚砜（DMSO）	1001-0228	天津市永大化学试剂有限公司
胎牛血清	164210	武汉普诺赛生物科技有限公司
0.25% 胰蛋白酶溶液	PB180226	武汉普诺赛生物科技有限公司
DEME培养基	PM150210	武汉普诺赛生物科技有限公司
青霉素-链霉素溶液	PB180120	武汉普诺赛生物科技有限公司
支原体去除剂	Ant-mpp	美国InvivoGen生物科技有限公司
PBS缓冲液	BL310A	北京Biosharp life science有限公司
上样缓冲液	LT1015	上海雅酶生物医药科技有限公司
RIPA裂解液	PC101	上海雅酶生物医药科技有限公司
三色预染蛋白Marker	WJ103	上海雅酶生物医药科技有限公司
BCA检测试剂盒	23225	美国赛默飞世尔科技公司
一步法PAGE凝胶试剂盒	PG213	上海雅酶生物医药科技有限公司
ECL 化学发光液	K1231-100mL	美国APExBIO生物科技有限公司
吐温-20	BS100-100ml	北京Biosharp life science有限公司
快速封闭液	GF1815-S	上海积福生命科学有限公司
即用型蛋白标准品	ZJ102	上海雅酶生物医药科技有限公司
聚偏二氟乙烯膜（0.45 μm）	1060023	德国思拓凡生物科技有限公司

名称Name	货号Art. No.	稀释比例Dilution rate
IKK α/ β^b	AF6014	1∶1000
p-IKK α/ β^b	AF3013	1∶1000
IκB α^b	AF5002	1∶1000
p-IκB α^c	Ab133462	1∶5000
NF-κB p65^a	66535-1-1g	1∶1000
p-NF-κB p65^b	AF2006	1∶1000
IL-6^c	ab214429	1∶1000
GAPDH^f	AN004430L	1∶5000
Goat Anti-Rabbit（H+L）^f	E-AB-1003	1∶2000

珊瑚状猴头菌多糖超声辅助提取工艺优化及抗结直肠癌活性研究

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组别 Group	A 提取功率 Extraction power/W	B 液料比 Liquid-solid ratio/（mL·g^-1）	C 提取时间 Extraction time/min
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2	300	50	40
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14	360	50	50
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组别 Group	A 提取功率 Extraction power/W	B 液料比 Liquid-solid ratio/（mL·g^-1）	C 提取时间 Extraction time/min
1	240	50	40
2	300	50	40
3	360	50	40
4	420	50	40
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11	360	50	20
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14	360	50	50
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因素 Factor	水平Level
因素 Factor	-1	0	1
A 提取功率Extraction power/W	360	420	480
B 液料比Liquid-solid ratio/（mL·g^-1）	50	60	70
C 提取时间Extraction time/min	40	50	60

实验号 No.	因素Factors			多糖提取率Yield/%
实验号 No.	A：提取功率 Extraction power/W	B：液料比 Liquid-solid ratio/（mL·g^-1）	C：提取时间 Extraction time/min	多糖提取率Yield/%
1	60	50	50	12.84
2	80	50	50	13.67
3	60	70	50	14.83
4	80	70	50	13.56
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17	70	60	50	19.49

来源Source	平方和Sum of squares	自由度Df.	均方Mean square	F值F-value	P值P-value	显著性Significance
A	9.7562	1	9.7564	4.4039	0.07402	Not significant
B	65.2655	1	65.2655	29.4609	0.0009	P < 0.001
C	12.1981	1	12.198	5.5062	0.0513	Not significant
AB	17.6789	1	17.6789	7.9803	0.0255	P < 0.05
AC	0.0302	1	0.0302	0.0136	0.9102	Not significant
BC	1.4134	1	1.4134	0.638	0.4506	Not significant
A^٢	998.5182	1	998.5182	450.7323	< 0.0001	P < 0.001
B^٢	248.4401	1	248.4401	112.1462	< 0.0001	P < 0.001
C^٢	31.3277	1	31.3277	14.1413	0.007	P < 0.01
模型Model	1477.4419	9	164.1602	74.1021	< 0.0001	P < 0.001
残差Residual	15.5072	7	2.2153
失拟项Lack of fit	11.864	3	3.9546	4.3419	0.0949	Not significant
纯误差Pure error	3.6432	4	0.9108
总离差Cor total	1492.9492	16
R² = 0.9896	Adj.R²= 0.9762

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组别 Group	A 提取功率 Extraction power/W	B 液料比 Liquid-solid ratio/（mL·g^-1）	C 提取时间 Extraction time/min
1	240	50	40
2	300	50	40
3	360	50	40
4	420	50	40
5	480	50	40
6	360	30	40
7	360	40	40
8	360	50	40
9	360	60	40
10	360	70	40
11	360	50	20
12	360	50	30
13	360	50	40
14	360	50	50
15	360	50	60

组别 Group	A 提取功率 Extraction power/W	B 液料比 Liquid-solid ratio/（mL·g^-1）	C 提取时间 Extraction time/min
1	240	50	40
2	300	50	40
3	360	50	40
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11	360	50	20
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14	360	50	50
15	360	50	60

组别 Group	A 提取功率 Extraction power/W	B 液料比 Liquid-solid ratio/（mL·g^-1）	C 提取时间 Extraction time/min
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组别 Group	A 提取功率 Extraction power/W	B 液料比 Liquid-solid ratio/（mL·g^-1）	C 提取时间 Extraction time/min
1	240	50	40
2	300	50	40
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