Activități de promovare a sănătății și mecanisme asociate polizaharidelor rizomului poligonat

Abstract:

Polygonati Rhizoma, o omologie tipică a medicinei și a alimentelor, posedă efecte remarcabile anti-oboseală, anti-îmbătrânire, de reglare metabolică, imunomodulatoare, antiinflamatoare, neuroprotectoare, anti-diabet și anti-cancer. Dintre substanțele fitochimice bioactive din Polygonati Rhizoma, polizaharidele joacă un rol important în activitățile de promovare a sănătății prin mecanismele menționate mai sus și prin potențiale efecte sinergice cu alte substanțe bioactive. În această revizuire, prezentăm pe scurt biosinteza actualizată a polizaharidelor, metoda de purificare, caracterizarea structurii și aplicațiile alimentare și discutăm în detaliu activitățile biologice ale polizaharidelor Polygonati Rhizoma și mecanismele asociate, având ca scop extinderea utilizării Polygonati Rhizoma ca funcțional. alimente și medicamente.

Cuvinte cheie:Rizomul poligonat; omologia medicamentelor și alimentelor;polizaharide;proprietate care promovează sănătatea; mecanism de sinergie

CLICK AICI PENTRU A CUNOA CISTNACHEPROPRIETATE DE PROMOVARE A SĂNĂTĂȚII

1. Introducere

Bine înregistrat în Dicționarul de Medicină Chineză și Comisia de Farmacopeea Chineză, Polygonati Rhizoma („Huangjing” în chineză) posedă activități remarcabile de promovare a sănătății, inclusiv reumplerea Qi, hrănirea Yin, umezirea plămânilor, fortificarea splinei, tonificarea rinichilor, completarea energiei , și întărirea imunității [1,2]. Folosit pe scară largă în medicina tradițională chineză, Polygonati Rhizoma este utilizat în tratarea febrelor de gripă, mastită, amețeli, tuse, oboseală, slăbiciune, diabet zaharat, disfuncție sexuală, indigestie, inapetență, dureri de spate, dureri intense și tulburări pulmonare [3– 5]. Ca o omologie tipică a medicinei și a alimentelor, cererea anuală pentru Polygonati Rhizoma continuă să crească [6].

În special, Polygonati Rhizoma este preparat din rizomi de Polygonatum sibiricum Redoute, P. kingianum Coll.et Hemsl și P. cyrtonema Hua [7–9]. Dintre cele trei ierburi tradiționale crude, P. cystoma este optimă atât ca calitate, cât și ca randament, endemică în China (centrală și estică) și cultivată pe scară largă în pădure [10]. Între timp, P. sibiricum este distribuit în principal în nordul Chinei, Coreea de Nord și Mongolia [11]. Mai mult, P. kingianum, de asemenea originar din sudul Chinei, este distribuit în principal în provinciile Yunnan, Sichuan, Guizhou și Guangxi, printre altele [12]. Până în prezent, sunt disponibile 365 de tipuri de produse alimentare comerciale și mai mult de 500 de brevete asociate rizomului Polygonati [13].

Rizomii maturi de P. sibiricum, P. kingianum și P. cyrtonema sunt galbeni și ramificați și trebuie procesați prin strategia a nouă cicluri de abur și uscare [14]. Rizomii Polygonati procesați cu funcție îmbunătățită sunt negri, moi și dulci, fără a provoca iritații ale gâtului (Figura 1) [15]. Tratamentul repetat cu abur ar putea influența proprietățile fizico-chimice și bioactivitățile substanțelor active Polygonati Rhizoma, deoarece greutățile moleculare, absorbția UV și activitatea antioxidantă a polizaharidelor au fost semnificativ crescute [16]. Dacă luăm în considerare zaharidele totale, fructoza (Fru) și fosfolipidele ca principali indicatori de calitate, patru cicluri de uscare la abur ar trebui să fie metoda ideală pentru a obține un gust, aromă și funcționalitate mai bune [14]. Dacă luăm în considerare activitățile antioxidante și de imunopotențiere, două cicluri de uscare continuă cu abur ar fi cea mai bună alegere [17].

Figura 1. Medicina tradițională chineză Polygonati Rhizoma: (A) rizom; (B) Polygonati Rh

Polygonati Rhizoma conține multe substanțe bioactive, cum ar fi nucleozide purinice [18], carbohidrați [19,20], bioflavonoide [21], alcaloizi [22], saponine [23,24], lignine, aminoacizi, peptide, antrachinonă, glicozide cardiace. , vitamine și diverși acizi [25,26]. Polizaharidele sunt componente bioactive majore și contribuie la gustul dulce al rizomului Polygonati, care exercită în principal reglare metabolică, imunomodulatoare, anti-oboseală, anti-îmbătrânire, antivirale, antiinflamatoare, antioxidantă, antiaterosclerotică, protecție hepatică, hipolipidemică, anti ‑osteoporoză, activități anticancerigene, antidiabetice și antiaterosclerotice [27–29]. Polizaharidele servesc, de asemenea, ca markeri de evaluare în controlul calității Polygonati Rhizoma și „Yuzhu” (P. odoratum) [30,31]. Polygonati Rhizoma a fost adesea folosit ca ingredient sau supliment în industria alimentară datorită efectului tonic și proprietăților sale aromatice, care sunt exercitate în principal de polizaharide [11,32]. Cu toate acestea, atenția acordată polizaharidelor Polygonati Rhizome este încă insuficientă. Această revizuire a avut ca scop furnizarea de informații actualizate și cuprinzătoare despre polizaharidele Polygonati Rhizoma, în speranța de a extinde utilizarea acestuia ca aliment funcțional.

2. Fotosinteza polizaharidelor

Înțelegerea mecanismului molecular al biosintezei polizaharidelor la nivel molecular va fi benefică pentru modularea randamentului și proprietăților polizaharidelor Polygonati Rhizoma în producția pe scară largă. Polizaharidele Polygonati Rhizoma sunt adesea denumite polizaharidă P. sibiricum (PSP), polizaharidă P. cyrtonema (PCP) și polizaharidă P. kingianum (PKP) [33]. Conținutul de PSP a fost corelat pozitiv cu modelele de expresie ale -fructofuranozidazei, fructokinazei, manoz-1-fosfat guanililtransferazei și UDP-glucoză 6-dehidrogenazei, dar corelat negativ cu expresia hexokinazei [34]. Cea mai mare expresie diferențială a genelor în diferite părți ale rizomilor P. sibiricum a fost atribuită căii „metabolismului amidonului și zaharozei” [35].

În timpul procesului de biosinteză a PSP, zaharoza a fost convertită în D-Glu-6-fosfat (D-Glu-6P), D-Fru și D-Glu; apoi, D-Glu-6P a fost convertit în -D-Glu-1P prin fosfoglucomutază sau D-Fru-6P prin izomerizarea izomerazei Glu-6P [35]. În plus, UDP-glucoză-6-dehidrogenaza și acidul UDP-glucuronic (GlcA) 4-epimeraza au realizat conversia pentru UDP-Glu, UDP-GlcA și acid UDP-galacturonic (GalA). În cele din urmă, aceste unități de zahăr activate au fost asamblate în lanțuri de polizaharide în creștere prin glicoziltransferazele corespunzătoare [35].

Conținutul de PKP a fost corelat negativ cu numărul rădăcinii fibroase, diametrul tulpinii, lățimea frunzei, lungimea frunzei și greutatea proaspătă a părților supraterane [36]. De remarcat, acumularea de polizaharide a fost foarte influențată de vârsta de creștere. Dintre P. kingianum în vârstă de 2-5 ani, conținutul de polizaharide a fost cel mai mare la plantele de 4 ani după reproducerea semințelor [36].

Pe baza secvențierii transcriptomului, 89 de unigene care codifică enzime asociate cu biosinteza polizaharidelor au fost găsite în P. cyrtonema [37]. Conținutul de PCP a fost asociat pozitiv cu nivelurile de expresie ale manozo-6-fosfat izomerazei, Mevalonat kinazei, 4-hidroxi-3-metilbut-2-enil difosfat reductazei, UDP-apioza/xiloza sintaza, GDP-L-fucoza sintaza , hidroximetilglutaril CoA sintază, (E)-4-hidroxi-3-metilbut-2-enil-difosfat sintaza, 2-C-metil-D-eritritol 2,4-ciclodifosfat sintaza și farnesil difosfat sintaza [37]. Au fost identificate, de asemenea, UDP glicoziltransferazele și factorii de transcripție implicați în biosinteza polizaharidelor [38].

3. Chimia polizaharidelor rizomului poligonat

3.1. Rezumatul Extracției și Purificării

În mod tradițional, Polygonati Rhizoma este pretratat cu apă fierbinte pentru a obține polizaharide brute, apoi supus la precipitare cu etanol pentru a elimina substanțele inactive și proteinele [39]. Eficiența extracției poate fi afectată de mai mulți factori, inclusiv temperatură, timp, frecvență de extracție și solvent. Temperatura, timpul și raportul lichid/solid variază între 80–100 ◦C, 2–3 ore și, respectiv, 1:(10–30) g/mL [30]. Între timp, polizaharidele Polygonati Rhizoma sunt adesea purificate folosind DEAE-Cellulose52, DEAE-Sepharose Fast Flow cromatografia cu schimb de ioni, cromatografia de filtrare pe gel Sephadex G-75 și cromatografia pe coloană Sephacryl G-150 [40,41]. În plus, extracția prin hidroliză enzimatică, zdrobirea și extracția cu ultrasunete și extracția asistată cu microunde sunt, de asemenea, utilizate pentru extracția polizaharidelor Polygonati Rhizoma [36]. Leșia diluată poate îmbunătăți randamentul prin distrugerea peretelui celular și facilitând eliberarea polizaharidelor Polygonati Rhizoma din celule [36].

O mare diversitate de PSP existente a fost raportată în diferite cercetări, care s-ar putea datora maturității, locației geografice, circumstanțelor de mediu, metodelor de extracție și procedurilor analitice [30]. PSP a fost extras, de asemenea, cu solvenți de hidrofilitate comutabili declanșați de CO2, care conțin amine și apă, și a fost obținut un randament de 399,2 mg/g la un raport solid-lichid de 1:20, temperatură de extracție de 50 ◦C, putere ultrasonică de 500 W și timp de extracție de 60 min [42]. Nu au fost raportate metode de extracție și purificare la scară largă sau de industrializare a polizaharidelor Polygonati Rhizoma. Astfel, tehnologia avansată de extracție ar putea fi utilizată pentru a extrage polizaharidele Polygonati Rhizoma, cum ar fi extracția apoasă în două faze [43,44], extracția cu apă subcritică [45,46], extracția asistată de câmp electric pulsat [47,48] și membrană. tehnologie de separare [49].

3.2. Structura polizaharidelor rizomului Polygonati

Structurile polizaharidelor Polygonati Rhizoma au fost adesea stabilite prin hidroliză acidă, spectroscopie în infraroșu cu transformată Fourier, analize spectroscopice de rezonanță magnetică nucleară (RMN), spectrometrie de masă de înaltă rezoluție, cromatografie lichidă de ultra-înaltă performanță - spectrometrie de masă în tandem cu capcană cu patru poli (UHPLC-MS/ MS), cromatografia de înaltă performanță cu permeabilitate cu gel, cromatografie lichidă de înaltă performanță (HPLC)-detecție prin fluorescență cu derivatizare precoloană, hidroliză acidă combinată cu cromatografia de schimb anionic de înaltă performanță cu detecție amperometrică în impulsuri, analiză de metilare combinată cu cromatografia în gaz -spectrometria de masă (GS-MS), precum și dovezi chimice [50–54].

Polizaharidele și oligozaharidele Polygonati Rhizoma ar putea fi descompuse în monozaharide în timpul procesului repetat de abur [55]. Compoziția de monozaharide a fost diferită după abur: conținutul de Gal și -1,4-manopiranoză a crescut și conținutul de Glu și manoză (Man) a scăzut, în timp ce a apărut legătura glicozidică -1,4-galactopiranoză [17]. Spectrele FTIR au arătat că polizaharidele Polygonati Rhizoma posedau grade diferite de esterificare [56]. Abordarea degradării asistate de microunde ar putea scădea greutatea moleculară a PSP, dar ar îmbunătăți considerabil bioactivitatea, cum ar fi activitatea antioxidantă [57]. PSP, PCP și PKP aveau toate structuri cu trei elicoidale cu -D-fructofuranozil (Fruf), -D-glucopiranoză (Glcp, -D-galactopiranoză reziduuri de zahăr și o grupă O-acetil [58].

Există cinci tipuri de PSP, adică pectină [59–61], fructan [29], glucogalactomanan [30], polizaharide de tip arabinogalactan [62] și glucomanani [63]. PSP brut conține carbohidrați (85,1–88,3 la sută), proteine ​​(4,51–11,9 la sută) și acid uronic (1,79–7,47 la sută) [36]. Metanoliza combinată cu metoda hidrolizei TFA ar putea fi utilizată pentru extracția pectinei [60,61]. PSP conține diferite compoziții procentuale de Man (62,3–76,3 la sută), Glu (15,2–20,3 la sută), galactoză (Gal) (4,35–15,3 la sută) și arabinoză (Ara) (4,00–7,65 la sută) și cantități mici de Fru, ramnoză (Rha), Xyl, GalA și GlcA, precum și homogalactan ramificat și galactomanans (Tabelul 1) [36]. Un alt raport a arătat că PSP brut avea conținut ridicat de Glu (15,1 la sută), Gal (29,6 la sută) și Man (36,1 la sută) [64]. PSP0-PSP9, extras din fiecare ciclu de uscare cu abur, a variat în greutate moleculară, dar a avut schele vertebrale și grupuri chimice similare [65]. Cu toate acestea, variația atât biologică, cât și chimică a PSP-urilor a relevat o segregare considerabilă a PSP0, PSP1-PSP4 și PSP5-PSP9 [65].

Tabelul 1. Comparația structurii între polizaharidele PCP, PKP și PSP.

PCP a conținut în principal Glu, Man, Rha, Gal, riboză (Rib) și Ara [66,67]. PCP a fost format dintr-un miez de fructan ramificat cu reziduuri (2→6)-legate-D-Fruf la fiecare trei reziduuri (2→1)-legate-D-Fruf și un grad mediu de polimerizare de 28 [25]. PCP‑1 poseda o coloană vertebrală ‑D‑Fruf legată (2→1), precum și lanțuri laterale ‑D‑Fruf legate (2→6) cu un ‑D‑Glcp intern sub formă de depozit pentru gât [68] . PCP0-PCP5 (105 -107 Da), extras conductiv și aburit de 0-5 ori, a prezentat conformație sferică neregulată într-o soluție apoasă [17,69]. Procesul de abur a condus la schimbări structurale semnificative în PCP, inclusiv degradarea moleculară, agregarea și depolimerizarea [16]. Greutățile moleculare ale PCP s-au modificat în timpul aburării repetate, mai întâi crescând odată cu aburarea și apoi scăzând odată cu aburarea în continuare [17]. P. cyrtonema fructan conținea o coloană vertebrală de reziduu ‑D‑Fruf legată (2→6) împreună cu un reziduu intern ‑D‑Glcp și două ramuri de reziduu ‑D‑Fruf legate (2→1) [70]. P. cyrtonema galactan a fost (1→4)--D-galactan ramificat cu un singur -D-Gal la C-6 la aproximativ fiecare nouă reziduuri din lanțul principal [70].

PKP conținea în principal Fru, Glu, Gal, Man, Xyl, Ara, Man și 1,2-link Glu [71]

Serviciu de suport:

E-mail:wallence.suen@wecistanche.com

Whatsapp/Tel: plus 86 15292862950

Magazin:

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