菊粉是一种天然多糖,主要来源于菊苣、菊芋、大丽花等植物.菊粉具有增强免疫应答、减轻炎症反应、抗氧化、抗疲劳、改善糖脂代谢紊乱、提高骨密度等多种生物活性.目前,菊粉在医药和食品领域前景广阔.在医药领域,菊粉被用于药物递送载体、药物稳定剂、疫苗佐剂和肾功能诊断剂等,在补铁强化剂、肝损伤修复剂和肠黏膜保护剂等方面有天然优势.在食品领域,以菊粉为主要原料开发具有缓解便秘、降低血脂和控制血糖等功效的食品.本研究旨在对菊粉在医药和食品领域的研究成果进行系统概述,并提出不足与展望,为菊粉在医药和食品领域的产品开发提供理论依据.

筛选分离可以分解菊芋中菊糖的菌株.采用平板稀释法从土样中筛选出能够分解菊芋中菊糖的菌株,并从中得到1株酶活较高的真菌 A-15,经菌落观察及采用18S rRNA基因测序鉴定,研究不同因素对菌株菊粉酶活力的影响.通过对分离得到的菌株形态观察及分子鉴定后,确定菌株A-15为黑曲霉(Aspergillus ni-ger).通过正交试验优化菌株A-15的发酵条件分析结果显示,菌株A-15产菊粉酶最优条件:最佳氮源为酵母膏,氮源量1.0%,氯化钠0.5%,磷酸氢二钾0.3%,菊芋汁定容,初始pH 6,培养温度30℃,摇瓶发酵6 d.结果表明菌株 A-15具有很好地降解菊芋中菊糖的性能.

目的 探讨菊芋多糖对2型糖尿病大鼠胰岛细胞形态与功能影响及机制.方法 使用高脂饮食并结合小剂量链脲佐菌素制备2型糖尿病大鼠模型,将造模成功大鼠随机分为对照组、模型组、二甲双胍组(阳性对照)、菊芋多糖低、中、高剂量组(20、40、80 mg/kg),连续灌胃8周后检测大鼠空腹血糖、血清胰岛素水平;苏木精-伊红染色观察胰腺组织病理损伤程度;免疫组化法检测大鼠胰腺细胞胰岛素的表达.结果 与对照组比较,模型组大鼠空腹血糖[(18.24±1.32)mmol/L]明显升高,血清胰岛素水平[(14.89±1.76)ng/mL]明显下降,差异均有统计学意义(均P＜0.05);与模型组比较,40、80 mg/kg菊芋多糖组大鼠空腹血糖[分别为(10.77±0.12)、(8.56±1.45)mmol/L]明显下降,80 mg/kg菊芋多糖组大鼠血清胰岛素水平[(16.46±1.88)ng/mL]明显升高,差异均有统计学意义(均P＜0.05);菊芋多糖可减轻糖尿病大鼠胰腺组织病理学损伤程度,还可提高糖尿病大鼠胰腺组织胰岛素表达.结论 菊芋多糖可减轻2型糖尿病大鼠胰岛素抵抗,减轻胰岛β细胞损伤,增加胰岛素表达,从而发挥降血糖作用.

[目的]建立青海省海晏县沙化地人工种植菊芋中绿原酸的含量测定方法,并评价青海省海晏县沙化地人工种植菊芋根茎和植物不同部位的绿原酸含量.[方法]采用超高效液相色谱(UPLC)法测定,色谱条件:ACQUITY UPLC BEH C18(2.1 mm×100 mm,1.7μm);流动相:乙腈—水梯度洗脱;柱温30℃;检测波长327 nm;流速0.2 mL·min-1;进样量0.5μL.[结果]绿原酸在质量浓度0.00625～0.1 mg·L-1范围内线性关系良好(R2=0.9991),平均回收率为98.08％,相对标准偏差(sR)=0.39％.沙化地人工种植1个月后(6月份)时菊芋根中绿原酸平均含量0.13％;人工种植4个月后(9月份)时根中平均含量0.08％,茎、叶平均含量为0.98％.[结论]基于绿原酸含量,结合植株长势和生物产量,青海省海晏县沙化地人工种植菊芋的质量良好;建议综合利用菊芋茎和叶,用于绿原酸提取的原材料之一.

研究不同醇沉组份的菊芋多糖分子量和其抑制α-葡萄糖苷酶活性与抗氧化活性差异.菊芋水提物分级醇沉获得粗多糖,过Sephadex G-50凝胶柱进行纯化,得到重均分子量为1959、2180、2746、2011Da的多糖组分:JAP-1、JAP-2、JAP-3和JAP-4.测定这些组分体外抑制α-葡萄糖苷酶活性和对DPPH与羟基自由基清除能力.结果表明,JAP-4具有较明显的抑制α-葡萄糖苷酶活性,在5 mg/mL时抑制率为20.32％.JAP-1、JAP-2、JAP-3和JAP-4均有显著的抗氧化活性,其中JAP-2对DPPH自由基和羟基自由基的清除活性优于其他组分.JAP-2在2 mg/mL时对DPPH自由基和羟基自由基清除率分别达到84.50％和89.74％,接近于Vc的抗氧化活性.不同分子量菊芋多糖的活性存在差异,可能是由于分子量的不同所导致.

为丰富菊芋功能基因组学研究基础平台,以成熟期菊芋块茎为材料,将菊芋全长cDNA与Gateway供体载体pDONR222重组,构建了菊芋非剪切型全长cDNA文库.文库质量分析表明:未经扩增的原始文库库容量为5.76×106 CFU,插入片段大小主要为1～3 000 bp,重组率为100％(24/24),达到了高质量文库的标准.利用该文库进行表达序列标签(expressed sequence tag,EST)测序,得到2 639条高质量的EST序列,拼接后获得1 895条非重复的唯一表达序列(unigene).与NCBI的NR数据库同源比对分析表明,共有1 533条unigene(80.9％)与已知基因有显著的同源性.GO分类结果显示:菊芋块茎表达基因在分子功能类群中,结合和催化活性所占比例最高.此cDNA文库将可用于菊芋功能基因组研究、新基因筛选、高通量EST测序以及菊芋cDNA芯片的制备等.

以1株能够直接利用菊糖产乙醇的酿酒酵母L610为出发菌株,对其利用菊糖生产乙醇的发酵条件进行了一系列研究.结果表明,L610最适乙醇发酵温度为37℃,且40℃高温发酵对其产乙醇能力无显著影响;L610对酸性发酵环境有良好的耐受性,当发酵液pH值降至3.5时,其糖醇转化率及乙醇产量仍保持较高水平;以0.025～0.10 vvm的通气量通气12 h有利于L610发酵菊糖产乙醇;L610对350 g/L的高浓度菊糖有良好的转化率,乙醇浓度和生产强度分别达到129 g/L和1.35 g/(L·h);当直接以300 g/L菊芋粗粉为唯一底物进行发酵时,L610发酵产乙醇浓度达到89.6 g/L,为理论产量的78.1％.本研究所取得的成果为酿酒酵母一步法发酵菊芋生产乙醇的工业化发展提供参考.

为探讨菊芋(Helianthus tuberosus)悬浮培养细胞对盐胁迫的生理响应,在0、50、100、150、200 mmol·L-1NaC1处理下测定了细胞的生物量、相对细胞活力、抗氧化酶活性以及过氧化氢、丙二醛、脯氨酸、可溶性糖、可溶性蛋白质的含量,测定了总酚含量并鉴别、定量分析了14种酚类化合物.结果 表明:盐胁迫显著减弱了菊芋悬浮细胞的活力,抑制了细胞的增长,200 mmol·L-1 NaCl处理下细胞生长基本上停止.盐胁迫诱发了细胞氧化胁迫,丙二醛含量显著增加,抗坏血酸过氧化物酶、过氧化物酶活性以及总酚含量、部分酚类化合物含量均随NaCl浓度升高而增加,酚类物质和抗氧化酶系统共同参与了应对氧化胁迫的抗氧化作用.脯氨酸在菊芋悬浮细胞应对NaCl渗透胁迫的渗透调节作用中扮演了重要的角色,而可溶性糖发挥的作用不大.

目的:以冬虫夏草寄主蝙蝠蛾幼虫喜食的鹅绒委陵菜、珠芽蓼、小大黄、圆穗蓼、胡萝卜和新筛选出的菊芋、慈姑为试材,对其营养成分及饲养效果进行研究,并分析营养成分与饲养效果之间的相关性.方法:使用通过初筛的几种食材饲养蝙蝠蛾幼虫,观察记录幼虫存活率、幼虫历期、雌蛹重、产卵量,同时测定食材含水量、粗蛋白、粗纤维、可溶性糖和粗灰分的含量,并进行线性回归分析.结果:取食以上7种食材,蝙蝠蛾幼虫在幼虫存活率、幼虫历期、雌蛹重、产卵量四个指标上表现出了差异,但均能完成整个生活史,其中鹅绒委陵菜对幼虫的饲养效果最佳;对不同食材的营养物质测定结果显示,不同食材间营养物质含量差异显著;相关性分析结果表明,蝙蝠蛾雌蛹重与其成虫的繁殖力具有显著的正相关关系(r=0.93,P=0.02＜0.05),而可溶性糖与其幼虫历期具有显著的负相关关系(r=-0.87,P=0.03＜0.05).结论:新筛选食材菊芋、慈姑可以作为蝙蝠蛾幼虫的备选食材进行下一步的研究.

本研究拟应用酶法提取技术解决菊芋菊粉工业化生产中的废弃物——菊芋粕再利用程度低的问题,并评价菊芋粕菊粉的抗氧化活性功效.对菊芋粕菊粉的果胶酶酶法提取的最佳条件通过响应面法进行了优化,并对菊芋初次水提菊粉(primary water-extracted inulin,PWI)和二次酶提菊粉(secondary enzymatic-extracted inulin,SEI)的组成成分和抗氧化活性进行了比较分析.响应面法优化确定的菊芋粕菊粉最佳酶法提取条件为:pH4.5、提取温度50℃、酶底比7.5 U/g、提取时间2h,该提取方法所得菊芋粕菊粉的得率为35.30％±0.85％,与传统热水浸提法相比菊粉得率提高38.16％.组成分析结果显示,SEI的总糖和菊粉含量均显著高于PWI(P ＜0.05).在菊粉聚合度方面,PWI中蔗果三糖和蔗果四糖含量较高,而SEI中蔗果五糖、蔗果六糖及其以上聚合度菊粉的含量较高.此外,SEI的抗氧化活性优于PWI.因此,果胶酶辅助提取方法有望为菊芋粕菊粉的再利用难题提供新的解决思路.