地域性黃芪多糖的提取與其他修飾分析論文
摘要：對隴藥黃芪多糖運用物理、化學、生物等方法進行提取、純化，同時對隴藥黃芪多糖主鏈或側鏈的某些特殊結構或功能基團進行修飾，使多糖的某些物理化學性質和空間結構發生改變，以增強其生物活性。利用計算機仿真及數學模型建立其修飾模型及可調參數，最后通過實驗驗證其性能，達到對中藥多糖的物化性質和空間結構的一定改變，增強多糖的免疫調節、抗病毒、抗腫瘤、抗氧化等藥理活性。
關鍵詞：隴藥；黃芪多糖；提取；修飾；參數。
眾所周知，甘肅省定西市是“中國藥都”,素有“天然藥庫”之稱，如所轄縣隴西是“中國黃芪之鄉”,中藥材種類多、產量大。全市中藥材種植歷史悠久、資源豐富，道地藥材品種優勢明顯，中藥材加工企業和專業合作社建設標準化基地，中藥材原種繁育基地，種苗繁育基地等初具規模。是國家中藥原料生產供應保障基地之一。
國內黃芪主要治療細胞免疫、疫苗免疫、體液免疫、代謝與生理、消化系統疾病、具有抗氧化性的特點，其中國內飼料及獸醫藥中應用中草藥頻率最高的十余種藥物中黃芪居首位。研究表,畜牧生產中常以黃芪、黃芪單一提取成分或黃芪與其他中草藥組合成復方用作飼料添加劑，黃芪提取物黃芪多糖也以其生物功能多樣、含量高、易于提取等優勢，常作為飼料添加劑使用。在動物醫學臨床中，黃芪多糖注射液常用于防治雞傳染性法氏囊病，注射黃芪多糖和香菇多糖可降低神經淋巴瘤病強毒的發病率和死亡率。黃芪多糖的提取與修飾研究是目前國內外科學研究的熱點之一。目前，國內外對多糖的提取、分離純化是傳統的基本方法，而新方法探究是急待解決的問題。近年來有少量關于黃芪多糖修飾膠原促血管新生的實驗研究,但對地域性隴藥黃芪多糖的提取與其他修飾的研究嘗未見報道。
一、研究的提出及意義。
自20世紀60年代以后，隨著對多糖認識的深入，各國都加大了對多糖的研究力度，內容主要包括糖生物學、糖工程基礎與應用等。糖生物學概念的產生和糖生物學這門學科的誕生是1988年牛津大學教授RaymondDwek在《生化年評》上發表了題為“Glycobiology”綜述，并于同年創建了OxfordGlycoSys-tem專門研制生產有關糖的試劑[6~7],自2009年來在中國、日本、韓國、印度、新加坡、泰國、中國臺灣等國家及地區，每年舉辦一次學術交流會議。目前，日本、美國及歐盟已經在多糖的研究與開發領域處于領先地位，其研究方法領先，如用計算機進行糖與蛋白質相互作用的分析；糖氨聚糖的三維NMR分析并合成其功能域；糖蛋白糖鏈合成的基礎研究和用糖基轉移酶進行修飾等。國內科學家們在建國初期已經開展了此方面的研究工作，如中國醫學科學院輸血及血液研究所早在1957年就開始對右旋糖酐進行了較為系統的研究，篩選出了生產右旋糖酐的優良菌株，并在全國推廣。早在20世紀60年代，文獻闡明了白地霉木糖與阿拉伯糖的代謝途徑，當時這是一項處于國際水平的工作；1995年糖工程概念被引入中國，標志著中國糖工程研究的開端許多中藥材的生物活性與多糖有著密切的聯系，大量研究表明多糖有增進機體免疫、抗腫瘤、降血脂、抗炎抗病毒、抗氧化、抗衰老、降血糖等多種生理活性。在我國有許多學者從事著與中藥多糖的提取、分離純化和功效相關的研究。多糖還可改善食品的食用品質、加工特性和感官特性，可用作乳化劑、酸性飲料穩定劑、抗氧化劑。因此，多糖可廣泛應用于食品、醫藥、個人護理用品及功能食品等，也成為食品科學、天然藥物、生物化學及生命科學研究領域的熱點。
二、研究目標與內容。
研究目標：
對中國藥都定西地區的黃芪生長環境進行調查研究，分析該環境地質特征，進行實驗測試及仿真模型分析，探索適合黃芪多糖的提取、純化、改造的研究，并建立相應的方法指標體系。可為廣泛開發功能食品、醫藥、個人護理用品等的單位和個人提供理論指導，也可填補食品科學、天然藥物、生物化學及生命科學研究領域的空白。
研究內容：
研究分析定西地區地質環境問題的主要特征；建立定西地區黃芪信息數據庫；建立黃芪多糖的提取、純化、改造的方法指標體系；確定多糖的分子量、分子結構，以及簡便易行可操作性強的確定多糖分子量及分子結構的新方法；研究多糖的.功效，及多糖功效的細胞分子機制；基于仿真技術對適合于定西地區環境模式黃芪多糖的修飾理論和研究方法。
三、研究的對象及方法。
研究的對象：
以定西市隴西縣黃芪藥材為原材料，進行試驗與數值仿真研究。
研究方法：
研究方法主要有文獻分析、實驗研究、模型分析，數值計算，經驗總結法等。實驗室試驗和數值模擬同時進行，根據自身積累的技術經驗結合相關理論研究對研究對象進行分析，并從大量的研究信息中總結規律，形成假設，并通過研究成果對假設進行驗證和提升。
四、研究思路與方案。
研究思路：
該研究首先對多糖進行預處理，然后對后處理的遴選，接著進行模型設計，對不同提取、修飾方法所得產物測定，最后分析、處理數據，思路如圖1所示。
試驗源擬采用甘肅省定西市隴西縣黃芪藥材為原材料，進行試驗研究建立提取修飾模型本研究主要針對適合黃芪藥材中多糖的提取、純化、改造的研究，并建立相應的方法指標體系。依據固-液兩相流理論，黃芪多糖提取可視其為兩相。在確立兩相流數學模型時，可將液體水看做是不可壓縮性的牛頓流體，黃芪根類固體和水溶劑都無相變性質。液提過程中根據薄膜模型理論、滲透模型理論等對流傳質過程的邊界層理論。固、液界面層中溶質的濃度梯度:dρ
上面四式中參數a和b為a>0,-1<b<0;dm/dt為單位時間里沿x軸正方向通過一定截面遷移的溶質質量，即溶質擴散速度；D為溶質總擴散系數；S為固液界面面積；ρ為溶質濃度；V為溶劑體積。
數值求解根據如上分析，利用Fluent軟件平臺中的Models模塊建立相應的數據模型，并設置修正系數和邊界與初始條件。然后，利用Fluent的求解器完成數值仿真。
研究方案。
具體過程如圖2所示。通過研究水溶液提取時其內流場的邊界條件，固相形狀、化學組成和密度構成以及相互之間的影響規律，建立了既能夠準確而真實地反映實際情況，又適宜于數值求解的固液和液-固-氣等多相流的適合技術實際情況的水溶液內流場多相流數學模型。
在本研究中，實驗室試驗是驗證數值模擬的唯一途徑。使實驗室試驗最大限度地接近水溶液提取的實際情況，具體的設計與實施了提取中的有效成分鑒定以及在試驗過程中參數的選擇。
五、設計模型。
利用Fluent中的Models模塊建立黃芪藥材中藥多糖的提取、純化、改造的非線性數學模型及數值求解。構建了基于黃芪中藥多糖的提取、純化、改造的技術工藝、溶液的定量模型。
六、創新理論應用。
將流體力的微觀水特性對提取中液-固-氣多維耦合流場特征分析，研究黃芪藥材中藥多糖的提取、純化、改造的理論規律。并將流體動力學規律應用到黃芪根莖類中藥材多糖結構提取，結構修飾、降解裂褶多糖的抗腫瘤活性與母體中來，其降解后分子量和特性粘度等物理參數變化研究，提供臨床應用。
黃芪為常用中藥，黃芪主要治療細胞免疫、疫苗免疫、體液免疫、代謝與生理、消化系統疾病、抗氧化性。黃芪多糖是黃芪的有效成分之一，黃芪多糖具有促進免疫功能、改善心血管功能等多種生物活性。黃芪多糖在不同領域，如食品科學、天然藥物、生物化學及生命科學研究得到了廣泛的應用，還可廣泛應用于食品、醫藥、個人護理用品及功能食品。同時，在動物醫學臨床中，黃芪多糖注射液常用于防治雞傳染性法氏囊病，提高了免疫力。黃芪單一提取成分或黃芪與其他中草藥組合成復方用作飼料添加劑，提高動物生產性能、繁殖機能、改善畜牧產品品質及人體安全健康方面得到廣泛深入地應用。
參考文獻
[1]周淑貞。黃芪多糖在獸醫臨床上應用的研究進展[J].中獸醫學雜志，2010,（6）:49-50.
[2]文利俠，李舒強。動物源性食品安全問題與對策[J].畜牧獸醫雜志，2013,32（1）:69-71,74.
[3]張尚智，王英，武睿。基于文獻計量分析的我國黃芪、當歸、黨參在畜牧與動物醫學領域的研究[J].中獸醫醫藥雜志，2013,（2）:29-33.
[4]孔祥峰，胡元亮，宋大魯。黃芪多糖的免疫藥理學研究進展[J].中獸醫學雜志，2003,（3）:34-37.
[5]樊煉，高衛衛，潘立群，等。黃芪多糖修飾膠原促血管新生的實驗研究[J].江蘇中醫藥，2010,42（6）:68-70.
[6]RADEMACHERTW.PAREKHRB,DWEKRA.Glycobiology[J].Ann.RevBiochem,1998,（57）:785-838.
[7]JAMASS,EASSON,DD,STROFFGR,etal.PGG-glucans,Anovelclassofmacrophageactivityinmunomodulators[J]ACSSympSer.,1991,469（1）:44-51.
[8]JOUBERTJJ,RENSHERG,EJ,PITOUTMJ.
[J].JMicrobiolMethods,1984,2（2）:197-202.
[9]TABATAK,ITOW,KOJIMA.
[J].CarbohydrRes.,1981,89（1）:121-135.
[10]STAHMANNKP,MONSCHAUN,SAHMH,etal.Structurepropertiesofnativeandsonicatedcinerean,αβ（1,3）（1,-D-glucanproducedbyBotrytiscinerea[J].CarbohydrRes.,1995,226（1）:115-128.
[11]CHENRH,CHANGJR,SHYURJS.[J].CarbohydrRes.,1997,（299）:287-294.
[12]SAMARANAYAKEG,GLASSERWG.Cellulose,deriveswithlowDS.IAnovelacylationsystem[J]. ,1993,22（1）:1-7.
[13]URYUT,IKUSHIMAN,KATSURAYAK,etal.[J].BiochemPharmacolcccc,1992,43（11）:2385-2392.
[14]WERNSSW,LUCCHESIBR.Freeradicalsandischemictissueinjury[J].TrendsPharmacolSci.,1990,11（4）:161-166.
[15]孫云德。右旋糖酐概述[J].中國醫藥工業雜志，1983,（2）:42-44.
[16]張樹政，黎膏翔，王惠蓮。白地霉的戊糖代謝---Ⅰ。木糖代謝的初步變化途徑[J].生物化學與生物物理學報，,2（4）:237-247.
[17]金城，張樹政。糖生物學與糖工程的興起與前景[J].中國生物工程雜志，1995,15（3）:12-17.
[18]金城。中國糖工程研究的興起與發展[J].生物工程學報，2015,31（6）:797-804.
[19]呼晨，姚金水。北冬蟲夏草多糖的研究概述[J].中獸醫學雜志，2015,（3）:71-74.
[20]邊亞彬，張景艷，侯艷華，等。響應面法優化益生菌FGM發酵黃芪多糖的提取工藝[J].中國畜牧獸醫，2017,-446.
[21]苑廣信，張蒙川，趙南晰，等。復方北冬蟲夏草咀嚼片的制備[J].時珍國醫國藥，2017,（1）:113-115.
[22]陳紅麗。多糖修飾的PLGA納米粒作為抗腫瘤藥物載體的研究[D].北京：中國協和醫科大學，2009.
[23]閔莉靜。天然植物多糖修飾的聚陽離子作為基因藥物載體的研究[D].杭州：浙江大學，2007.
[24]趙四喜。中草藥添加劑的生物學效應[J].草與畜雜志，1995,（3）:23-24.
[25]顧鳴岐，原續波，康春生，等。多糖修飾PLA超微粒子表面的生物因子雙功能化及其體內分布研究[C]//天津年全國高分子學術論文報告會論文摘要集，2005.
[26]左萍萍。多糖修飾的氧化石墨烯材料的制備與性能研究[D].上海：華東理工大學，2012.
[27]周銘懿，郭雪松，郝子娜，王冠，常寶賢，劉建春。黃芪多糖微膠囊制備工藝優化[J].飼料研究，2017,（11）:39-43.
[28]黃鳳良，夏春梅，陳敏。確定對流傳質系數的膜滲模型[J].南京師范大學學報（工程技術版）,2007（3）:26-29.
[29]馬艷，吳勝舉。超聲環流技術粗提中草藥及超聲提取動力學研究[J].天津師范大學學報（自然科學版）,2012,（2）:49-52.
[30]李冰峰，王煜，張贛道。計算流體力學在模擬生化反應器中的應用研究[J].江蘇化工，2002,（1）:24-27.
[31]陳軍，陳國壁，劉淑海，等。基于超聲波的根莖類中草藥凈洗技術的研究[J].
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