Herstellung von Polysacchariden mit niedriger Viskosität aus Plantago asiatica durch Sulfatierung und deren strukturelle Charakterisierung und antioxidative Aktivität
Polysaccharide sind in Tieren, Pflanzen und Mikroorganismen reichlich vorhanden und werden aufgrund ihrer geringen Toxizität und ihrer hervorragenden biologischen Aktivität in der Lebensmittel- und Pharmaindustrie häufig verwendet. Die moderne Forschung hat gezeigt, dass Polysaccharide verschiedene Funktionen haben, wie z. B. Immunregulierung, Tumorbekämpfung, Entzündungshemmung, antivirale Wirkung, Antioxidationsmittel, Strahlenschutz, Hypoglykämie, Lipidsenkung und Leberschutz. In den letzten Jahren wurden verschiedene Polysaccharid-Derivat-Methoden entwickelt, um die biologische Aktivität zu erhöhen und die physikochemischen Eigenschaften von Polysacchariden zu optimieren, wie z. B. Sulfatierung, Acetylierung, Carboxymethylierung und Phosphorylierung. Die Sulfatierung von Polysacchariden kann ihre strukturellen Eigenschaften erheblich verbessern, ihre biologische Aktivität steigern und ihnen sogar neue biologische Aktivitäten verleihen. Yang et al. untersuchten die Sulfatierung von Natto-Polysacchariden mit Hilfe der Chlorsulfat-Pyridin-Methode, und die antibakterielle Aktivität von sulfatierten Natto-Polysacchariden wurde erhöht. Chen et al. stellten sulfatierte Yamspolysaccharid-Derivate mit Hilfe der Chlorsulfat-Pyridin-Methode her, und die Ergebnisse zeigten, dass die Sulfatierungsmodifikation die physikochemischen Eigenschaften der Yamspolysaccharide optimierte und eine überlegene immunmodulatorische Aktivität aufwies. Arokiarajan et al. verbesserten die Löslichkeit von Algenpolysacchariden in Wasser und erhöhten die Extraktionsrate von Polysacchariden durch Sulfatierung. Tao et al. verglichen die Antitumoraktivität von sulfatierten Derivaten natürlicher Pilzpolysaccharide in vivo und in vitro unter Verwendung der Chlorsulfonsäure-Pyridin-Methode und stellten fest, dass die sulfatierten Derivate eine höhere In-vitro-Hemmungsrate auf HepG2-Zellen aufwiesen als die ursprünglichen Polysaccharide.
Plantago ovata Forsk, ein getrockneter und reifer Samen der Gattung Plantago, ist eine traditionelle Heilpflanze, die in Xinjiang, China, als Nahrungsmittel und Medizin verwendet wird. Plantago asiatica wirkt durchfallhemmend, harntreibend, schmerzlindernd, hitzedämpfend, abschwellend und räusperend. Er wird hauptsächlich zur Behandlung von Krankheiten wie Nierenödemen, Harnwegsinfektionen, häufigem Wasserlassen, schmerzhaftem Wasserlassen, blutigem Wasserlassen und Durchfall eingesetzt. Die Polysaccharide von Plantago asiatica haben eine hohe Viskosität, die ihm physiologische Funktionen wie die Befeuchtung des Darms, die Förderung des Stuhlgangs und die Förderung der Darmgesundheit verleiht. Allerdings bringt dies auch Unannehmlichkeiten für die Produktion, Forschung und Anwendung mit sich. Dieses Problem ist weithin bekannt, aber die Fortschritte sind langsam. Daher ist es notwendig, neue Methoden zu entwickeln, um die Viskosität von Polysacchariden aus Plantago asiatica effektiv zu reduzieren und gleichzeitig niedrige Kosten, strukturelle Integrität und Aktivität zu gewährleisten, um die weitere Entwicklung und Nutzung von Polysacchariden aus Plantago asiatica zu fördern und den wirtschaftlichen Nutzen zu verbessern. Bislang gibt es keine Berichte über die strukturelle Modifikation von Polysacchariden aus Plantago asiatica und deren biologische Aktivität und strukturelle Eigenschaften.
Daher konzentriert sich diese Studie hauptsächlich auf die Polysaccharide von Plantago asiatica als Forschungsobjekt. Die Polysaccharide von Plantago asiatica mit niedriger Viskosität wurden durch Sulfatierung hergestellt und dann isoliert und gereinigt, um homogene Polysaccharide herzustellen. Die strukturellen Eigenschaften wurden vorläufig untersucht, und ihre antioxidative Aktivität wurde durch In-vitro-Antioxidationsexperimente bewertet. Nach unserer Kenntnis ist dies die erste Studie über die Sulfatierung von Polysacchariden aus Plantago asiatica zur Verringerung der Viskosität.

Aufgrund der hohen Viskosität von Polysacchariden aus Plantago asiatica können die Reinigung und der Nachweis der Aktivität nicht durchgeführt werden. In dieser Studie wurden Polysaccharide aus Plantago asiatica var. asiatica (POFP) durch Sulfatierung modifiziert, und die Viskosität der modifizierten Polysaccharide wurde deutlich verringert. Durch Abtrennung und Reinigung von POFP-S wurden zwei homogene Polysaccharide hergestellt. Der Substitutionsgrad und die Reinheit von Polysacchariden, Glucuronsäure und Sulfatgruppen in POFP-S1 betrugen 38,96%, 2,91%, 0,364% bzw. 94,20%; der Substitutionsgrad von Polysacchariden, Uronsäuren und Sulfatgruppen in POFP-S2 betrug 52.Der Substitutionsgrad von Polysacchariden, Uronsäuren und Sulfatgruppen in POFP-S2 betrug 52,55%, 3,68%, 1,080% bzw. 98,89%, und in keinem der Polysaccharide wurde ein Protein nachgewiesen; POFP-S1 hat ein relativ großes Molekulargewicht und reichlich Monosaccharidkomponenten. UV- und FT-IR-Spektroskopie ergaben, dass sowohl POFP-S1 als auch POFP-S2 typische charakteristische Absorptionspeaks sulfatierter Polysaccharide aufweisen, was auf eine erfolgreiche Sulfatierungsmodifikation hindeutet; Röntgenbeugung (XRD) und Kongorot-Experimente ergaben, dass POFP-S2 ein Polysaccharid mit einer einzigartigen helikalen Struktur ist, das sowohl kristalline als auch amorphe Phasen aufweist. Was die antioxidative Aktivität betrifft, so hat das Polysaccharid POFP-S1 im Vergleich zu POFP-S2 eine stärkere Fähigkeit, DPPH- und ABTS-Radikale abzufangen, was mit seinem größeren Molekulargewicht und seiner Monosaccharidzusammensetzung (Glukose) zusammenhängen könnte. POFP-S2 hat eine stärkere Fähigkeit, Hydroxylradikale abzufangen, was auf den höheren Substitutionsgrad der Sulfatgruppen im Polysaccharid POFP-S2 zurückzuführen sein könnte. Diese Studie bietet eine Literaturgrundlage für die weitere Untersuchung der Struktur und Aktivität von Polysacchariden aus Plantago asiatica sowie eine theoretische Grundlage für die Entwicklung potenzieller medizinischer und essbarer Produkte und liefert Ideen für die Sulfatierungsforschung von Polysacchariden.