《LWT》：Isolation, structural characterization, and hypoglycemic ability
in vivo of a polysaccharide from
Eurotium cristatum mycelium
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本推薦基于對金花菌（Eurotium cristatum，茯磚茶“金花”優(yōu)勢菌）菌絲體來源多糖ECMP-1的研究。為解決從茯磚茶微生物中高效開發(fā)降血糖功能成分的問題，研究人員通過液體發(fā)酵、分離純化和結(jié)構表征獲得該多糖，并利用STZ（鏈脲佐菌素）誘導的糖尿病小鼠模型評估其體內(nèi)活性。研究發(fā)現(xiàn)，高劑量ECMP-1（600 mg/kg）能顯著降低空腹血糖（降幅66.7%），改善口服葡萄糖耐量，并表現(xiàn)出降血脂、護肝及增強抗氧化能力（SOD、CAT）等多重功效。這為將ECMP-1開發(fā)為功能性食品配料或抗糖尿病藥物先導物提供了科學依據(jù)。
研究背景：從一杯茶到抗糖尿病的希望
在中國傳統(tǒng)飲品茯磚茶中，生長著一類被稱為“金花”的金黃色閉囊殼，它的學名是冠突散囊菌（Eurotium cristatum）。這種微生物不僅是形成茯磚茶獨特風味的關鍵，還是一個潛在的生物活性物質(zhì)寶庫。已有研究表明，金花菌能產(chǎn)生多種具有生物活性的代謝產(chǎn)物，如多糖、多酚、黃酮類物質(zhì)等。其中，真菌多糖因其廣泛的生物活性（如抗腫瘤、抗氧化、免疫調(diào)節(jié)等）而備受關注。尤其值得一提的是，此前有研究報道，從金花菌孢子中提取的多糖ECSP-1在體外表現(xiàn)出顯著的降血糖和降血脂作用。
然而，通過固體發(fā)酵獲取孢子并提取多糖的過程較為繁瑣，限制了其規(guī)模化應用。相比之下，利用液體發(fā)酵獲取菌絲體并提取多糖，則具有產(chǎn)量高、培養(yǎng)周期短、污染風險低等優(yōu)勢。但關于金花菌菌絲體多糖（ECMP）是否同樣具有降血糖活性，此前尚缺乏報道。這構成了本研究要解決的核心問題：能否從金花菌菌絲體中高效地獲取一種多糖，并證明其在活體動物模型中具有明確的降血糖功效？為了回答這個問題，沈陽農(nóng)業(yè)大學的研究團隊開展了一項系統(tǒng)性研究，相關成果發(fā)表在食品科學領域的國際期刊《LWT - Food Science and Technology》上。
關鍵技術方法簡述
研究人員首先通過液體發(fā)酵培養(yǎng)金花菌菌絲體，隨后采用熱水提取、乙醇沉淀、Sevag法脫蛋白、透析和凍干等步驟得到粗多糖（ECMP）。粗多糖進一步通過DEAE纖維素柱和Sephacryl S-100凝膠柱進行純化，獲得主要組分ECMP-1。為明確其結(jié)構，研究團隊運用高效凝膠滲透色譜（HPGPC）測定分子量，采用離子色譜分析單糖組成，并通過傅里葉變換紅外光譜（FTIR）、原子力顯微鏡（AFM）、掃描電子顯微鏡（SEM）、剛果紅實驗、甲基化分析和核磁共振（NMR）等技術對其結(jié)構進行了系統(tǒng)表征。在活性驗證方面，研究構建了鏈脲佐菌素（STZ）誘導的糖尿病昆明小鼠模型，將造模成功的小鼠隨機分為疾病對照組、陽性藥（二甲雙胍）對照組以及ECMP-1的低、中、高劑量（150， 300， 600 mg/kg體重）組，連續(xù)灌胃給藥4周。通過監(jiān)測小鼠體重、空腹血糖（FBG）、口服葡萄糖耐量（OGTT），并檢測血清中總膽固醇（TC）、甘油三酯（TG）、低/高密度脂蛋白膽固醇（LDL-C/HDL-C）、谷丙轉(zhuǎn)氨酶（ALT）、谷草轉(zhuǎn)氨酶（AST）以及肝組織中的超氧化物歧化酶（SOD）、過氧化氫酶（CAT）等指標，綜合評價ECMP-1的降糖、調(diào)脂、護肝及抗氧化作用。
研究結(jié)果
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ECMP-1的提取、純化與基本性質(zhì)
通過DEAE-纖維素柱層析，從粗多糖ECMP中分離出兩個主要組分，其中水洗脫部分ECMP-1含量最高，經(jīng)Sephacryl S-100柱進一步純化后獲得單一組分。ECMP-1的多糖含量為90.89±0.96%，蛋白含量為2.5±0.35%，未檢出糖醛酸。
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ECMP-1的分子量、單糖組成及光譜學分析
高效凝膠滲透色譜（HPGPC）顯示ECMP-1為分子量分布均一的組分，平均分子量約為10.37 kDa，顯著低于此前報道的孢子多糖ECSP-1（28.65 kDa）。單糖組成分析表明，ECMP-1由葡萄糖（Glc）、甘露糖（Man）和半乳糖（Gal）構成，摩爾比為Glc:Man:Gal = 1:12.9:35.5。傅里葉變換紅外光譜（FTIR）分析顯示其在3412 cm-1處有強而寬的O-H伸縮振動峰，在803 cm-1和867 cm-1附近的吸收峰分別提示存在α型和β型糖苷鍵。
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ECMP-1的表面形貌與結(jié)構判定
原子力顯微鏡（AFM）圖像顯示ECMP-1在納米尺度上表面不均勻，存在局部突起和溝槽，最大高度差約38.6 nm。掃描電子顯微鏡（SEM）圖像顯示其呈不規(guī)則片狀和塊狀結(jié)構，表面有明顯的褶皺和多孔特征。剛果紅實驗結(jié)果表明，隨著氫氧化鈉濃度增加，ECMP-1與剛果紅復合物的最大吸收波長下降，表明其不具有三螺旋結(jié)構。
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ECMP-1的組成結(jié)構
甲基化分析和核磁共振（NMR）譜圖（包括1H， 13C， HSQC， HMBC， TOCSY， NOESY）綜合分析表明，ECMP-1是一種支鏈雜多糖。其主要由α-D-吡喃甘露糖（α-D-Manp）和β-D-呋喃半乳糖（β-D-Galf）構成。其主鏈可能由交替或重復的→2)-α-D-Manp-(1→或→6)-α-D-Manp-(1→單元組成，主鏈上的→2,6)-α-D-Manp-(1→殘基作為分支點，連接著以→5)-β-D-Galf-(1→為重復單元的支鏈。α-D-Manp-(1→和β-D-Galf-(1→則作為非還原末端出現(xiàn)在主鏈和側(cè)鏈的末端。
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ECMP-1對STZ誘導的糖尿病小鼠的降血糖作用
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對體重、飲水量和空腹血糖的影響：與正常對照組（NC）相比，糖尿病模型組（DC）小鼠體重顯著下降，飲水量顯著增加。經(jīng)過4周ECMP-1治療后，中、高劑量組（MD， HD）小鼠的體重有所恢復，飲水量顯著降低。更重要的是，ECMP-1能劑量依賴性地顯著降低糖尿病小鼠的空腹血糖（FBG）。治療第28天，高劑量組（HD， 600 mg/kg）的空腹血糖降至8.17 mM，較疾病對照組（DC）降低了66.7%，其效果與陽性藥二甲雙胍組（PC）相當。
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對口服葡萄糖耐量（OGTT）的影響：口服葡萄糖耐量試驗（OGTT）顯示，糖尿病模型組小鼠在攝入葡萄糖后120分鐘內(nèi)血糖持續(xù)處于高水平。而ECMP-1治療組，特別是中、高劑量組，血糖曲線下面積（AUC）顯著降低，表明ECMP-1能顯著改善糖尿病小鼠的葡萄糖耐受能力。
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對血脂水平的影響：糖尿病模型組小鼠血清中的總膽固醇（TC）、甘油三酯（TG）和低密度脂蛋白膽固醇（LDL-C）水平顯著升高，而高密度脂蛋白膽固醇（HDL-C）水平降低。ECMP-1治療，尤其是中、高劑量，能顯著逆轉(zhuǎn)這些異常變化，降低TC、TG和LDL-C，并提升HDL-C水平，顯示出良好的調(diào)節(jié)血脂代謝作用。
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對氧化應激和肝功能的影響：糖尿病導致小鼠肝臟損傷，表現(xiàn)為血清中谷丙轉(zhuǎn)氨酶（ALT）和谷草轉(zhuǎn)氨酶（AST）活性顯著升高。ECMP-1（中、高劑量）治療能顯著降低這兩種轉(zhuǎn)氨酶的水平，表明其對糖尿病引起的肝損傷具有保護作用。同時，ECMP-1治療還顯著增強了糖尿病小鼠肝臟中的超氧化物歧化酶（SOD）和過氧化氫酶（CAT）的活性，提示其能有效提升機體的抗氧化防御能力，緩解糖尿病伴隨的氧化應激狀態(tài)。
研究結(jié)論與意義
本研究成功從金花菌（Eurotium cristatum）菌絲體中分離純化出一種新型多糖ECMP-1，并首次系統(tǒng)報道了其結(jié)構特征與體內(nèi)降血糖活性。結(jié)構解析表明，ECMP-1是一種以→5)-β-D-Galf-(1→為主要重復單元、具有分支結(jié)構的雜多糖，平均分子量約為10.37 kDa。
在STZ誘導的糖尿病小鼠模型中，ECMP-1展現(xiàn)出卓越的綜合治療潛力。高劑量ECMP-1（600 mg/kg）治療4周后，能顯著降低空腹血糖達66.7%，效果與經(jīng)典降糖藥二甲雙胍相當。同時，它能有效改善口服葡萄糖耐量，糾正糖尿病引發(fā)的血脂代謝紊亂（降低TC、TG、LDL-C，升高HDL-C），減輕肝臟損傷（降低ALT和AST），并增強機體的抗氧化能力（提高肝臟SOD和CAT活性）。
這項研究的意義在于：首先，它證實了通過液體發(fā)酵獲取金花菌菌絲體并提取多糖的可行性，為規(guī)模化生產(chǎn)提供了更優(yōu)路徑。其次，首次明確了金花菌菌絲體多糖ECMP-1在動物體內(nèi)的降血糖、調(diào)血脂、護肝及抗氧化等多重生物活性，極大地拓展了金花菌資源的應用價值。論文在討論部分指出，ECMP-1的降糖作用可能與其增強抗氧化防御系統(tǒng)、緩解氧化應激，并可能通過調(diào)節(jié)胰島素相關信號通路（如PI3K/Akt/GLUT4）來改善胰島素敏感性和糖脂代謝有關。這些發(fā)現(xiàn)為將ECMP-1開發(fā)成為一種具有降糖、調(diào)脂、保肝等多重功效的功能性食品配料或天然抗糖尿病候選藥物提供了堅實的實驗依據(jù)和理論支撐。未來，結(jié)合轉(zhuǎn)錄組學和代謝組學分析，將進一步闡明ECMP-1調(diào)控糖尿病相關信號通路的具體分子機制。
