一种改性红曲菌胞外多糖及其制备方法与应用

本发明涉及微生物，具体涉及一种改性红曲菌胞外多糖及其制备方法与应用。

背景技术：

1、红曲菌是一种历史悠久的，分布于中国福建、浙江、台湾和广西壮族自治区的传统药食两用的小型丝状腐生真菌，属于子囊菌。红曲菌的发酵代谢产物在食品和制药工业中有着广泛的应用。红曲菌可以分泌一系列有益的次生代谢产物，包括二聚亚酸、γ-氨基丁酸、莫纳可林k、红曲红色素等，具有抗炎、抗真菌、降血糖、抗氧化、抗肿瘤等生物学作用。胞外多糖(eps)作为其另一类重要的代谢物，由于其具有抗肿瘤、抗菌、抗氧化等多种生物学功能，近年来也引起了人们的极大关注。然而，其eps的低产率严重限制了红曲菌资源的进一步应用。因此，生产周期短、质量易控制、机械化及自动化程度高的有利于实现大规模工业化生产的液态深层发酵方法成为红曲菌胞外多糖生产的主要方法。随着生物技术的发展，药用两用真菌与天然生物活性物质结合发酵已经成为开发药用、功能产品资源的一种非常有效的途径。

2、随着我国老龄化人口的加剧，老年人或绝经后女性骨质疏松症成为全社会重要健康问题。骨质疏松症会带来全身骨痛、身高变矮及椎体和髋部的骨折等并发症。这些并发症除了严重影响老年人活动和生活质量，还会带来严重残疾甚至死亡。骨质疏松性症已成为继高血压、糖尿病、心脑血管疾病后最常见的老年疾病，为家庭和社会均带来巨大的负担。骨质疏松症发病的病理生理机制复杂，其基本的原因是由于成骨细胞介导的骨形成和破骨细胞介导的骨吸收即骨重建的失平衡，导致骨量丢失，骨微结构的退变和骨折风险的增加，多种因子和信号通路参与了骨重建的过程。

3、目前，临床上治疗骨质疏松症的药物主要分为两类：一类是抑制骨吸收药物，如双磷酸盐类，但此类药物长期使用可能伴有下颌骨坏死等并发症；另一类是促进骨形成药物，如重组人甲状旁腺激素，但此类药物价格昂贵，不能长期使用。

4、因此，需要提出一种新方案改善以上问题。

技术实现思路

1、本发明旨在提供一种改性红曲菌胞外多糖及其制备方法与应用，改善现有技术中治疗骨质疏松症的药物价格昂贵及长期使用有产生并发症的风险等问题。

2、第一方面，本发明提供一种改性红曲菌胞外多糖g-emp，所述胞外多糖g-emp单元重复结构中的主链包括→4)-α-d-1，4-galp-(1→、→6)-α-d-2，6-glcp-(1→、→2)-β-d-1,2-manp-(1→；

3、所述胞外多糖g-emp中的支链由α-d-manp-(1→连接在→6)-α-d-2，6-glcp-(1→的o-2位上构成。

4、可选地，所述胞外多糖g-emp为同时存在α-构型和β-构型的吡喃糖。

5、可选地，所述胞外多糖g-emp由阿拉伯糖、木糖、甘露糖、半乳糖和葡萄糖组成。

6、可选地，所述胞外多糖g-emp中包括12种连接类型，包括t-man(p)、t-glc(p)、3-glc(p)、2-man(p)、4-man(p)、6-man(p)、4-gal(p)、4-glc(p)、2，3-man(p)、2，4-man(p)、3，6-glc(p)和2，6-glcp。

7、第二方面，本发明提供改性红曲菌胞外多糖g-emp在治疗骨质疏松症中的应用，包括药物组合物、功能性食品。

8、可选地，所述应用中改性胞外多糖g-emp能够诱导间充质干细胞成骨分化。

9、可选地，所述改性胞外多糖g-emp诱导间充质干细胞成骨分化的活性与结构中的→4)-α-d-1，4-galp-(1→，→2)-β-d-1，2-manp-(1→和→4)-α-d-1，4-galp-(1→糖苷键有关。

10、可选地，所述应用中胞外多糖g-emp能够提高间充质干细胞中碱性磷酸酶的活性。

11、可选地，所述应用中胞外多糖g-emp能够提高间充质干细胞中钙离子浓度。

12、第三方面，本发明提供红曲菌胞外多糖g-emp的制备方法，包括以下步骤：

13、s 1、将红曲菌活化、培养，制得种子液；所述红曲菌为紫色红曲菌monascuspurpureus 40269；

14、s2、将所述种子液加入发酵培养基，制得发酵液；所述发酵培养基中包括染料木素；

15、s3、将所述发酵液离心、浓缩，浓缩完成后，加入无水乙醇，制得粗胞外多糖沉淀；

16、s4、在所述沉淀中加入蛋白酶溶液酶解，酶解完成后，使用sevage法除蛋白，制得粗胞外多糖；

17、s5、将所述粗胞外多糖分离、提纯制得红曲菌胞外多糖g-emp。

18、本发明具备的有益效果包括：

19、(1)本发明提供的改性红曲菌胞外多糖的方法中，在发酵培养基中加入染料木素能够促进红曲菌胞外多糖的合成，同时提高了红曲菌胞外多糖的生物活性；

20、(2)本发明提供了改性红曲菌胞外多糖的结构，通过甲基化、核磁等手段全面解析了该改性胞外多糖的结构信息，为改善红曲菌多糖生物活性技术提供了参考，有利于实现红曲菌资源的高值化利用；

21、(3)本发明提供的改性红曲菌胞外多糖在诱导间充质成骨分化过程中表现出较高活性，能够提高细胞中碱性磷酸酶和钙离子浓度，在制备治疗骨质疏松的药物、功能性食品等方面有良好的应用前景。

技术特征：

1.一种改性红曲菌胞外多糖g-emp，其特征在于，所述胞外多糖g-emp单元重复结构中的主链包括→4)-α-d-1，4-galp-(1→、→6)-α-d-2，6-glcp-(1→、→2)-β-d-1，2-manp-(1→；

2.根据权利要求1所述的红曲菌胞外多糖g-emp，其特征在于，所述胞外多糖g-emp为同时存在α-构型和β-构型的吡喃糖。

3.根据权利要求1所述的红曲菌胞外多糖g-emp，其特征在于，所述胞外多糖g-emp由阿拉伯糖、木糖、甘露糖、半乳糖和葡萄糖组成。

4.根据权利要求1所述的红曲菌胞外多糖g-emp，其特征在于，所述胞外多糖g-emp中包括12种连接类型，包括t-man(p)、t-glc(p)、3-glc(p)、2-man(p)、4-man(p)、6-man(p)、4-gal(p)、4-glc(p)、2，3-man(p)、2，4-man(p)、3，6-glc(p)和2，6-glcp。

5.如权利要求1-4任一项所述红曲菌胞外多糖g-emp在治疗骨质疏松症中的应用，其特征在于，所述应用包括药物组合物、功能性食品。

6.根据权利要求5所述的应用，其特征在于，所述应用中胞外多糖g-emp能够诱导间充质干细胞成骨分化。

7.根据权利要求6所述的应用，其特征在于，所述胞外多糖g-emp诱导间充质干细胞成骨分化的活性与结构中的→4)-α-d-1，4-galp-(1→，→2)-β-d-1，2-manp-(1和→4)-α-d-1，4-galp-(1→糖苷键有关。

8.根据权利要求6所述的应用，其特征在于，所述应用中胞外多糖g-emp能够提高间充质干细胞中碱性磷酸酶的活性。

9.根据权利要求6所述的应用，其特征在于，所述应用中胞外多糖g-emp能够提高间充质干细胞中钙离子浓度。

10.如权利要求l所述的改性胞外多糖g-emp的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

技术总结
本发明提供了一种改性红曲菌胞外多糖及其应用，在发酵培养基中加入染料木素，有效提高红曲菌胞外多糖产量，并且产生了具有高生物活性的改性红曲菌胞外多糖；本发明提供的红曲菌胞外多糖有效提升间充质干细胞成骨分化的效果，为骨质疏松症的治疗提供了一种新的治疗药物和治疗途径；本发明提供的制备方法，制备过程简单易行、绿色、环保、周期短，为高活性多糖的制备提供了廉价高效的方式，有利于实现我国红曲菌资源的高值化利用。

技术研发人员：谢建华,谢留明,黄志兵,申明月
受保护的技术使用者：南昌大学
技术研发日：
技术公布日：2024/5/16