南昌大学食品科学与资源挖掘全国重点实验室聂少平教授团队在国际期刊Carbohydrate Polymers发表了题为“Insights into dynamic evolution of glucuronofucogalactoglucan from water extract of Agrocybe cylindracea during maturation”的研究性论文。
研究背景
蘑菇子实体作为最复杂的多细胞结构之一，其生长过程中涉及多个代谢途径的协同调控。现有研究表明蘑菇的成熟过程可显著影响其多糖的理化特性和结构特征。茶树菇是我国著名的食用菌，其子实体的成熟过程可分为菇蕾期、转潮期、未成熟期、成熟期和开伞期。多糖作为茶树菇的主要化学成分之一，因其具有良好的生物活性而受到人们的高度重视。茶树菇多糖结构表征工作的开展有助于阐明其活性机制及发掘新的生物学功能。前期研究已经证实了糖原在茶树菇开伞期显著增加。因此，为了全面探究茶树菇多糖在成熟过程中的演变规律，研究首先采用α-淀粉酶对上述四个阶段的茶树菇水提多糖进行酶解处理以获得其杂聚糖，并通过甲基化、核磁等手段揭示了成熟过程中茶树菇杂聚糖的动态演变特征。
1、不同成熟阶段茶树菇的微观形貌
转潮期茶树菇菌柄由排列紧密的菌丝细胞组成。随着茶树菇的不断生长，其菌丝逐渐变粗，细胞间隙明显增大。同样，其横截面也观察到菌丝直径显著增加。图 不同成熟阶段茶树菇菌柄侧面和横截面扫描电镜图
2、不同成熟阶段茶树菇杂多糖的动态演变
茶树菇水提杂多糖（ACPMs）的得率在成熟过程中显著降低，开伞期仅为2.2%。但ACPMs的糖醛酸和蛋白质含量显著增加，开伞期分别可达6.4%和6.5%。中性糖含量则先升高后降低，在成熟期达到最高。综合上述分析结果表明，茶树菇水提杂聚糖在成熟过程中持续降低，揭示转潮期为杂聚糖制备的最佳采收期。四个阶段的ACPMs均含有较宽的分子量分布，且在不同阶段无显著差异，表明ACPMs可能是混合物。此外，四个阶段ACPMs均显示出相同的官能团和糖苷键组成，揭示其可能具有相似的结构特征。表 不同发育阶段ACPMs的得率、化学组成和单糖组成a
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图 不同成熟阶段茶树菇外观形态及不同阶段ACPMs的HPGPC、FT-IR和糖苷键。(A) 茶树菇外观形态；(B) ACPMs的HPGPC；(C) ACPMs的FT-IR；(D) ACPMs的糖苷键。
3、纯化多糖基本理化的动态演变
每个成熟阶段纯化后均可得六个多糖组分，其中ACPM-Et30的得率最高。此外，ACPM-EtSn在不同阶段均含有较低的中性糖和糖醛酸含量，而其他五种纯化多糖主要由大量中性糖（42.2-76.0%）和少量糖醛酸（1.5-14.5%）、蛋白质（0.7-7.5%）组成。四个阶段中ACPM-Et30、ACPM-Et60和ACPM-Et80均以葡萄糖为主（48.9-69.1%）。但ACPM-Et50-II中的葡萄糖随着茶树菇成熟显著下降，半乳糖和岩藻糖则明显增加，故半乳糖（41.1%）为4-ACPM-Et50-II的主要单糖。而ACPM-Et50-I中仅包括较高的半乳糖（70.7-72.3%）和较低的岩藻糖（24.7-25.4%）、葡萄糖（2.4-4.1%）。总体而言，虽然同一时期不同纯化组分的单糖组成具有明显差异，但只有ACPM-Et50-II在四个不同时期中呈现出动态演变。ACPM-Et30和ACPM-EtSn在不同成熟阶段呈现出较宽的分子量分布，表明它们为不均一组分。然而，其他四个组分在不同阶段均表现出较好的均一性。其中，ACPM-Et50-I和ACPM-Et50-II的相对重均分子量分别为＞1000 kDa和9 kDa。ACPM-Et60和ACPM-Et80的相对重均分子量在前三个阶段分别为8 kDa和4 kDa，而在开伞阶段有所降低，分别为7 kDa和3 kDa。图 不同成熟阶段茶树菇水提杂聚糖及其纯化多糖的制备
图 不同成熟阶段ACPMs纯化多糖的HPGPC
4、纯化多糖结构特征的动态演变
ACPM-Et50-I在四个阶段中具有相同的糖苷键及相似的比例，结合其单糖结果表明其可能是支链型的杂半乳聚糖，主链为→6)-α-D-Galp-(1→，在O-2的位置上有分支，侧链为L-Fucp-(1→和D-Galp-(1→。而ACPM-Et60和ACPM-Et80可能为支链型的杂葡聚糖，主链为→6)-β-D-Glcp-(1→。然而，ACPM-Et50-II中的糖苷键比例在成熟过程中发生了显著变化，其→6)-D-Glcp-(1→随着茶树菇的成熟逐渐减少，而→6)-D-Galp-(1→显著增加。这导致ACPM-Et50-II在开伞时期可被归属于杂半乳聚糖型。综上，ACPM-Et50-I、ACPM-Et60和ACPM-Et80在茶树菇生长发育过程中具有相似的结构特征和保守的多糖骨架，而ACPM-Et50-II则表现出结构的差异和进化特征。图 不同成熟阶段ACPMs纯化多糖的糖苷键连接类型ACPM-Et50-II在转潮期为葡糖醛酸岩藻半乳葡聚糖，而在开伞时期被鉴定为葡糖醛酸岩藻葡半乳聚糖。它们的主链均由→6)-β-D-Glcp-(1→、→3,6)-β-D-Glcp-(1→、→4)-β-D-GlcAp-(1→、→6)-α-D-Galp-(1→和→2,6)-α-D-Galp-(1→组成，比例分别为3:1:1:1:1和2:1:1:3:2，侧链为α-L-Fucp-(1→，β-D-Glcp-(1→或→3)-β-D-Glcp-(1→。这是首次在茶树菇中发现葡糖醛酸岩藻半乳葡聚糖，并揭示了其在生长过程中的动态演变特征。
图 1-ACPM-Et50-II的一维和二维核磁图谱。（A）COSY相关谱；（B）HSQC相关谱；（C）NOESY相关谱；（D）TOCSY相关谱；（E）HMBC相关谱；（F）暂定的1-ACPM-Et50-II的重复单元。图 基于糖苷键和NMR的四个成熟阶段中ACPM-Et50-II的重塑
结论和展望
茶树菇水提杂聚糖在四个成熟阶段具有相似的结构特征，但其产量显著下降。各阶段ACPMs均包括四种均一性水溶性杂聚糖。其中，ACPM-Et50-I、ACPM-Et60和ACPM-Et80的化学成分、单糖组成和结构特征在四个阶段均无明显变化。ACPM-Et50-I被鉴定为支链型的杂半乳糖，而ACPM-Et60和ACPM-Et80则为具有分支的杂葡聚糖。然而，由于→6)-α-D-Galp-(1→的显著增加，ACPM-Et50-II的结构在转潮期为葡糖醛酸岩藻半乳葡聚糖，而在开伞时期被鉴定为葡糖醛酸岩藻葡半乳聚糖。总体而言，尽管大多数茶树菇杂聚糖在成熟过程中的结构骨架相似，但部分杂聚糖的分布仍然存在差异。该研究首次报道了葡糖醛酸岩藻半乳葡聚糖在茶树菇生长过程中的动态演变特征，为茶树菇在食品和生物医药行业的进一步开发和应用提供了有价值的参考。原文链接
https://doi.org/10.1016/j.carbpol.2024.122235
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