不同发育阶段茶树菇水提液中α-葡聚糖的动态变化及其结构特征

茶树菇（Agrocybe cylindracea）是我国著名的食药用菌，口感独特、风味突出并富含多种营养活性成分，在市场上广受欢迎。多糖作为茶树菇子实体的主要活性成分，受到高度重视，但相关研究主要集中在成熟期子实体中多糖的结构鉴定和生物活性评价上，在其发育过程中多糖的变化尚不明确，这极大地阻碍了茶树菇多糖的进一步开发和应用。

南昌大学聂少平教授、殷军艺研究员团队在国际期刊International Journal of Biological Macromolecules（7.7/Q1）发表了题为“Dynamics of α-glucan from Agrocybe cylindracea water extract at different developmental stages and its structure characteristics”的研究性论文。该研究以不同发育阶段的茶树菇子实体为对象，通过甲基化、核磁等手段探究了生长过程中茶树菇多糖的动态变化及其结构特征。

为了全面探讨茶树菇水提物多糖（SACPs）在生长过程中的变化规律，研究人员对其四个发育时期的多糖理化性质和结构特性进行了比较和讨论。化学成分分析表明，4个时期的SACPs主要含有中性糖（44.2-77.2%）、糖醛酸（4.5-5.8%）和蛋白质（3.4-4.6%）。其中，SACPs的糖醛酸和蛋白质含量在这四个阶段中均无明显变化，而中性糖在开伞期则显著增加。SACPs的α-葡聚糖含量在这个时期也急剧增加。前三个时期含量分别为4.8%、7.5%和6.5 %，但开伞期后可达到44.4 %。开伞期水提物多糖（SACP-4）的得率最高（8.5 %）、中性糖（77.2 %）和α-葡聚糖（44.4 %）。综上所述，多糖在开伞期显著增加，而增加的多糖可能与α-葡聚糖呈显著的正相关。因此，后续的分析主要集中在α-葡聚糖的变化上。

不同发育时期的SACPs的分子量分布都较宽，主要由4个不同比例的峰组成，分别命名为Peak-1，2，3，4。随着子实体的发育，SACPs的大分子Peak-1呈上升趋势，而小分子Peak-3和Peak-4呈下降趋势。因此，在SACP-4中，Peak-1占优势（55.8 %），而在SACP-1、SACP-2和SACP-3中，Peak-3占优势（38.6~45.9%）。这一趋势与SACP内α-葡聚糖含量的变化相一致，表明积累的Peak-1可能是α-葡聚糖的分子量。  

表1 不同发育阶段SACPs的得率、化学组成和单糖组成

图1 不同发育阶段SACPs的HPGPC。

（A）SACPs的HPGPC；(B) HPGPC中不同峰比例。

利用红外光谱分析，与其他三个时期相比开伞期多糖（SACP-4）具有明显的α构型信号，表明α-构型的多糖在开伞时期显著增加，这与化学成分中α-葡聚糖的变化趋势一致。其中，SACP-1、SACP-2和SACP-3具有相似的糖苷键比例，相比之下，→4)-Glcp-(1→在开伞期显著增加达到46.9 %，推测→4)-Glcp-(1→很可能是其α-葡聚糖的主要糖残基。SACPs在四个阶段的1H和13C NMR谱表明SACPs可能是混合多糖。然而，尽管SACPs包含多个质子信号，但→4)-α-Glcp-(1→/→4,6)-α-Glcp-(1→的共振有明显的变化。这主要反映在该信号的显著增加上，与甲基化分析的结果一致。

图2 不同发育阶段的SACPs的糖基链、1H和13C NMR谱。

(A)SACPs的糖基链比例。 (B) SACPs的1H NMR谱。(C) SACPs的13C NMR谱。

通过I2-KI染色试验检测淀粉和糖原等α-(1→4)-葡聚糖，与对照组相比，SACP-1、SACP-2和SACP-3的颜色稍暗，说明复合物与这些SACPs之间的相互作用较弱。而SACP-4的颜色由浅黄色变为红棕色，表明其与碘-碘化物配合物有很强的相互作用。说明SACP-4可能含有一种葡萄糖聚合物（糖原）。

采用透射电镜观察揭示了SACPs中α-葡聚糖是一种葡萄糖聚合物（糖原），具有典型的糖原颗粒形貌。此外，该糖原具有良好的均一性，相对重均分子量为1375 kDa。糖原核磁图谱分析结果表明茶树菇糖原的主链为α-(1→4)-Glcp残基，由α-(1→4)-Glcp和α-(1→4,6)-Glcp残基以5:1的比例组成的支链葡聚糖，其侧链为α-D-Glcp残基残基。首次证实了茶树菇中糖原的存在。

图3（A）KI溶液、天然淀粉、不同发育阶段SACPs和α-葡聚糖的I2-KI染色；（B）α-葡聚糖的TEM图像。

图4茶树菇糖原的一维和二维核磁图谱

糖原是细胞中葡萄糖的主要储存形式，对能量供应和碳水化合物代谢至关重要。它的含量在不同条件中会强烈而快速地变化，但揭示糖原变化的机制仍然是一个挑战。值得注意的是，不同真菌的多糖含量随着生长阶段的变化而呈现出不同的趋势。本研究表明，茶树菇水提物中的多糖在生长过程中显著增加。相反，草菇的多糖在卵形期显著增加，但在伸长期和成熟期减少。该研究有助于我们了解多糖在真菌生长过程中的变化规律和结构特征，为大规模制备多糖和食用菌多糖的开发提供理论基础。