冬虫夏草(Cordyceps sinensis(Berk.)Sace.)是我国一种珍贵的药食两用真菌,具有广泛的生理活性和独特的药用价值,其含有多种活性成分,如多糖、氨基酸、蛋白质、核苷类、虫草酸等。由于天然冬虫夏草的生长环境特殊,每年产量有限,无法满足日益增长的市场需求,因此,国内外众多研究机构从野生冬虫夏草中分离出菌株,然后结合固液态发酵技术从而获得相应的发酵菌丝体和发酵产物。但是这些发酵菌丝体是否与天然冬虫夏草具有相似的化学组成,是否保持相似的生物活性不得而知。因此,本文综合采用多种化学和现代仪器分析方法对天然冬虫夏草和发酵虫草菌粉的化学组成和活性成分含量(包括水分、灰分、脂肪、多糖、虫草酸和核苷类物质含量,以及氨基酸组成、脂肪酸组成和矿物元素组成)进行了系统且全面的分析和比较。其次,分别提取和纯化出天然冬虫夏草和发酵虫草菌粉的多糖成分,通过对其理化性质和化学结构进行深入分析,为冬虫夏草多糖构效关系的研究奠定理论基础。现将主要研究结果归纳如下:1.天然冬虫夏草和发酵虫草菌粉中最主要的氨基酸为谷氨酸,并且发酵虫草菌粉中的必需氨基酸比例较高。天然冬虫夏草主要脂肪酸是油酸(>50%),而发酵虫草菌粉的则为亚油酸(42.67%)。除了Cr、Mo、Sn、V和Cd,其他无机元素在天然冬虫夏草和发酵虫草菌粉中的含量具有显著性差异。发酵虫草菌粉多糖含量最高(10.43%),虫草酸含量最低(4.75%)。此外,发酵虫草菌粉中腺嘌呤和腺苷分别为0.5和2.61 mg/g,均显著高于天然冬虫夏草,两者鸟苷含量无显著性差异,且均未检测到虫草素。发酵虫草菌粉的水提物具有较好的DPPH、羟自由基清除能力和还原能力。2.干燥处理和贮存过程对天然冬虫夏草氨基酸组成和脂肪酸组成无明显影响。长时间贮存会导致海藻糖和虫草酸含量均显著增加,但是对多糖含量无显著影响,而干燥处理导致海藻糖含量显著增加,多糖含量显著降低,但是对虫草酸含量无显著影响。新鲜样品中鸟苷、尿苷、次黄嘌呤和腺嘌呤含量均最高,但是干燥处理和贮存过程会导致腺苷含量显著增加。3.不同产地天然冬虫夏草水提多糖化学结构类似,但是与发酵虫草菌粉多糖相比差异显著。主要包括:a)天然冬虫夏草水提多糖以分子量为960 kDa左右的高分子量组分为主(>60%),而发酵虫草菌粉多糖则主要由分子量为28 kDa左右相对低的组分组成;b)天然冬虫夏草多糖主要由葡萄糖组成,含有少量的半乳糖和甘露糖,而发酵虫草菌粉主要由葡萄糖、半乳糖和甘露糖组成,还有少量的阿拉伯糖和半乳糖醛酸;c)天然冬虫夏草多糖的主链主要由1,4-linked Glcp组成,C-6为主要分支点,而发酵虫草菌粉多糖的糖苷键组成复杂,主要的糖残基为1,4-linked Galp和1,4-linked Glcp。天然冬虫夏草和发酵虫草菌粉多糖均具有清除DPPH和羟自由基的能力,以及铁离子还原能力,这可能是由于酚类物质、氨基酸等多个因素共同作用的结果。4.采用单糖组成、甲基化及气质联用仪(GC-MS)分析、特异性糖苷酶水解结合基质辅助激光解吸飞行时间质谱仪(MALDI-TOF)分析和一维和二维核磁共振波谱(1D/2D NMR)技术对天然冬虫夏草水提多糖NCSP-50的化学结构进行表征。NCSP-50为α-(1→4)-葡聚糖,分支在C-6位,分子量为9.76×105 Da,推断其重复结构单元如下:此外,通过体外RAW 264.7细胞免疫实验证明了NCSP-50是一种与淀粉类多糖不同的,具有显著免疫调节作用的活性多糖。5.采用部分酸水解、甲基化及GC-MS分析和1D/2D NMR对天然冬虫夏草碱提低分子量多糖组分ANCSP-S50(7207 Da)的化学结构进行表征。该多糖组分为一种新颖的α-(1→6)-半乳甘露聚糖,主要由甘露聚糖主链和半乳呋喃糖短链两部分组成,其中半乳呋喃糖链由β-(1→5)-Galf和β-(1→6)-Galf交替连接或β-(1→6)-Galf残基连接至甘露糖残基的O-2和O-4,端基为β-T-Galf。甘露聚糖部分是以α-(1→6)-甘露糖残基线性连接,在O-2和O-4位有分支,其中O-2与α-(1→2)-甘露糖残基或半乳呋喃糖链相连,O-4与半乳呋喃糖链相连。由此推断出这种半乳甘露聚糖的可能结构如下:6.通过甲基化结合GC-MS分析和1D/2D NMR对天然冬虫夏草碱提高分子量多糖高分子量组分ANCSP-50的化学结构进行分析。结果表明:ANCSP-50是一种β-(1→3)-葡聚糖,在葡萄糖的C-6位置分支,分子量为4.77×105 Da,特性粘度[η]为2.80 dL/g,推断可能的结构如下:采用动态光散射(DLS)和静态光散射(SLS),结合高分子稀溶液理论对该多糖在不同溶液体系下(0.5 M NaOH和DMSO溶液)的构象特征进行探讨,结果显示ANCSP-50在0.5 M Na OH溶液中的Mw、Rg和A2分别为424 kDa、17.3 nm、5.0×10-3 cm3 mol/g2,而在DMSO中分别为2200 kDa、56.7 nm、1.79×10-5 cm3 mol/g2。ANCSP-50在0.5 M NaOH溶液中的Rh为27.9 nm,而在DMSO中形成大的聚集体,表明多糖在0.5 M NaOH溶液可以消除聚集体的形成,得到单分子分布溶液且呈现超支化链构象。7.单糖组成、甲基化结合GC-MS分析和1D/2D NMR分析表明发酵虫草菌粉多糖是一种主要由葡萄糖、半乳糖和甘露糖组成结构复杂的高分子。因此,在凝胶柱分离的基础上,继续用离子交换柱层析,通过不同浓度Na Cl洗脱,得到的主要组分CSP2-F0.05,继续对其进行深入分析,从而获得几个可能的连接片段,结果如下,综上,本文较为系统的比较了天然冬虫夏草和发酵虫草菌粉两种不同来源冬虫夏草的化学组成和活性成分含量及其水提物的体外抗氧化活性,同时对其不同多糖组分的化学结构进行解析。结果显示不同来源冬虫夏草的化学成分含量差异明显,尤其是多糖、虫草酸、腺苷、腺嘌呤等有效成分含量,天然冬虫夏草多糖主要包括α-(1→4)-葡聚糖(NCSP-50),β-(1→3)-葡聚糖(ANCSP-S50)和α-(1→6)-半乳甘露聚糖(ANCSP-50),而发酵虫草菌粉多糖组成复杂,是一种含有半乳糖、葡萄糖和甘露糖的杂多糖。