新琼寡糖作为一种功能性低聚糖,具有多种生物学活性,包括:抗氧化、减肥降脂、治疗糖尿病、抗炎和抗肿瘤等,是天然产物开发研究的热点之一。本文采用需钠弧菌(HJPHYXJ-1)发酵产β-琼胶酶,并降解琼脂制备新琼寡糖,经纯化获得高纯度的新琼寡糖并研究其体外抗氧化、体内降血糖和调节肠道菌群的活性。取得的主要研究结果如下:(1)需钠弧菌发酵产酶条件优化及新琼寡糖的制备。为得到高酶活和高产量的β-琼胶酶,采用5 L发酵罐对需钠弧菌发酵产酶的条件进行考察,结果表明:温度30℃,pH 7.5,接种龄8 h,接种量10%,溶氧量30%为最适产酶条件,酶活力最大可达376.7 U/mg;在75 L和200 L发酵罐进行进一步放大产酶实验,酶活力分别可达366.1 U/mg和362.6 U/mg,基本无放大效应。利用纯化的β-琼胶酶降解琼脂制备新琼寡糖,经HPLC检测发现:酶解产物主要为聚合度2-12的新琼寡糖,且控制酶解时间可以获得不同聚合物组成的酶解产物。(2)新琼寡糖的分离纯化和结构分析。采用超滤、纳滤及及凝胶排阻色谱Bio-Gel P2对新琼寡糖进行分离纯化,利用TLC和HPLC进行分析,初步确定为聚合度2-12的六种新琼寡糖单体,其纯度分别为99.3%、98.9%、98.0%、97.6%、97.3%和97.4%;采用FTIR、MS和NMR对各单体进行官能团、分子量与结构分析,证明分离纯化得到的六种单体分别为新琼二糖、新琼四糖、新琼六糖、新琼八糖、新琼十糖和新琼十二糖。(3)新琼寡糖体外抗氧化活性研究。采用H2O2处理HepG2细胞建立氧化损伤模型,通过MTT测定结果可知新琼四糖对HepG2细胞的保护效果比其他新琼寡糖单体好,因此选用新琼四糖进行抗氧化实验研究,结果表明,新琼四糖对H2O2造成的活性氧清除效果明显,使抗氧化酶CAT、GSH-Px和SOD活性增强,呈剂量依赖性;新琼四糖可以增强细胞核内Nrf2,HO-1和NQO1蛋白表达量。(4)新琼寡糖对糖尿病小鼠降血糖作用研究。通过高脂饮食和四氧嘧啶构建T2DM小鼠模型,探究新琼寡糖对T2DM小鼠的作用。结果表明:新琼寡糖显著降低糖尿病小鼠血糖浓度,改善血清脂质水平,同时提高GSH-Px与SOD水平和降低肝脏中MDA水平;由HE染色可知,新琼寡糖改善高脂饮食引起的大泡脂肪变性和肝细胞肿胀,增加胰岛细胞的数量;新琼寡糖通过调控肝脏中p-ERK1/2,p-JNK,NQO1,HO-1和PPARγ的表达从而达到保护肝脏的作用。(5)新琼寡糖对高脂饮食小鼠糖脂代谢和肠道菌群的影响。采用新琼寡糖对高脂饮食小鼠进行膳食干预,研究新琼寡糖改善肠道菌群的机制。结果表明:新琼寡糖改善高脂饮食小鼠血清血脂异常情况,促进肝脏和脂肪组织的脂质代谢,增强肝脏抗氧化酶SOD、CAT、GSH-Px的含量和减少MDA含量达到保肝效果,同时调控肝脏中PPARα、PPARγ、CPT-1、FAS、SREBP-1c和LXRα的基因表达;降低血清促炎因子LPS、TNF-α、IL-6和IL-1β的含量达到改变小鼠肠道菌群多样性,从而在不同程度上重塑了肠道菌群稳态。