Ziel ist die Optimierung der Extraktionsmethode für Rüben-Polysaccharidkomponenten, die Analyse und Bewertung der Primärstruktur der isolierten und gereinigten Rüben-Polysaccharidkomponente (BP-1) sowie deren blutzuckersenkende Wirkung bei diabetischen Zebrafischen. Die Methode verwendet die Ausbeute an Rüben-Polysacchariden als Bewertungsindikator, eine halb-biomimetische Extraktionsmethode wird eingesetzt, wobei mittels Einzelfaktor- und Box-Behnken-Response-Methoden 3 Faktoren – Rohstoff-Flüssigkeits-Verhältnis, Extraktionszeit und Extraktionstemperatur – untersucht und der Extraktionsprozess optimiert werden. Die Trennung und Reinigung von BP-1 erfolgt mittels Sevage-Methode und DEAE-52 Zellulose-Säule. Die Reinheit, Monosaccharid-Zusammensetzung, Dreifachhelix-Struktur und Funktionalgruppen des Rüben-Polysaccharids werden mittels UV-Visible Spektroskopie (UV), Gaschromatographie-Massenspektrometrie (GC-MS), Kongorot-Test und Fourier-Transform-Infrarot-Spektroskopie (FT-IR) bestimmt; die Mikrostruktur wird durch Rasterelektronenmikroskopie (SEM) und Rasterkraftmikroskopie (AFM) beobachtet. Zebrafische wurden in Kontrollgruppe, BP-1-1, BP-1-10, BP-1-50, BP-1-200 und BP-1-1000 Gruppen eingeteilt, denen jeweils BP-1-Lösungen in Konzentrationen von 1, 10, 50, 200 und 1000 mg·L^-1 im E3-Medium zugegeben wurden. Es wurde ein 96-stündiges Expositionsexperiment an Embryonen durchgeführt, um die Auswirkungen von BP-1 auf Phänotyp, Überlebensrate, Missbildungsrate und Herzfrequenz zu bewerten und die maximale Toleranzkonzentration von BP-1 bei Zebrafischen zu bestimmen. Versuchstiere wurden zufällig in Kontrollgruppe, Modellgruppe, BP-1-10 Gruppe (10 mg·L^-1), BP-1-50 Gruppe (50 mg·L^-1), BP-1-200 Gruppe (200 mg·L^-1) eingeteilt. Die Kontrollgruppe wurde in E3-Medium kultiviert, Modell- und Verabreichungsgruppen wurden durch 10 g·L^-1 Glukose und 500 µmol·L^-1 Tetrazol induziert, um ein Diabetesmodell bei 4 dpf Zebrafischembryonen zu erstellen. Die Verabreichungsgruppen erhielten jeweils entsprechende Dosen von BP-1-Lösung, Kontroll- und Modellgruppen wurden mit gleichem Volumen physiologischer Kochsalzlösung behandelt. Die Glukose- und Insulin (INS)-Gehalte wurden mittels Enzymgekoppeltem Immunadsorptionstest (ELISA) gemessen, der Einfluss auf die Leber wurde durch Hämatoxylin-Eosin (HE)-gewebshistologische Schnitte untersucht, die mRNA-Expressionslevels von Glucagon, Insulin (Insa) und Phosphoenolpyruvat-Carboxykinase 1 (PCK1) wurden mittels Echtzeit-PCR analysiert. Ergebnisse: Optimale Extraktionsbedingungen wurden auf ein Rohstoff-Flüssigkeits-Verhältnis von 1:40 (g·mL^-1), Extraktionszeit 66 min, Extraktionstemperatur 79 ℃ festgelegt, mit einem Rüben-Polysaccharid-Ausbeute von (10,34±0,96)%. UV-Analyse zeigte, dass BP-1 keine Proteine und Nukleinsäuren enthält; GC-MS-Analyse ergab, dass BP-1 aus sechs Monosacchariden besteht: Arabinose, Rhamnose, Ribose, Mannose, Galactose und Glukose. Kongorot-Test zeigte, dass die Molekülkonformation keine dreifache Helixstruktur hat; FT-IR-Analyse zeigte das Vorhandensein von α-glykosidischen Bindungen und Uronssäuren; SEM-Analyse zeigte eine unregelmäßige blattartige Struktur mit glatter Oberfläche; AFM-Analyse zeigte, dass die Aggregatstruktur vermutlich durch das Verwickeln der Molekülketten und intermolekulare Wasserstoffbrückenbindungen gebildet wird. Die maximale tolerierbare Massenkonzentration von BP-1 für 96 h Zebrafischexposition wurde auf 200 mg·L^-1 bestimmt. Die pharmakologischen Ergebnisse zeigten im Vergleich zur Kontrollgruppe eine signifikante Erhöhung des Glukosegehalts und eine signifikante Verringerung des INS-Gehalts in der Modellgruppe (P<0,01); im Vergleich zur Modellgruppe konnte BP-1-50 den Glukosespiegel deutlich senken und den INS-Spiegel deutlich erhöhen (P<0,05). Die histopathologische Beobachtung der Leber zeigte, dass BP-1 in allen Dosierungen eine reparierende Wirkung auf geschädigtes Lebergewebe hat, die Leberstruktur in der BP-1-200 Gruppe ist nahezu normal mit prallen Leberzellen. Real-time PCR-Ergebnisse zeigten im Vergleich zur Kontrollgruppe eine signifikante Hochregulierung von Glucagon und PCK1 mRNA und eine signifikante Herunterregulierung von Insa mRNA in der Modellgruppe (P<0,01); im Vergleich zur Modellgruppe zeigten BP-1-50 und BP-1-200 Gruppen eine signifikante Herunterregulierung von Glucagon und PCK1 mRNA sowie eine signifikante Hochregulierung von Insa mRNA (P<0,01). Fazit: Die halb-biomimetische Extraktionsmethode liefert eine hohe Ausbeute von Rübenpolysacchariden bei einfacher Bedienung und niedrigen Kosten, geeignet für die industrielle Massenproduktion. Die BP-1-Komponente besteht aus sechs Monosacchariden, enthält α-glykosidische Bindungen und Uronssäuren, besitzt eine blutzuckersenkende Aktivität und zeigt einen gewissen schützenden Effekt auf die Leber im Tetrazol-induzierten Diabetesmodell von Zebrafischen.

Rübenpolysaccharide; halb-biomimetische Extraktionsmethode; Strukturelle Charakterisierung; blutzuckersenkende Aktivität; Prozessoptimierung; Diabetes