【摘要】：葡甘露聚糖(Glucomannans,GMs)是一類結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單而分布非常廣泛的多糖類化合物,魔芋、蘆薈和鐵皮石斛是其重要來(lái)源。諸多研究發(fā)現(xiàn)上述三種不同植物來(lái)源的GMs雖屬同一結(jié)構(gòu)類型,但是在結(jié)構(gòu)特征方面卻存在較大的差異�；诒緦�(shí)驗(yàn)室前期對(duì)鐵皮石斛和蘆薈凝膠GMs的研究,本論文主要分析了魔芋和蘆薈GMs的結(jié)構(gòu)特征。然后測(cè)定了魔芋、蘆薈和鐵皮石斛GMs的溶液性質(zhì)、固體形貌、部分理化性質(zhì)和腸道酵解特征。主要研究?jī)?nèi)容和結(jié)果如下:(1)制備了四種魔芋多糖并進(jìn)行了結(jié)構(gòu)分析。采用水提醇沉、酶法除雜、酸性乙醇沉淀、冷凍干燥等工藝獲得四種不同魔芋來(lái)源的多糖組分,依次命名為KGM(來(lái)源于花魔芋)、AGM(來(lái)源于白魔芋)、MGM和BGM(來(lái)源于兩種野生型珠芽魔芋)。四種魔芋多糖含有約90%中性糖、11%水分和1%~2%灰分,不含糖醛酸和蛋白質(zhì),乙�；〈葹�0.78~1.25。四種魔芋多糖主要含甘露糖和葡萄糖,兩者比值(M/G)依次為1.41(KGM)、1.41(AGM)、1.21(MGM)和1.58(BGM)。四種魔芋多糖的相對(duì)分子質(zhì)量大小順序?yàn)?KGMAGMMGMBGM。結(jié)構(gòu)分析表明它們是一類乙�；�-(1→4)-葡甘露聚糖,在甘露糖殘基的O-2,6位或者葡萄糖殘基的O-3,6位存在少量支鏈。乙�；〈稽c(diǎn)主要在甘露糖殘基的O-2和O-3位。(2)分離獲得了三個(gè)蘆薈鮮葉表皮多糖組分并鑒定了結(jié)構(gòu)。采用水提醇沉法結(jié)合硫酸銨分級(jí)沉淀法,從庫(kù)拉索蘆薈鮮葉表皮中獲得ASP-4N、ASP-6N和ASP-8N三個(gè)多糖組分�；瘜W(xué)組成分析表明三個(gè)多糖樣品由74%~79%的中性糖、少量糖醛酸與蛋白質(zhì)組成。高效凝膠滲透色譜測(cè)定結(jié)果表明三者分子量分布均一,它們的相對(duì)分子質(zhì)量依次為339、130和67.6 kDa。離子色譜數(shù)據(jù)顯示它們主要由甘露糖和葡萄糖組成,M/G值依次為19.13、8.97和2.96。甲基化與核磁結(jié)果表明三個(gè)多糖組分均為高度乙�；木�性β-(1→4)-葡甘露聚糖,主鏈上同時(shí)混有少量β-(1→3)-連接的甘露糖殘基。核磁數(shù)據(jù)也表明三個(gè)組分的乙�；饕植荚谥麈湨�-(1→4)-甘露糖殘基的O-2、O-3和(或)O-6位,并且存在單取代、雙取代和三取代等多種取代形式。(3)解析了蘆薈鮮葉凝膠多糖的精細(xì)結(jié)構(gòu)特征。對(duì)蘆薈鮮葉凝膠多糖(AGP_(40))進(jìn)行逐級(jí)酸水解和甘露聚糖酶水解,得到酸水解樣品(PAH-1、PAH-2和PAH-3)和酶解樣品(AGP_(40)-EH)。甲基化和核磁技術(shù)分析AGP_(40)及其水解樣的糖苷鍵類型的結(jié)果證實(shí),AGP_(40)是高度乙�；木�性β-(1→4)-葡甘露聚糖,有少量支鏈分布在主鏈β-(1→4)-甘露糖殘基的O-6位。在主鏈上還混有少量β-(1→3)-甘露糖殘基和β-(1→4)-葡萄糖殘基。與蘆薈表皮多糖類似,乙�；远喾N取代形式分布在β-(1→4)-甘露糖殘基的O-2、O-3和(或)O-6位。(4)測(cè)定了四種魔芋GMs的溶液性質(zhì)、流變性質(zhì)和微觀結(jié)構(gòu)。采用烏氏黏度計(jì)測(cè)定魔芋GMs的特性黏度,高效尺寸排阻色譜法結(jié)合光散射技術(shù)(HPSEC-MALLS)測(cè)定它們的重均分子質(zhì)量、均方根旋轉(zhuǎn)半徑和流體力學(xué)半徑等構(gòu)象參數(shù)。結(jié)果發(fā)現(xiàn)四種魔芋GMs特性黏度的大小與它們的分子質(zhì)量成正比。HPSEC數(shù)據(jù)分析表明四種魔芋多糖在0.1 M硝酸鈉溶液中表現(xiàn)為無(wú)規(guī)卷曲構(gòu)象,同時(shí)存在少部分聚集體。經(jīng)Random flight模型和蠕蟲(chóng)狀鏈模型擬合,計(jì)算出它們的持續(xù)鏈長(zhǎng)分別為5~8 nm和8~10 nm。流變數(shù)據(jù)表明四種魔芋多糖均表現(xiàn)出假塑性流體。在動(dòng)態(tài)振蕩測(cè)試條件下,MGM和BGM的儲(chǔ)能模量與損耗模量隨頻率變化的曲線存在明顯的交點(diǎn)(交點(diǎn)的頻率分別為3.2和2.0 Hz)。四種魔芋多糖以線狀、球體和片狀等狀態(tài)存在。(5)分析了鐵皮石斛多糖與蘆薈多糖的溶液性質(zhì)和固體形貌。烏氏黏度計(jì)與HPSEC測(cè)定結(jié)果表明蘆薈多糖的特性黏度也與分子質(zhì)量呈明顯的正相關(guān)關(guān)系,即分子質(zhì)量越大對(duì)應(yīng)的特性黏度越大。然而,鐵皮石斛多糖DOP的特性黏度不遵循上述規(guī)律,說(shuō)明GMs的特性黏度可能不止與分子質(zhì)量相關(guān),也受乙�；〈群蛦翁墙M成等其他結(jié)構(gòu)因子的影響。HPSEC-MALLS數(shù)據(jù)分析發(fā)現(xiàn)四種蘆薈多糖和DOP主要為無(wú)規(guī)卷曲構(gòu)象,它們的分子多為柔順鏈。電鏡下觀察到幾種GMs的分子呈現(xiàn)粗細(xì)不一的纖維狀和大小不一的不規(guī)則球體等多種形態(tài)。(6)對(duì)KGM、DOP和四種蘆薈多糖的化學(xué)組成和結(jié)構(gòu)信息進(jìn)行了歸納總結(jié)。六種GMs的結(jié)構(gòu)區(qū)別主要反映在單糖組成、分子質(zhì)量和乙�；〈热齻�(gè)方面。對(duì)六個(gè)多糖組分的吸水能力、溶解性、脂肪吸收能力、ζ-電位和表觀黏度進(jìn)行了測(cè)定與比較,結(jié)果顯示分子質(zhì)量與吸水能力、溶解性和黏度具有較大的關(guān)聯(lián)。乙�；〈扰cζ-電位具有較為明顯的正相關(guān)關(guān)系,但同時(shí)單糖組成和分子質(zhì)量也對(duì)GMs的ζ-電位大小起到一定的作用。GMs的脂肪吸收能力由多個(gè)結(jié)構(gòu)因素共同決定。根據(jù)以上結(jié)果推斷GMs的分子質(zhì)量、乙�；〈群蛦翁墙M成共同影響其理化性質(zhì)。(7)比較了KGM、DOP和四種蘆薈多糖在正常昆明小鼠腸道中的酵解特征。連續(xù)進(jìn)行GMs膳食補(bǔ)充14天后,比較不同組別小鼠的生長(zhǎng)情況,收集血清生化指標(biāo),測(cè)定盲腸內(nèi)容物、結(jié)腸內(nèi)容物和糞便(第7天和第14天收集)中短鏈脂肪酸(SCFAs)的濃度。結(jié)果顯示,膳食補(bǔ)充GMs不會(huì)影響小鼠的正常生長(zhǎng)。與正常組相比,僅部分生化指標(biāo)在正常范圍內(nèi)有一定的波動(dòng)。GMs在腸道中發(fā)酵后,短鏈脂肪酸水平發(fā)生明顯的變化。KGM和DOP顯著促進(jìn)了盲腸內(nèi)容物、結(jié)腸內(nèi)容物和糞便中SCFAs的產(chǎn)生。蘆薈葉表皮GMs主要影響結(jié)腸部位SCFAs的水平。數(shù)據(jù)分析顯示分子質(zhì)量和乙�；〈軌蛘虼龠M(jìn)GMs在腸道中發(fā)酵產(chǎn)SCFAs,M/G比值則呈相反的趨勢(shì)。腸道SCFAs水平的升高表明幾種GMs具有促進(jìn)腸道健康的功能。綜上,本論文確定了魔芋和蘆薈多糖均為具有乙�；〈摩�-(1→4)-葡甘露聚糖,僅含少量(或不含)支鏈。乙�；〈饕l(fā)生在主鏈甘露糖殘基的O-2、O-3和(或)O-6位。結(jié)構(gòu)上,幾種GMs在分子質(zhì)量、M/G比值、乙�；〈热齻�(gè)方面表現(xiàn)出較大差異�？傮w而言,魔芋多糖分子質(zhì)量最高但M/G比值最低,蘆薈多糖乙�；孔罡�,鐵皮石斛多糖的乙�；孔畹投肿淤|(zhì)量和M/G比值處于中等水平。幾種GMs在0.1 M NaNO_3溶液中均以無(wú)規(guī)卷曲構(gòu)象為主,且具有線狀、薄片狀和球體等多種固體形貌特征。結(jié)構(gòu)特性的不同導(dǎo)致了不同來(lái)源GMs的理化性質(zhì)和腸道酵解特征的不同。
【圖文】：

本論文的研究思路圖

第 2 章 魔芋葡甘露聚糖的制備及結(jié)構(gòu)解析溶物，，然后依次加入熱穩(wěn)定性 -淀粉酶和木瓜蛋白酶以除去淀粉和蛋魔芋多糖的分子質(zhì)量分布如圖 2.1 所示。根據(jù)所用葡聚糖標(biāo)準(zhǔn)品的分 相 對(duì) 保 留 時(shí) 間 繪 制 標(biāo) 準(zhǔn) 曲 線 ， 得 方 程 ：Kav=-0.2885LogMw+=0.9937）。根據(jù)保留時(shí)間計(jì)算，發(fā)現(xiàn) KGM、AGM、MGM 和 BGM 的質(zhì)量逐漸增加，依次為 919、1,110、2,120 和 2,400 kDa。本試驗(yàn)所獲多糖樣品的分子質(zhì)量與文獻(xiàn)報(bào)道的疣柄魔芋（A. paeoniifolius）、東京.tonkinensis）[113]、桂平魔芋（A.guripingensis）、花魔芋（A.rivirei）的接近[114]。
【學(xué)位授予單位】：南昌大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：TS201.2;TS201.4

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本文編號(hào)：2690525