论文部分内容阅读
苦豆子（Sophora alopecuroides L.）属于豆科槐属植物,是中国传统中草药重要来源之一,主要分布于西北荒漠和半荒漠地区。文献表明,苦豆子含有二十多种化学成分,其中主要活性成分喹诺里西啶生物碱（quinolizidine alkaloid）具有抗菌消炎、止痛镇定、抗癌及增强免疫力等生物活性功能。到目前为止,国内外苦豆子研究热点仍主要集中在生物碱上,而对苦豆子活性多糖,包括其理化性质、功能特性、生物活性以及精细结构和溶液构象研究较少。因此,本课题采用热水提取和乙醇分级沉淀分别得到苦豆子粗多糖（CSAP）及其中性组分F25,并深入研究多糖流变行为、热学性质、溶液特性及其精细结构与分子建模,从而为系统阐述苦豆子多糖“结构-功能”关系并推动其多方位开发与利用奠定良好理论与应用基础。主要结果如下:（1）稳态剪切流变测试结果表明,CSAP溶液在所测温度和浓度范围内存在剪切稀化现象,且随浓度增大及温度降低其剪切稀化行为增强,这通过Williamson和Arrhenius等模型拟合得到验证。同时,未在所测温度和浓度范围内观察到滞后环,说明CSAP溶液不存在触变性。另一方面,动态振荡流变测试结果表明,在特定浓度和温度下,CSAP溶液具有形成物理凝胶（physical gel）能力,而在其它条件下以液体黏性行为为主。另外,CSAP溶液流变行为符合时温叠加（Time-Temperature Superposition,TTS）原理、改进型Cole-Cole分析及Cox-Merz规则,说明其组成成分受外界影响较小,呈现流变热稳定性,不存在聚集体、颗粒等超结构以及分子间能量相互作用（energetic interaction）。（2）通过热重法（thermogravimetry,TG）与差示扫描量热法（differential scanning calorimetry,DSC）详细研究了F25粉末热学性质,并得到各降解阶段热动力学三因子,例如主要反应阶段II的活化能Ea(151.79-153.45 kJ·mol-1)、指前因子A(1.34-1.89×1013 min-1)与最概然反应机理函数(积分式为[-ln（1-α）]1/2,符合Avrami-Eroféev A2方程)。另外,较高积分程序降解温度（integral procedural decomposition temperature,IPDT;263.31 oC）、内部热稳定性综合指数（comprehensive index of intrinsic thermal stability,ITS;0.42）、最大失重变化率峰值温度（Tm;304.94 oC）以及预期贮藏寿命反映了F25良好的热稳定性,这与其主要焓变阶段(Tp=301.91 oC,ΔH=63.68 J·g-1)结果一致。（3）碘-碘化钾（I2-KI）与刚果红实验共同表明,F25分子含有大量侧链,且在溶液中不存在三股螺旋（triple helix）构象。通过黏度测定法（viscometry）发现,F25在蒸馏水中固有黏度[η](2.98 dL·g-1)大于0.1 M NaCl(2.89-2.90 dL·g-1)和0.5 M NaOH(2.27-2.28 dL·g-1),说明不同溶剂可较大程度影响F25分子间与分子内相互作用,进而改变溶液中糖链分子重排、交联及链构象。X衍射结果显示,F25呈无定形晶态,且相比其它多糖拥有较高结晶度（25.7%）与结晶尺寸（7.6nm）。（4）通过核磁共振（nuclear magnetic resonance,NMR）技术与分子建模（molecular modeling）进一步确定了F25半乳甘露聚糖精细结构,即由β-D-Manp通过（1→4）糖苷键连接构成骨架,并以T-α-D-Galp（86.82%）和/或α-（1→4）-D-Galp（13.18%）作为侧链随机分布在β-D-Manp O-6位点上（M/G=1.48-1.84）。其2D与3D结构示意图如下: