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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: