覆盆子多糖结构鉴定、生物活性及多糖复合膜的构建和应用研究

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覆盆子(Rubus ideaus L.)又叫做悬钩子、覆盆和覆盆莓,属蔷薇科,是一种悬钩子属的木本植物,同时也是一种药食同源的植物,广泛分布在欧洲、东南亚和北美的温带地区,其水果风味酸甜适口,被誉为第三代“黄金水果”。多糖是覆盆子中主要营养成分之一,但是其生物活性、结构特征和应用却鲜有报道。本论文选用覆盆子为实验原材料,首先比较了热水提取法(WAE)、碱提取法(ALE)、酸提取法(ACE)和复合酶提取法(ENE)对覆盆子多糖结构、理化性质和体外生物活性的影响。然后,在此基础上,选用体外生物活性较强的ENE进一步分离纯化,得到得率较高的中性组分RAP-1和酸性组分RAP-3,并对其降血糖能力和机理进一步进行研究。最后,选用活性较高的酶提覆盆子多糖,以壳聚糖为基质,制得一种覆盆子多糖/壳聚糖复合膜,对复合膜的性质进行探究,并应用于葡萄保鲜上,探究复合膜对葡萄保鲜的影响;为覆盆子的开发利用提供理论基础,主要结论如下:1.分别采用热水提法、碱提法、酸提法和酶提法对覆盆子进行提取,提取的多糖依次命名为WAE、ALE、ACE和ENE。经计算,四种多糖的得率分别为:2.93%、4.79%、3.38%和4.13%。四种提取方法改变了覆盆子多糖的相对分子量、单糖组成含量占比和化学组成。体外生物活性结果显示,对DPPH、ABTS和羟基自由基的清除能力的顺序依次是:WAE>ENE>ALE>ACE。对α-淀粉酶和α-葡萄糖苷酶的抑制能力顺序为:ENE>ALE>WAE>ACE。四种多糖的抗菌能力依次为:WAE>ENE>ACE>ALE。另外,在这四种多糖中,ENE还展现出相对较强的持油力、对胆固醇和胆酸钠的结合能力。流变学性质表明,四种多糖溶液均展现出剪切稀释的流体学行为,为典型的假塑性流体,且表观粘度的大小为:ENE>ALE>WAE>ACE。2.在第二章的研究基础上,筛选生物活性较高的ENE,采用DEAE Sepharose Fast Flow层析柱对ENE进行分离纯化,得到得率较高的RAP-1(11.5%)和RAP-3(26.73%),对其理化性质、体外抗氧化活性、降血糖活性和机理进行研究。结果表明:RAP-3的分子量要高于RAP-1,且二者的单糖组成也不相同。刚果红实验表明RAP-1和RAP-3均不具有三螺旋结构;且二者在溶液中均以球形聚集态存在。抗氧化结果表明,RAP-3对DPPH、ABTS和羟基自由基的清除能力均强于RAP-1,但要弱于ENE。降血糖实验结果表明,RAP-3对α-淀粉酶和α-葡萄糖苷酶的抑制能力均强于RAP-1,但要弱于ENE。RAP-1和RAP-3对酶的抑制类型均为混合型抑制。3.在第三章的基础上,选取生物活性较高的组分RAP-3,对其使用Sephadex G-100葡聚糖层析柱进行进一步纯化得到RAP-3A。对RAP-3A的理化性质和结构进行研究。结果表明:RAP-3A是由半乳糖、葡萄糖和半乳糖醛酸组成,分子量为3.8×10~4 Da的酸性杂多糖。其糖苷键组成类型为:Araf-(1→(24.8%)、Xylp-(1→(4.9%)、→3)-Araf-(1→(12.7%)、→5)-Araf-(1→(17.2%)、→4)-Xylp-(1→(8.2%)、Galp-(1→(2.4%)、→3,5)-Araf-(1→(8.4%)、→4)-Galp-(1→(7.9%)、→3)-Galp-(1→(2.7%)、→6)-Galp-(1→(2.5%)、→4,6)-Galp-(1→(3.4%)和→3,6)-Galp-(1→(4.9%)。且RAP-3A以不规则球状聚集态存在水溶液中。4.最后,选取生物活性较高的ENE,分别以不同浓度(0%、0.25%、0.50%、0.75%和1.00%)加入到壳聚糖和甘油基质中,制得一种新型复合膜。结果显示:随着ENE得加入,复合膜的水蒸气透过率、水溶性和溶胀度呈现下降趋势,但是复合膜的不透明度、抗氧化和抗菌等性能呈现上升趋势。红外光谱结果表明ENE与壳聚糖形成了分子间氢键,从而降低了复合膜的结晶度。利用ENE/壳聚糖混合体系复合膜包装红提葡萄,能显著降低葡萄的失重率、腐烂率、可溶性固形物的损失率和VC的损失率,当ENE添加量为1.00%时,效果最为明显。此外,复合膜还能通过抑制PPO和POD的活性来有效抑制葡萄的褐变和腐败,当ENE的添加量为1.00%时,抑制效果最强。本论文利用四种提取方法制备覆盆子多糖,并对它们的结构、理化性质和体外生物活性进行了研究,筛选出生物活性较高的ENE进行分离纯化,进一步探究其精细化结构和体外生物活性;最后与壳聚糖制备得到一种复合膜,应用于葡萄保鲜,研究结果表明,ENE具有成为水果保鲜膜原材料的潜质。与此同时,本论文也为覆盆子的开发利用提供了思路和理论基础。
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