近几年,随着科技飞速发展,计算机广泛的应用于各个学科和领域。人们在科研过程中,往往会遇到实验不易说明的现象或不易测定到数据,这时就需要借助计算机理论去研究实验现象和计算未知的量,而且计算机可以通过预测和模拟来验证实验的准确性,并反过来对实验进行指导。不过最重要的还是以实验为本,在结合理论才能加快研究进展。魔芋葡甘聚糖作为一种常见多糖,具有良好的功效和性能,被广泛用于食品工业、医学、其它工业等领域中。但是其结构非常复杂,目前的实验和检测方法还无法深入地研究其结构及性能。目前,虽然有还多人研究了魔芋葡甘聚糖的结构,但是关于其结构尚无定论。因此,我们尝试运用网络理论结合实验来研究魔芋葡甘聚糖。首先,本文运用实验研究了魔芋葡甘聚糖的初级结构,再结合链路预测评估了实验结果的准确性。然后,我们使用有限元法研究一系列网络特征参数与魔芋葡甘聚糖凝胶网络的之间关系。主要研究内容与结果如下:1.魔芋葡甘聚糖初级结构的测定通过仪器分析及结合参考文献,推测花魔芋中KGM的初级结构:KGM是由葡萄糖和甘露糖通过β-1,4糖苷键连接起来的杂多糖,它们摩尔比为1:1.79。在主链上约每68个糖残基存在一个长度为3-4个糖残基的侧链,它们通过β-1,3键连接在甘露糖的C3位上,并且主链上每19个糖残基处连接1个乙酰基乙酯。2.魔芋葡甘聚糖的链路预测在魔芋葡甘聚糖网络上用4种相似性指数做链路预测,并且用评价指数AUC对链路预测的结果打分,结合仪器分析测定结构的结果得出以下结论:局部相似性指数LP预测结果最好,而且4种指数最小的AUC值都超过0.5,而且大部分AUC值都在0.8左右,甚至最大的AUC值可以达到0.9;结合仪器分析和链路预测的评价结果,表明KGM的结构的预测结果还是比较准确的。3.网络特征参数对魔芋葡甘聚糖凝胶的力学性能的影响虽然人们对凝胶的各方面有较多的研究。但目前还没有研究人员开始关注魔芋葡甘聚糖凝胶结构和力学性质关系。本文在实验基础上,结合凝胶理论,建立了一个三维的魔芋葡甘聚糖凝胶的网络模型。然后,我们通过AFM观察了不同浓度KGM水溶液的形态,得到了最佳建模浓度。最后再用有限元分析模拟软件ANSYS模拟魔芋葡甘聚糖凝胶网络的力学性质,研究了网络特征参数对网络力学弹性性能的影响,得出以下结论:(1)当KGM的浓度为60.0μg/ml时,KGM形成了相互缠绕的三维网络结构,此浓度下构造的魔芋葡甘聚糖凝胶网络模型为最佳;(2)网络弹性模量G随着节点的数量的增加而增加;(3)通过网络模型和实验KGM凝胶网络结构的对比,我们可以得出:当小网络的数量大致不变,缩小节点对之间的边长l,这样会使网络弹性模量G急剧增加;当节点对之间的边长l大致不变,减少小网络的数量也会使网络弹性模量G增加;(4)当节点对之间的边长l与网络横截面半径r之比小于20时,网络弹性模量G随着网络横截面半径r的增加而加;节点对之间的边长l与网络横截面半径r之比大于20时,对网络弹性G渐渐不受网络横截面半径r的影响。