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多酚是植物次生代谢产物,具有很强的生物活性及较低的生物毒性,但其水溶性低、稳定性差的缺点限制了其在功能性食品和医药领域的应用。由于功能性食品和医药对产品高安全性的要求,对多酚采用化学和酶法修饰,合成新型的多酚衍生物的方法并不适用于当前实际。而采用环糊精(CDs)与多酚形成包合物的方法来增加多酚的水溶性和稳定性是一条可行之路。目前仍缺乏多酚与CDs间互作的系统研究,有鉴于此,本研究拟选取一些生物活性较高、且结构有代表性的多酚类物质,通过试验考察它们与CDs的结合规律,在此基础上结合分子对接、ONIOM计算、自然键轨道(NBO)分析等理论方法,共同揭示二者互作分子机制。主要研究内容和结果如下:
(1)采用相溶解度法考察了八种类黄酮与四种常见环糊精的结合能力,发现类黄酮分子体积和CD的空腔尺寸对二者结合有显著影响,类黄酮可与β-环糊精(β-CD)和6-O-α-D-麦芽糖基-β-环糊精(M-β-CD)稳定结合。在此基础上,重点比较了代表性类黄酮(二氢杨梅素和柚皮素)与M-β-CD结合作用,发现二者与M-β-CD的结合均是自发过程,在复合过程中类黄酮完全分散于M-β-CD基质中,二者通过非共价键结合。分子模拟表明柚皮素与M-β-CD的结合能力高于二氢杨梅素,这也与相溶解度试验结果相一致,并且类黄酮与CD间的氢键键能和数目对复合物的稳定性也有重要作用。
(2)考察了四种常见环糊精对六种羟基肉桂酸衍生物的结合效果,羟基肉桂酸衍生物可和α-环糊精(α-CD)形成复合物,但由于其苯环上取代基的不同,它们与α-CD的结合常数差异明显。热力学表明,代表性酚酸(阿魏酸和咖啡酸)与α-CD的结合过程是自发的,它们与α-CD的结合作用受范德华力驱动。复合物表征证明它们与α-CD的复合物过程中没有共价键形成,复合物由非共价作用来稳定。ONIOM计算和NBO分析也表明咖啡酸与α-CD的结合能力高于阿魏酸,这与相溶解度结果一致。
(3)比较了几种常见环糊精与芒果苷的结合能力和机制,相溶解度和等温滴定量热(ITC)分析都表明,芒果苷与γ-环糊精(γ-CD)的结合效果最佳。分子对接、ONIOM分层计算和独立梯度模型(IGM)分析表明,与β-CD和M-β-CD相比,γ-CD与芒果苷的相互作用能更低,与相溶解度和ITC结果相印证。芒果苷/γ-CD复合物的波谱表征表明芒果苷均匀的分散于γ-CD基质中。在与γ-CD形成复合物后,芒果苷的抗氧化活性、抗HepG2细胞增殖活性都有所提高,且具有较好的活性氧清除能力。
(1)采用相溶解度法考察了八种类黄酮与四种常见环糊精的结合能力,发现类黄酮分子体积和CD的空腔尺寸对二者结合有显著影响,类黄酮可与β-环糊精(β-CD)和6-O-α-D-麦芽糖基-β-环糊精(M-β-CD)稳定结合。在此基础上,重点比较了代表性类黄酮(二氢杨梅素和柚皮素)与M-β-CD结合作用,发现二者与M-β-CD的结合均是自发过程,在复合过程中类黄酮完全分散于M-β-CD基质中,二者通过非共价键结合。分子模拟表明柚皮素与M-β-CD的结合能力高于二氢杨梅素,这也与相溶解度试验结果相一致,并且类黄酮与CD间的氢键键能和数目对复合物的稳定性也有重要作用。
(2)考察了四种常见环糊精对六种羟基肉桂酸衍生物的结合效果,羟基肉桂酸衍生物可和α-环糊精(α-CD)形成复合物,但由于其苯环上取代基的不同,它们与α-CD的结合常数差异明显。热力学表明,代表性酚酸(阿魏酸和咖啡酸)与α-CD的结合过程是自发的,它们与α-CD的结合作用受范德华力驱动。复合物表征证明它们与α-CD的复合物过程中没有共价键形成,复合物由非共价作用来稳定。ONIOM计算和NBO分析也表明咖啡酸与α-CD的结合能力高于阿魏酸,这与相溶解度结果一致。
(3)比较了几种常见环糊精与芒果苷的结合能力和机制,相溶解度和等温滴定量热(ITC)分析都表明,芒果苷与γ-环糊精(γ-CD)的结合效果最佳。分子对接、ONIOM分层计算和独立梯度模型(IGM)分析表明,与β-CD和M-β-CD相比,γ-CD与芒果苷的相互作用能更低,与相溶解度和ITC结果相印证。芒果苷/γ-CD复合物的波谱表征表明芒果苷均匀的分散于γ-CD基质中。在与γ-CD形成复合物后,芒果苷的抗氧化活性、抗HepG2细胞增殖活性都有所提高,且具有较好的活性氧清除能力。