葡甘聚糖微結(jié)構(gòu)的分子動力學(xué)模擬.pdf

1、本文以葡甘聚糖為試材，運用分子模擬同儀器分析相結(jié)合的手段，預(yù)測了葡甘聚糖分子鏈的高級結(jié)構(gòu)，分析了無機分子對其結(jié)構(gòu)、性能的影響，探討了葡甘聚糖與卡拉膠微觀作用機理。主要研究內(nèi)容與結(jié)果如下：1.葡甘聚糖單鏈高級結(jié)構(gòu)的預(yù)測利用Hyperchem7.0、VM2.0分子結(jié)構(gòu)計算軟件采用分子動力學(xué)和分子力學(xué)的方法，以真空中葡甘聚糖單鏈為研究模型，研究了聚合度、取代基對動態(tài)構(gòu)象的影響及影響鏈構(gòu)象的作用力。首次提出了KGM鏈的動態(tài)模型，得到了以下結(jié)果：

2、聚合度影響其鏈形態(tài)和穩(wěn)定性，對于高聚合度的魔芋葡甘聚糖來說，其鏈呈現(xiàn)無規(guī)卷曲狀態(tài)且穩(wěn)定性下降，在整個動態(tài)運動過程中KGM鏈脫乙?；昂蠖汲尸F(xiàn)無規(guī)卷曲狀態(tài)，而且其伸展和卷曲的變化是周期性的，表現(xiàn)出了很好的柔性，說明乙酰基不是影響其鏈形態(tài)的主要因素，二面角能和靜電作用是真空中影響單鏈構(gòu)象的主要的鍵合作用力和非鍵合作用力，但是乙?；鶎滏I作用的影響較大。 2.無機分子對葡甘聚糖溶液體系結(jié)構(gòu)性能影響的研究利用Hyperchem7.0分子

3、結(jié)構(gòu)計算軟件，采用分子動力學(xué)及紅外光譜、核磁共振等技術(shù)，對無機分子對葡甘聚糖體系的影響進行分析，很好的解釋了性能變化的結(jié)構(gòu)原因，結(jié)合以往的研究及參考文獻得出以下結(jié)論：KGM在堿性條件下由于化學(xué)作用乙?；拿摮肿娱g氫鍵作用的加強提高了凝膠強度，分子間氫鍵的主要作用位點是葡萄糖的O(6)與甘露糖的O(2)之間；硼與KGM形成的分子內(nèi)和分子間配合作用及分子間作用力氫鍵的增強是KGM特性粘度和致密性提高的主要原因，分子間型配位反應(yīng)發(fā)生在葡萄糖

4、和甘露糖兩個糖環(huán)之間的幾率最大；加入尿素后，表現(xiàn)為宏觀性能的下降，葡甘聚糖氫鍵網(wǎng)絡(luò)被破壞，氫鍵的作用位點由甘露糖的O(2)、O(3)變?yōu)镺(4)，葡萄糖的O(3)、O(6)變?yōu)镺(1)、O(2)。 3.葡甘聚糖與卡拉膠共混作用的研究利用Hyperchem7.0分子結(jié)構(gòu)計算軟件運用分子動力學(xué)方法、DSC、紅外光譜技術(shù)，研究了葡甘聚糖與卡拉膠的微觀結(jié)構(gòu)及作用過程，揭示了性能變化的結(jié)構(gòu)原因和分子之間的作用位點。得出了以下結(jié)論：葡甘聚糖

5、同卡拉膠共混后通過分子間氫鍵作用形成了強度高、彈性好的熱可逆凝膠。其凝膠強度與單一膠相比較，凝膠特性得到了很大的改善。通過紅外光譜可以發(fā)現(xiàn)形成復(fù)合溶膠后化學(xué)基團沒有發(fā)生本質(zhì)上的改變，但是氫鍵締合作用增強；通過DSC分析可以發(fā)現(xiàn)僅出現(xiàn)1個吸熱峰，兩種生物大分子達到了相容的結(jié)果，經(jīng)過分子動力學(xué)模擬表明，與單一體系比較，葡甘聚糖與卡拉膠共混時穩(wěn)定性提高，分子間氫鍵作用力明顯增強，主要的作用位點是葡甘聚糖的上甘露糖的O(2)、O(4)、O(6)