低聚木糖美拉德反應(yīng)及其衍生物活性.pdf

1、低聚木糖（Xylo-oligosaccharides,XO）是由秸稈、玉米芯等富含木聚糖的原材料經(jīng)過水解分離精制而得的一類寡聚糖，它結(jié)構(gòu)簡單，由2至7個木糖分子以β-1,4糖苷鍵首尾連接而成，其主要成分為木二糖、木三糖。低聚木糖既耐強(qiáng)酸又耐高溫，且理化性質(zhì)非常穩(wěn)定，作為一種重要的益生元，具有很強(qiáng)的增殖腸道益生菌的作用，因而被廣泛應(yīng)用于微生態(tài)健康領(lǐng)域。此外，動物實(shí)驗(yàn)表明，它還具有一定的抗氧化和降血脂作用，因而在健康保健領(lǐng)域受到廣泛關(guān)注。然

2、而，作為一種新型食品添加劑，其化學(xué)結(jié)構(gòu)改性以及衍生物抗氧化性方面研究卻甚為少見。
　　低聚木糖結(jié)構(gòu)中含有大量羰基，可以與食品中氨基酸發(fā)生美拉德反應(yīng)。本文以美拉德反應(yīng)作為改性手段，制得低聚木糖衍生物，考察不同種類氨基酸、反應(yīng)羰基與氨基比例以及金屬離子存在條件下，美拉德反應(yīng)的過程特征、衍生物分子量、紅外表征以及還原糖含量與糖醛酸含量等結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，并比較了衍生物抗氧化性能（超氧陰離子、DPPH清除能力和還原能力）的差別，以期為低聚木糖衍生

3、化反應(yīng)和改性應(yīng)用提供思路，并為開發(fā)天然、健康、無毒的食品抗氧化劑提供參考。
　　本文首先通過，低聚木糖與甘氨酸、脯氨酸，以及三種金屬離子存在條件下與甘氨酸的美拉德反應(yīng)，檢測不同氨基酸、羰氨摩爾質(zhì)量比，以及金屬離子存在條件下反應(yīng)過程中pH值、紫外-可見吸光值以及熒光值的變化，并運(yùn)用紅外分析、分子量測定、還原糖含量以及糖醛酸含量測定等方法對低聚木糖衍生物進(jìn)行結(jié)構(gòu)鑒定，最后檢測低聚木糖及其衍生物對超氧陰離子、DPPH自由基清除能力和還原

4、能力，主要研究結(jié)果如下：
　　1.美拉德反應(yīng)進(jìn)程研究表明：隨著反應(yīng)時間延長，pH值呈下降趨勢；295 nm和420 nm處的紫外-可見吸收光譜不斷增強(qiáng)；熒光強(qiáng)度（激發(fā)波長與發(fā)射波長分別為370 nm和440 nm）也不斷增大；凝膠滲透色譜（GPC）分子量測定結(jié)果表明，低聚木糖衍生物的分子量較反應(yīng)前均得到增加；紅外分析顯示，衍生物結(jié)構(gòu)中留有多糖吸收峰，而氨基酸的氨基峰消失；隨著反應(yīng)時間的延長，衍生物中還原糖含量逐漸降低，糖醛酸含量逐

5、漸升高。
　　2.低聚木糖與甘氨酸美拉德反應(yīng)，反應(yīng)后，衍生物對超氧陰離子、DPPH自由基的清除能力以及還原能力都有所提升，且反應(yīng)時間越長，抗氧化性能越佳，即反應(yīng)30小時后的衍生物抗氧化能力強(qiáng)于15小時，而反應(yīng)5小時衍生物最弱；相同反應(yīng)時間，反應(yīng)物中羰氨比不同，抗氧化能力也有差異，當(dāng)羰基與氨基摩爾質(zhì)量比為1:1時，衍生物抗氧化性最強(qiáng)，1:2次之，2:1衍生物最弱；隨著反應(yīng)進(jìn)行，衍生物中還原糖含量逐漸降低，而糖醛酸含量不斷增加，說明糖

6、醛酸含量影響著衍生物的抗氧化性能。
　　3.低聚木糖與脯氨酸美拉德反應(yīng)，相同反應(yīng)時間，當(dāng)?shù)途勰咎桥c脯氨酸的羰氨摩爾質(zhì)量比為1:1時，衍生物抗氧化性能最強(qiáng)，其次是1:2，而2:1的衍生物抗氧化性最弱；相同羰氨比，反應(yīng)時間越長，抗氧化性越強(qiáng)，30小時衍生物的抗氧化性明顯強(qiáng)于15小時和5小時衍生物；隨著反應(yīng)時間延長，衍生物中糖醛酸含量逐漸升高，抗氧化性增強(qiáng)，說明糖醛酸含量影響著衍生物的抗氧化性能。
　　4.低聚木糖與甘氨酸和脯氨酸

7、以羰氨摩爾質(zhì)量比為1:1，反應(yīng)5h，通過檢測衍生物對超氧陰離子、DPPH的清除能力以及還原能力，對其抗氧化性進(jìn)行評估比較。結(jié)果表明：低聚木糖-甘氨酸抗氧化性優(yōu)于低聚木糖-脯氨酸，說明采用不同結(jié)構(gòu)氨基酸，制得衍生物的抗氧化性能有差異，這與氨基酸的結(jié)構(gòu)性質(zhì)有關(guān)，分子量小、氨基空間位阻小的氨基酸更易于與低聚木糖反應(yīng)；糖醛酸含量測試結(jié)果表明，低聚木糖-甘氨酸衍生物的糖醛酸含量高于低聚木糖-脯氨酸衍生物，說明相同羰氨比，同一反應(yīng)時間，衍生物中糖醛

8、酸含量越高，抗氧化性越強(qiáng)。
　　5.低聚木糖-甘氨酸美拉德反應(yīng)溶液中添加Fe3+、Cu2+和Mg2+，原子吸收測試結(jié)果表明衍生物中幾乎不含金屬離子；隨著反應(yīng)時間延長，衍生物中的還原糖含量逐漸降低，糖醛酸含量逐漸升高；Fe3+、Cu2+和Mg2+對美拉德反應(yīng)進(jìn)程有不同程度的影響，由紫外-可見吸光度和熒光值可知Fe3+和Cu2+可促進(jìn)美拉德反應(yīng)，而Mg2+則抑制反應(yīng)進(jìn)行，且濃度為0.020 mol/L的反應(yīng)組比0.005 mol/L的

9、反應(yīng)組對美拉德反應(yīng)進(jìn)程影響效果更明顯?？寡趸Y(jié)果顯示，反應(yīng)溶液中添加Fe3+和Cu2+后，衍生物的抗氧化性優(yōu)于對照組；金屬離子濃度相同時，F(xiàn)e3+反應(yīng)組抗氧化性優(yōu)于Cu2+反應(yīng)組；而反應(yīng)溶液中添加Mg2+后，抗氧化性降低，Mg2+濃度為0.020 mol/L的影響效果比0.005 mol/L明顯。Fe3+、Cu2+和Mg2+存在條件下衍生物的抗氧化性強(qiáng)弱順序?yàn)椋篨G-Fe3+>XG-Cu2+>XO>XG-Mg2+，這與糖醛酸含量測試結(jié)果

10、一致，說明糖醛酸含量是影響衍生物抗氧化性的重要因素。
　　本研究通過不同條件下低聚木糖美拉德反應(yīng)，監(jiān)測反應(yīng)pH值、紫外-可見吸光值以及熒光值的變化趨勢；檢測衍生物紅外光譜、分子量、還原糖含及量糖醛酸含量，對其結(jié)構(gòu)進(jìn)行初步探究；比較了氨基酸種類、羰基與氨基比例、反應(yīng)時間、金屬離子存在條件下對形成的衍生物抗氧化性能的影響。結(jié)果表明隨著反應(yīng)時間延長，反應(yīng)物紫外-可見吸收與熒光吸收強(qiáng)度增強(qiáng)，其衍生物中還原糖含量逐漸降低，糖醛酸含量增加，抗