魔芋葡甘聚糖螺旋微觀構(gòu)象及性質(zhì)研究.pdf

1、葡甘聚糖(Konjac Glucomanan，簡(jiǎn)稱(chēng)KGS)是魔芋植物中存在的一種水溶性極好的、高分子量多糖，具抗腫瘤、提高機(jī)體免疫力等功能。螺旋結(jié)構(gòu)是多糖性能與生物活性的基石，螺旋微觀構(gòu)像變化是其性能與生物活性變化的原因。國(guó)內(nèi)外關(guān)于KGM螺旋結(jié)構(gòu)的研究，僅發(fā)現(xiàn)了螺旋結(jié)構(gòu)的存在而沒(méi)有深入分析其形成規(guī)律及穩(wěn)定機(jī)理，更沒(méi)有深入探討不同外場(chǎng)條件下螺旋微觀構(gòu)像的變化，對(duì)不同外界條件下KGM螺旋微觀構(gòu)像及溶液行為認(rèn)識(shí)的缺乏已成為制約KGM深加工及生

2、物活性調(diào)控的瓶勁。
　　 本文嘗試通過(guò)現(xiàn)代分析手段結(jié)合分子模擬等方法研究KGM分子螺旋形成機(jī)理、穩(wěn)定性及其氫鍵位點(diǎn)，單螺旋分子鏈水化膜特點(diǎn)，不同外場(chǎng)如離子離場(chǎng)、微波場(chǎng)、超高靜壓場(chǎng)下KGM螺旋微觀構(gòu)像的變化規(guī)律，初步探索其螺旋結(jié)構(gòu)及其形成機(jī)理，旨在為解決KGM生物功能活性調(diào)控提供結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)，特別是一些有關(guān)天然生物大分子螺旋結(jié)構(gòu)形成原因的科學(xué)問(wèn)題提供新的方法。
　　 主要研究結(jié)果：
　　 1葡甘聚糖分子螺旋結(jié)構(gòu)形成機(jī)理

3、
　　 KGM分子構(gòu)象是一種非典型的螺旋結(jié)構(gòu)，乙酰基是維持KGM分子螺旋結(jié)構(gòu)的重要基團(tuán)，KGM分子聚合度顯著影響其螺旋結(jié)構(gòu)的形狀與穩(wěn)定性，真空中對(duì)分子鏈構(gòu)象影響最大的非鍵合作用力是靜電作用，而水溶液中氫鍵對(duì)分子鏈構(gòu)象的影響最大，溫度對(duì)螺旋結(jié)構(gòu)具有一定的可逆破壞作用，至341K時(shí)螺旋結(jié)構(gòu)完全消失，分子鏈呈現(xiàn)無(wú)規(guī)線團(tuán)結(jié)構(gòu)。溫度降低時(shí)，螺旋結(jié)構(gòu)部分恢復(fù)。
　　 2脫支鏈葡甘聚糖單鏈螺旋構(gòu)象
　　 為研究支鏈對(duì)KGM分子

4、螺旋結(jié)構(gòu)的影響規(guī)律，及脫支鏈KGM分子鏈構(gòu)象形態(tài)。采用分子動(dòng)力學(xué)模擬的研究方法發(fā)現(xiàn)支鏈?zhǔn)怯绊慘GM分子螺旋結(jié)構(gòu)特征的重要基團(tuán)，脫支鏈KGM分子鏈的螺旋構(gòu)象是由局部的折疊片段組合而成；脫除支鏈后的KGM的構(gòu)象更穩(wěn)定，且真空中對(duì)分子鏈構(gòu)象影響最大的非鍵合作用力仍是靜電作用，水溶液中氫鍵能對(duì)分子鏈構(gòu)象的影響最大；當(dāng)溫度高于343K時(shí)脫支鏈KGM的螺旋構(gòu)象消失，分子鏈呈現(xiàn)直鏈伸展?fàn)顟B(tài)。
　　 3葡甘聚糖單螺旋分子鏈水化膜
　　

5、為研究水溶液中葡甘聚糖單鏈螺旋分子鏈周?chē)乃肿臃植技捌湓谒芤褐械膬?yōu)勢(shì)構(gòu)象，采用分子動(dòng)力學(xué)模擬方法對(duì)左、右螺旋分子鏈的水化膜、勢(shì)能值、氫鍵網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行研究對(duì)比。結(jié)果表明左旋單螺旋分子鏈的水化膜、KGM勢(shì)能值及與水分子形成的氫鍵網(wǎng)絡(luò)均優(yōu)于右旋單螺旋分子鏈，左旋單螺旋分子鏈?zhǔn)瞧细示厶窃谒芤褐械膬?yōu)勢(shì)構(gòu)象。
　　 4葡甘聚糖-硼砂復(fù)合物構(gòu)象
　　 利用分子動(dòng)力學(xué)模擬與實(shí)驗(yàn)相結(jié)合的方法從分子水平上研究了水溶液中葡甘聚糖(KGM)與

6、硼酸根離子復(fù)合物的形成.對(duì)分子內(nèi)配合物進(jìn)行了模擬研究，體系的能量、徑向分布函數(shù)和均方根位移變化的結(jié)果表明，KGM與Borate離子可形成分子內(nèi)螺旋型配位復(fù)合物，硼酸根離子通過(guò)與KGM中的Man、Glu中C6上的-OH及O5形成氫鍵形成復(fù)合物，氫鍵是維持復(fù)合物穩(wěn)定的主要非鍵合作用力；溫度對(duì)復(fù)合物的螺旋構(gòu)象影響較小，復(fù)合物可能通過(guò)螺旋鏈聚集排列方式形成凝膠。
　　 5不同溶液環(huán)境下KGM螺旋構(gòu)象
　　 采用分子動(dòng)力學(xué)模擬與圓

7、二色性、旋光性相結(jié)合的研究方法研究不同堿土金屬離子、pH值溶液對(duì)魔芋葡甘聚糖(KGM)分子螺旋結(jié)構(gòu)的影響規(guī)律及穩(wěn)定性機(jī)理。結(jié)果表明金屬離子溶液中KGM分子鏈形成的螺旋腔增大，但仍保持了完整的螺旋構(gòu)像，H+對(duì)KGM構(gòu)像的影響較小，而OH-使KGM部分螺旋分子鏈解開(kāi)，呈直鏈伸展構(gòu)像。金屬離子通過(guò)改變?nèi)芤后w系的靜電勢(shì)分布，而對(duì)KGM螺旋微觀構(gòu)像進(jìn)行調(diào)節(jié)，H+對(duì)KGM分子鏈的非鍵合作用力沒(méi)有顯著影響，而堿性溶液中OH-顯著增強(qiáng)了氫鍵對(duì)分子鏈構(gòu)象

8、的影響程度。采用分子動(dòng)力學(xué)模擬與圓二色性、旋光性相結(jié)合的方法是研究溶液中KGM螺旋結(jié)構(gòu)的一種有效手段。
　　 6微波處理對(duì)KGM溶液行為及凝膠性能的影響
　　 探討微波處理?xiàng)l件對(duì)KGM凝膠強(qiáng)度、凝固點(diǎn)、特性粘度、膠率收縮率和旋光性的影響。結(jié)果表明，在33％輸出功率，1min微波輻照后，KGM的凝膠強(qiáng)度和特性粘度略有上升，隨著時(shí)間的延長(zhǎng)，開(kāi)始呈直線下降趨勢(shì)。而66％、100％輸出功率下，各項(xiàng)物理指標(biāo)均隨時(shí)間呈直線下降趨勢(shì)。

9、微波處理使部分螺旋結(jié)構(gòu)被破壞，微波對(duì)KGM的溶液行為及凝膠性能具有顯著影響。
　　 7超高靜壓處理對(duì)KGM螺旋結(jié)構(gòu)與性質(zhì)的影響
　　 研究超高靜壓壓處理對(duì)KGM-剛果紅絡(luò)合物、圓二色譜、拉曼光譜、質(zhì)構(gòu)性質(zhì)如粘附力、凝膠強(qiáng)度及粘性的影響。研究結(jié)果表明高壓處理有助于KGM與剛果紅的絡(luò)合，處理后KGM與剛果紅的特異性氫鍵結(jié)合作用顯著增強(qiáng)，經(jīng)高壓處理后絡(luò)合物的λmax與KGM濃度仍呈一元二次方程關(guān)系，高壓處理保留了KGM的螺旋結(jié)