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)的存在而沒有深入分析其形成規(guī)律及穩(wěn)定機(jī)理，更沒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?；蔷S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圍的水分子分布及其在水溶液中的優(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，呈直鏈伸展構(gòu)像。金屬離子通過改變?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)