分子模擬研究黃酮、查爾酮成分的抗氧化活性和B-型直鏈淀粉的結構穩(wěn)定性.pdf

1、分子模擬技術已經發(fā)展成為化學、物理學、生命科學、材料學等多個領域的科學家強有力的研究手段。近年來，分子模擬被越來越多的科研工作者應用于食品研究領域。分子模擬包括量子化學和分子力學兩種方法。其中，量子化學是基于電子層面的，計算精度高，但是只適用于結構簡單的小分子體系；分子力學是以分子模型為基礎的，計算速度快，適用于大分子和聚集體體系。
　　由于計算方法的合理選擇對研究問題的準確性至關重要，而所選擇的計算方法的合理性可以通過將理論計算

2、預測的結果與實驗數據進行比較，觀察兩者的符合程度來進行驗證。只有總體符合良好時，模擬結果才能被接受，該計算方法才能進一步提供更多的預測數據來指導實驗。
　　因此，本論文首先通過量子化學中的密度泛函方法研究植物源黃酮、查爾酮成分的抗氧化活性，然后通過分子力學中的分子動力學方法研究B-型直鏈淀粉在不同極性溶劑中的結構穩(wěn)定性。
　　1.具有相同B環(huán)結構的黃酮類化合物抗氧化及電子光譜性質研究（1）兩種不同A環(huán)結構的異黃酮化合物

3、>　　采用密度泛函方法，在B3LYP/6-311++G**水平上對兩種異黃酮化合物染料木素和大豆素進行了理論計算研究。分別計算了前線軌道能隙（Egap）和自由基生成熱（?Hf?）這兩種熱力學參數來預測它們的抗氧化活性能力，從分子層面探討了這兩種化合物的抗氧化作用機理。抗氧化活性與清除活性氧的能力有關，電子轉移和脫氫反應越容易發(fā)生，則抗氧化活性越強。結果顯示通過Egap和?Hf?這兩種熱力學參數所預測的抗氧化功效順序均為染料木素>大豆素。

4、
　?。?）兩種不同C環(huán)結構的黃酮類化合物
　　為了驗證細胞抗氧化實驗（CAA）的數據最能代表抗氧化結果，基于密度泛函理論，分別對三種黃酮類化合物槲皮素、木犀草素、紫杉葉素的抗氧化活性能力進行了理論研究。該類化合物由于具有B環(huán)鄰二羥基的結構形式，因此主要通過氫原子轉移機理來清除自由基。分別計算了三種化合物在氣態(tài)及二甲亞砜（DMSO）溶液環(huán)境下的O-H鍵解離焓（BDE）來評估脫氫能力。結果表明通過BDE所預測的抗氧化功效順序為

5、槲皮素>木犀草素>紫杉葉素，與CAA的實驗結果非常吻合。另外，采用含時密度泛函（TDDFT）方法分別計算了它們在氣態(tài)和DMSO溶液條件下的電子吸收特性，進而繪制出通過實驗手段不能獲得的完整的UV-vis吸收光譜圖。
　　2.具有不同B環(huán)結構的黃酮醇化合物結構、電子及抗氧化活性研究
　　采用密度泛函方法，分別對三種黃酮醇化合物山奈酚、高良姜精和桑色素的結構及抗氧化活性能力進行了計算研究?？寡趸钚阅芰εc他們清除自由基的能力高度

6、相關。根據報道的兩種可能的作用機理：氫原子轉移和單電子轉移，分別計算了他們在氣態(tài)及水溶液環(huán)境下的兩種熱力學參數 BDE和電離勢（IP）來評估抗氧化活性能力。結果顯示通過BDE和IP所預測的抗氧化功效順序均為山奈酚>桑色素>高良姜精，與氧自由基吸收能力試驗（ORAC）所報道的實驗結果非常一致，進而從一定程度上強調了氫原子轉移和單電子轉移在這類化合物清除過氧化自由基能力方面的重要性。
　　3.對兩種查爾酮成分的構象、電子性質及抗氧化活

7、性基于密度泛函的量子化學研究
　　異補骨脂查爾酮和4-羥基德里辛是兩種從明日葉根莖中分離出來的具有眾多生物學特性的主要查爾酮成分。采用密度泛函方法，對這兩種化合物的構象和抗氧化特性進行了量子化學計算研究。通過計算甲醇溶液環(huán)境下的三種熱力學參數 BDE、IP和酸度來評估抗氧化活性能力。結果顯示：通過BDE和IP所預測的抗氧化功效順序與實驗數據非常吻合；而通過酸度所預測的抗氧化功效順序與實驗所報道的不同。這個結果從一定程度上強調了氫原

8、子轉移和單電子轉移在闡述這兩種化合物清除 DPPH自由基方面的重要性。
　　4.兩種查爾酮成分的結構及光譜性質的計算研究
　　通過量子化學方法研究了異補骨脂查爾酮和4-羥基德里辛的結構和光譜學特性。首先采用密度泛函B3LYP方法在6-311G(d，p)基組水平上分別進行氣態(tài)及溶液條件下的基態(tài)幾何結構全優(yōu)化；然后在優(yōu)化后的結構基礎上，采用相同的理論方法計算了這兩種化合物的協(xié)同振動頻率和基于GIAO方法的核磁共振化學位移，并與試

9、驗結果進行對比驗證。結果表明 B3LYP是研究這兩種查爾酮化合物振動光譜和NMR波譜性質的一種非常好的方法。然后采用含時密度泛函方法（TDDFT）在考慮溶劑的極性效應并采用PCM溶液模型的基礎上計算了這兩種化合物的電子吸收光譜。結果顯示不同供電基團的取代能改變吸收特性，并使吸收光譜向紅波方向移動。
　　5. B-型直鏈淀粉在不同極性溶劑中及包合脂質體時的結構穩(wěn)定性研究
　　分子動力學模擬手段被用來研究一短鏈B-型直鏈淀粉片段