燕麥β-葡聚糖的分子鏈結(jié)構(gòu)及其體外活性.pdf

1、燕麥β-葡聚糖是一種優(yōu)質(zhì)的水溶性膳食纖維，可以在水中形成粘稠的溶液而具有降血脂和降低餐后血糖等生理活性。本研究采用了一種新的提取方法-冷凍凝膠法得到了較高純度的燕麥β-葡聚糖，并利用凝膠滲透色譜(GPC)、氣相色譜(GC)、傅立葉變換紅外光譜（FTIR）和核磁共振(NMR)等技術(shù)分析了燕麥β-葡聚糖的分子結(jié)構(gòu)，還借助于原子力顯微鏡(AFM)和激光掃描共聚焦顯微鏡(LSCM)等新技術(shù)研究了燕麥β-葡聚糖的溶液行為。熒光探針Calcoflu

2、or可用來測(cè)定谷物和食品中β-葡聚糖的含量，利用紫外光譜法研究了Calcofluor和β-葡聚糖之間的相互作用力。從體外實(shí)驗(yàn)討論了燕麥β-葡聚糖降血糖的可能原因，通過體外消化法研究了燕麥β-葡聚糖對(duì)食物中碳水化合物消化速率的影響，以及燕麥β-葡聚糖對(duì)α-淀粉酶活性的抑制作用。鑒于燕麥β-葡聚糖主要在腸道中發(fā)揮其生理作用，利用Caco-2細(xì)胞模型模擬腸道上皮細(xì)胞，嘗試探討了腸道細(xì)胞是否能吸收燕麥β-葡聚糖。主要研究?jī)?nèi)容和結(jié)果如下：

3、　　 1、利用冷凍凝膠原理，提出了凍融凝膠制備燕麥β-葡聚糖新方法，其最佳條件為：提取溶劑為水，料液比1：10，提取溫度60℃，提取2次，每次提取1h，然后將提取液濃縮至其中的β-葡聚糖濃度約為1％，反復(fù)凍融3次，冷凍干燥。產(chǎn)品得率為1.4%，所得β-葡聚糖的純度為85.6%。
　　 2、純化后的β-葡聚糖經(jīng)GPC-LLS測(cè)定，其重均相對(duì)分子質(zhì)量為1.52×105。將燕麥β-葡聚糖酸水解并衍生化之后用GC測(cè)定其單糖組成，結(jié)果表

4、明該多糖僅含葡萄糖。IR圖譜顯示燕麥β-葡聚糖由β-D-吡喃型葡萄糖組成，由一維和二維NMR圖譜完全解析了燕麥β-葡聚糖的結(jié)構(gòu)，證實(shí)其中的D-吡喃型葡萄糖是由β-(1→3)和β-(1→4)糖苷鍵所連接，分子中存在連續(xù)的β-(1→4)糖苷鍵，而β-(1→3)糖苷鍵則以單個(gè)的狀態(tài)出現(xiàn)，(1→4)/(1→3)鍵的比值大約為2.2。
　　 3、利用AFM和LSCM，而不是高分子物理中常用的方法和技術(shù)，在不同尺度層面重點(diǎn)研究了燕麥β-葡聚

5、糖的溶液行為和在水溶液中形成的聚集體，證實(shí)了燕麥β-葡聚糖櫻狀膠束結(jié)構(gòu)的存在。經(jīng)AFM觀察，隨著濃度逐漸由10μg/mL上升至100μg/mL，燕麥β-葡聚糖逐漸由直徑20-50nm，截面高度3-5nm的圓形聚集體轉(zhuǎn)變成截面高度為20nm，寬度為300nm，長(zhǎng)達(dá)3μm的纖維狀結(jié)構(gòu)，體現(xiàn)了濃度效應(yīng)引起的多糖自組裝過程，并顯示出一臨界濃度(100μg/mL)，當(dāng)?shù)陀诖藵舛葧r(shí)，多糖聚集體隨著濃度增加而變大，當(dāng)濃度高于其臨界值時(shí)，自組裝聚集體則

6、由原來的圓球形變?yōu)榱死w維狀；而隨著存放時(shí)間的延長(zhǎng)，10μg/mL燕麥μ-葡聚糖也可以自發(fā)的在溶液中形成扁平的盤狀聚集體結(jié)構(gòu)，存放9天后這些圓盤狀聚集體的直徑約為300nm，高度介于15-20nm之間，可見，時(shí)間效應(yīng)也使聚集體增大；而向Calcofluor中加入β-葡聚糖時(shí)，顆粒的高度由6-20nm增加至50-100nm。
　　 利用熒光分子Calcofluor可以與燕麥β-葡聚糖特異性結(jié)合的性質(zhì)，通過LSCM在較大的尺度上觀察了

7、燕麥β-葡聚糖溶液經(jīng)過冷凍和解凍之后形成的纖維狀聚集體結(jié)構(gòu)，并觀察到Calcofluor的熒光強(qiáng)度隨著體系中燕麥β-葡聚糖濃度的上升而增加。
　　 4、利用表面活性劑SDS將燕麥β-葡聚糖分散成了單個(gè)的分子，經(jīng)AFM測(cè)量，這些單分子的平均直徑約為0.44nm，數(shù)均輪廓長(zhǎng)度(Ln)和均方根末端距(＜Ree2＞1/2)分別為938和912nm，計(jì)算得到的持續(xù)長(zhǎng)度(Lp)為526nm。以上數(shù)據(jù)與文獻(xiàn)中的光散射結(jié)果比較，二者十分接近，證

8、實(shí)了AFM觀測(cè)到的確實(shí)是單個(gè)的β-葡聚糖分子。同時(shí)也直觀的證實(shí)了前人提出的β-葡聚糖是一種無分支的線性多糖鏈。
　　 5、利用紫外光譜法研究了燕麥β-葡聚糖與Calcofluor的分子間相互作用。測(cè)定了兩者在不同溶液環(huán)境中的結(jié)合常數(shù)(K)，每個(gè)葡聚糖分子上的結(jié)合位點(diǎn)總數(shù)(N)以及平均每個(gè)葡聚糖分子上結(jié)合的Calcofluor分子數(shù)（n）。測(cè)定結(jié)果表明兩者的結(jié)合同時(shí)受到焓和熵的驅(qū)動(dòng)，同時(shí)證實(shí)了在兩者的結(jié)合過程中，疏水相互作用是除氫

9、鍵和范德華力之外的一種有意義的相互作用。燕麥β-葡聚糖是一種同時(shí)具有親水和疏水特性的多糖。吸附等溫線與Langmuir模型符合得很好。
　　 6、燕麥β-葡聚糖的狀態(tài)與其降血糖活性密切相關(guān)，固體狀態(tài)的β-葡聚糖不能延緩體外消化模型中碳水化合物的消化，而呈液體狀態(tài)的樣品則可以明顯延緩這一消化過程，加入液態(tài)β-葡聚糖溶液后，標(biāo)準(zhǔn)食物白面包中淀粉的消化率降低為空白組的88.8%，而相應(yīng)的血糖指數(shù)也降低為88.5。而燕麥β-葡聚糖溶液對(duì)

10、饅頭中碳水化合物的消化也表現(xiàn)出類似的作用。這種延緩消化作用可以解釋為燕麥β-葡聚糖溶液的粘性所發(fā)揮的生理作用，使之能夠阻止α-淀粉酶與底物的結(jié)合，從而延緩酶解過程，但并非特異性反應(yīng)。
　　 7、燕麥β-葡聚糖溶液的不同添加方式對(duì)α-淀粉酶的活性具有不同的抑制效果。將濃度為1.25%的燕麥β-葡聚糖預(yù)先與可溶性淀粉混合后其抑制效果最好，抑制率為32.2%；直接添加β-葡聚糖抑制效果次之，抑制率為26.8%;預(yù)先將燕麥β-葡聚糖與α