低聚木糖美拉德反應及其衍生物活性.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過水解分離精制而得的一類寡聚糖，它結構簡單，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。低聚木糖既耐強酸又耐高溫，且理化性質非常穩(wěn)定，作為一種重要的益生元，具有很強的增殖腸道益生菌的作用，因而被廣泛應用于微生態(tài)健康領域。此外，動物實驗表明，它還具有一定的抗氧化和降血脂作用，因而在健康保健領域受到廣泛關注。然

2、而，作為一種新型食品添加劑，其化學結構改性以及衍生物抗氧化性方面研究卻甚為少見。
　　低聚木糖結構中含有大量羰基，可以與食品中氨基酸發(fā)生美拉德反應。本文以美拉德反應作為改性手段，制得低聚木糖衍生物，考察不同種類氨基酸、反應羰基與氨基比例以及金屬離子存在條件下，美拉德反應的過程特征、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構特點，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、化反應和改性應用提供思路，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，檢測不同氨基酸、羰氨摩爾質量比，以及金屬離子存在條件下反應過程中pH值、紫外-可見吸光值以及熒光值的變化，并運用紅外分析、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行結構鑒定，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，主要研究結果如下：
　　1.美拉德反應進程研究表明：隨著反應時間延長，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；熒光強度（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）分子量測定結果表明，低聚木糖衍生物的分子量較反應前均得到增加；紅外分析顯示，衍生物結構中留有多糖吸收峰，而氨基酸的氨基峰消失；隨著反應時間的延長，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，反應后，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，且反應時間越長，抗氧化性能越佳，即反應30小時后的衍生物抗氧化能力強于15小時，而反應5小時衍生物最弱；相同反應時間，反應物中羰氨比不同，抗氧化能力也有差異，當羰基與氨基摩爾質量比為1:1時，衍生物抗氧化性最強，1:2次之，2:1衍生物最弱；隨著反應進行，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，相同反應時間，當低聚木糖與脯氨酸的羰氨摩爾質量比為1:1時，衍生物抗氧化性能最強，其次是1:2，而2:1的衍生物抗氧化性最弱；相同羰氨比，反應時間越長，抗氧化性越強，30小時衍生物的抗氧化性明顯強于15小時和5小時衍生物；隨著反應時間延長，衍生物中糖醛酸含量逐漸升高，抗氧化性增強，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、以羰氨摩爾質量比為1:1，反應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，對其抗氧化性進行評估比較。結果表明：低聚木糖-甘氨酸抗氧化性優(yōu)于低聚木糖-脯氨酸，說明采用不同結構氨基酸，制得衍生物的抗氧化性能有差異，這與氨基酸的結構性質有關，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；糖醛酸含量測試結果表明，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，同一反應時間，衍生物中糖醛

8、酸含量越高，抗氧化性越強。
　　5.低聚木糖-甘氨酸美拉德反應溶液中添加Fe3+、Cu2+和Mg2+，原子吸收測試結果表明衍生物中幾乎不含金屬離子；隨著反應時間延長，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+對美拉德反應進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+可促進美拉德反應，而Mg2+則抑制反應進行，且濃度為0.020 mol/L的反應組比0.005 mol/L的

9、反應組對美拉德反應進程影響效果更明顯?？寡趸Y果顯示，反應溶液中添加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，Fe3+反應組抗氧化性優(yōu)于Cu2+反應組；而反應溶液中添加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弱順序為：XG-Fe3+>XG-Cu2+>XO>XG-Mg2+，這與糖醛酸含量測試結果

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，監(jiān)測反應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，對其結構進行初步探究；比較了氨基酸種類、羰基與氨基比例、反應時間、金屬離子存在條件下對形成的衍生物抗氧化性能的影響。結果表明隨著反應時間延長，反應物紫外-可見吸收與熒光吸收強度增強，其衍生物中還原糖含量逐漸降低，糖醛酸含量增加，抗