魔芋葡甘聚糖螺旋微觀構象及性質研究.pdf

1、葡甘聚糖(Konjac Glucomanan，簡稱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、提高機體免疫力等功能。螺旋結構是多糖性能與生物活性的基石，螺旋微觀構像變化是其性能與生物活性變化的原因。國內外關于KGM螺旋結構的研究，僅發(fā)現(xiàn)了螺旋結構的存在而沒有深入分析其形成規(guī)律及穩(wěn)定機理，更沒有深入探討不同外場條件下螺旋微觀構像的變化，對不同外界條件下KGM螺旋微觀構像及溶液行為認識的缺乏已成為制約KGM深加工及生

2、物活性調控的瓶勁。
　　 本文嘗試通過現(xiàn)代分析手段結合分子模擬等方法研究KGM分子螺旋形成機理、穩(wěn)定性及其氫鍵位點，單螺旋分子鏈水化膜特點，不同外場如離子離場、微波場、超高靜壓場下KGM螺旋微觀構像的變化規(guī)律，初步探索其螺旋結構及其形成機理，旨在為解決KGM生物功能活性調控提供結構基礎，特別是一些有關天然生物大分子螺旋結構形成原因的科學問題提供新的方法。
　　 主要研究結果：
　　 1葡甘聚糖分子螺旋結構形成機理

3、
　　 KGM分子構象是一種非典型的螺旋結構，乙?；蔷S持KGM分子螺旋結構的重要基團，KGM分子聚合度顯著影響其螺旋結構的形狀與穩(wěn)定性，真空中對分子鏈構象影響最大的非鍵合作用力是靜電作用，而水溶液中氫鍵對分子鏈構象的影響最大，溫度對螺旋結構具有一定的可逆破壞作用，至341K時螺旋結構完全消失，分子鏈呈現(xiàn)無規(guī)線團結構。溫度降低時，螺旋結構部分恢復。
　　 2脫支鏈葡甘聚糖單鏈螺旋構象
　　 為研究支鏈對KGM分子

4、螺旋結構的影響規(guī)律，及脫支鏈KGM分子鏈構象形態(tài)。采用分子動力學模擬的研究方法發(fā)現(xiàn)支鏈是影響KGM分子螺旋結構特征的重要基團，脫支鏈KGM分子鏈的螺旋構象是由局部的折疊片段組合而成；脫除支鏈后的KGM的構象更穩(wěn)定，且真空中對分子鏈構象影響最大的非鍵合作用力仍是靜電作用，水溶液中氫鍵能對分子鏈構象的影響最大；當溫度高于343K時脫支鏈KGM的螺旋構象消失，分子鏈呈現(xiàn)直鏈伸展狀態(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)勢構象，采用分子動力學模擬方法對左、右螺旋分子鏈的水化膜、勢能值、氫鍵網絡進行研究對比。結果表明左旋單螺旋分子鏈的水化膜、KGM勢能值及與水分子形成的氫鍵網絡均優(yōu)于右旋單螺旋分子鏈，左旋單螺旋分子鏈是葡甘聚糖在水溶液中的優(yōu)勢構象。
　　 4葡甘聚糖-硼砂復合物構象
　　 利用分子動力學模擬與實驗相結合的方法從分子水平上研究了水溶液中葡甘聚糖(KGM)與

6、硼酸根離子復合物的形成.對分子內配合物進行了模擬研究，體系的能量、徑向分布函數(shù)和均方根位移變化的結果表明，KGM與Borate離子可形成分子內螺旋型配位復合物，硼酸根離子通過與KGM中的Man、Glu中C6上的-OH及O5形成氫鍵形成復合物，氫鍵是維持復合物穩(wěn)定的主要非鍵合作用力；溫度對復合物的螺旋構象影響較小，復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螺旋構象
　　 采用分子動力學模擬與圓

7、二色性、旋光性相結合的研究方法研究不同堿土金屬離子、pH值溶液對魔芋葡甘聚糖(KGM)分子螺旋結構的影響規(guī)律及穩(wěn)定性機理。結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像，H+對KGM構像的影響較小，而OH-使KGM部分螺旋分子鏈解開，呈直鏈伸展構像。金屬離子通過改變溶液體系的靜電勢分布，而對KGM螺旋微觀構像進行調節(jié)，H+對KGM分子鏈的非鍵合作用力沒有顯著影響，而堿性溶液中OH-顯著增強了氫鍵對分子鏈構象

8、的影響程度。采用分子動力學模擬與圓二色性、旋光性相結合的方法是研究溶液中KGM螺旋結構的一種有效手段。
　　 6微波處理對KGM溶液行為及凝膠性能的影響
　　 探討微波處理條件對KGM凝膠強度、凝固點、特性粘度、膠率收縮率和旋光性的影響。結果表明，在33％輸出功率，1min微波輻照后，KGM的凝膠強度和特性粘度略有上升，隨著時間的延長，開始呈直線下降趨勢。而66％、100％輸出功率下，各項物理指標均隨時間呈直線下降趨勢。

9、微波處理使部分螺旋結構被破壞，微波對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KGM螺旋結構與性質的影響
　　 研究超高靜壓壓處理對KGM-剛果紅絡合物、圓二色譜、拉曼光譜、質構性質如粘附力、凝膠強度及粘性的影響。研究結果表明高壓處理有助于KGM與剛果紅的絡合，處理后KGM與剛果紅的特異性氫鍵結合作用顯著增強，經高壓處理后絡合物的λmax與KGM濃度仍呈一元二次方程關系，高壓處理保留了KGM的螺旋結