超声—芬顿联用技术制备低分子量酸性寡糖

发布时间：2019-07-27 06:52

【摘要】：酸性多糖是自然界广泛存在的一类大分子物质,具有抗凝血、抗氧化、抗病毒、抑菌性、抑制癌症和神经保护等生物活性。当今研究表明,酸性多糖的分子量和结构与其生物活性的发挥有直接关系,且由于酸性基团的存在,其降解难度较大,因此寻求高效温和的降解方式降低酸性多糖的分子量,提高其生物活性,成为当今糖化学研究新热点。目前常见的多糖降解方法主要为超声降解、酸热降解和自由基降解,但超声降解能力有限,酸热降解对结构破坏大,自由基降解需引入大量化学试剂,研究者希望寻求一种更为高效绿色的多糖降解方式。本文以肝素和果胶为研究对象,利用超声-芬顿联用技术(US-Fenton)对其进行降解,并对其降解过程中影响因素、降解产物的结构和活性以及超声降解机理进行了系统研究,主要内容和结论如下:1、超声强度、温度、Fe~(2+)浓度、H_20_2浓度和pH均对US-Fenton降解肝素的效率有直接的影响。超声可催化Fenton体系的反应进程,但其强度对降解速率影响不大,甚至在高强度下降解速率有所降低;相对较高的温度,较高的Fenton试剂浓度,较低的pH有利于US-Fenton降解速率的提高。根据单因素的实验结果,得到了较优的降解参数,超声强度3.8 W/mL,温度30℃,Fe~(2+)浓度1.5 mmol/L,H_20_2浓度6 g/L,pH为3。通过对降解低分子量肝素的二糖组成、FT-IR、NMR和HILIC-MS分析,可以判断US-Fenton在降解肝素过程中,肝素的整体结构虽未发生显著的变化,但其结构中的糖醛酸易受·OH攻击造成链断裂。对US-Fenton降解得到的低分子量肝素进行抗凝血实验,研究结果表明,LWMH-2样品更接近三种商品化肝素的抗凝血效果,并发现低分子量肝素对内源性途径和内源性外源性共同作用的凝血系统有作用,且存在剂量依赖关系。2、对于果胶的降解,US-Fenton较US、Fenton和US-H_20_2具有更高效的降解效率。柑橘果胶的重均分子量随US-Fenton处理时间的延长而显著降低,超声催化Fenton反应,提高果胶降解效率,但超声强度对降解速率影响不大。较高的温度和较高的Fe~(2+)浓度可促进US-Fenton降解速率。根据单因素结果,综合原料使用情况,设置较优的降解参数为超声强度3.8W/mL,温度30℃,Fe~(2+)浓度1.0mmol/L,H_20_2浓度6g/L,pH为3。在此条件下制备低分子量果胶(UFP-1和UFP-2),对比天然果胶结构特征,研究发现,US-Fenton会造成果胶酯化度降低,糖醛酸含量大大降低,并结合FT-IR和NMR分析,可推断US-Fenton引发的氧化降解侧重于攻击HG结构域的半乳糖醛酸,较大程度保留RG-I结构域。此外对降解产物进行抗氧化实验,结果表明,降解后的果胶能产生更强的抗氧化性。其中,分子量降低,溶解性增强,可能为影响果胶降解的主要因素。
【学位授予单位】：浙江大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：O629.1

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