自由基介导的壳聚糖-咖啡酸接枝共聚物的合成机理及抗氧化活性研究

发布时间：2020-06-14 02:23

【摘要】：通过接枝共聚反应将酚酸类化合物接枝到壳聚糖分子上,合成壳聚糖-酚酸接枝共聚物,对于改善壳聚糖的理化特性与生物活性具有重要的意义。在常用的壳聚糖-酚酸接枝共聚物的合成方法中,由抗坏血酸(AA)和过氧化氢(H202)氧化还原对诱导的接枝共聚法具有操作简便、成本低的优点,然而其确切的接枝机理尚不清楚;同时,壳聚糖-酚酸接枝共聚物的抗氧化活性评价通常采用体外试验,其体内抗氧化作用尚不明确。因此,本论文旨在揭示AA/H202氧化还原对引发的壳聚糖-酚酸接枝共聚物的合成机理与抗氧化活性。(1)采用电子顺磁共振技术分别对Fe2+/H2O2和AA/H2O2两种氧化还原体系中产生的自由基进行定性和定量分析;随后,研究两种氧化还原体系中产生的自由基与壳聚糖的反应机理。结果表明,Fe2+/H202氧化还原体系中仅产生羟基自由基(·OH),其最佳反应条件是:Fe2+浓度 0.5 mmol/L,H202浓度 1.5 mmol/L,溶液 pH 值 5.0,反应时间 5 min。而AA/H202氧化还原体系中仅产生抗坏血酸自由基(Asc·-),而并不能产生·OH,其最佳反应条件是:AA浓度0.15mol/L,H2O2浓度0.075mol/L,溶液pH值6.0,反应时间5min。壳聚糖与·OH反应后未产生新的自由基,而壳聚糖与Asc·-反应后形成了新的碳自由基。此外,Asc·-对壳聚糖分子具有脱氨基作用,且在反应过程中形成大量的不饱和键,使得壳聚糖原有的空间结构和结晶性消失,热稳定性降低。相比之下,·OH主要断裂1,-4-β-D-糖苷键,因而经·OH降解的壳聚糖在结构、结晶性和热稳定性方面均与壳聚糖类似。(2)利用AA/H202和Fe2+/H202氧化还原体系的最佳自由基产生条件,合成两种壳聚糖-咖啡酸接枝共聚物(分别命名为CA-g-CS Ⅰ和CA-g-CS Ⅱ),研究自由基介导的CA-g-CS的合成机理。结果显示,CA-g-CSⅠ的接枝量为68.5mg/g,而CA-g-CSⅡ的接枝量几乎为零。CA-g-CS Ⅰ的平均分子质量大于壳聚糖,在290 nm和320 nm处有两个紫外吸收峰,在1537 cm-1处新出现的红外吸收峰(对应于咖啡酸C=C的伸缩振动),在核磁共振氢谱的6.3-7.6 ppm范围内出现咖啡酸次甲基质子信号,均证明咖啡酸已成功通过Asc·-接枝到壳聚糖分子上;同时,CA-g-CSⅠ的热稳定性和结晶度均低于壳聚糖;表面相对光滑,呈片层状或棒状。相比之下,CA-g-CS Ⅱ的平均分子质量小于壳聚糖,热稳定性略高于壳聚糖,而结晶性稍低于壳聚糖,其仍维持着壳聚糖的空间立体结构,并在颗粒内部形成大量空穴。上述结果表明,咖啡酸能通过Asc·-接枝到壳聚糖分子,但不能通过·OH接枝到壳聚糖上。(3)对壳聚糖-咖啡酸接枝共聚物的体外抗氧化及体内护肝活性进行研究。体外抗氧化实验的结果表明,CA-g-CS有较好的体外抗氧化能力,且显著高于壳聚糖,说明将咖啡酸接枝到壳聚糖上能提高壳聚糖的抗氧化活性。体内实验的结果进一步表明,相比与四氯化碳模型组,CA-g-CS处理能显著降低血清中谷丙转氨酶、谷草转氨酶和碱性磷酸酶水平,增强肝细胞内抗氧化酶(超氧化物歧化酶、过氧化氢酶、谷胱甘肽过氧化物酶、谷胱甘肽还原酶)活性,并提高肝细胞内非酶类抗氧化物(谷胱甘肽)水平和总抗氧化能力,从而发挥护肝活性。值得注意的是,CA-g-CS的护肝活性远高于壳聚糖,与阳性对照水飞蓟素接近。 【学位授予单位】：扬州大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：O631.3

【图文】：

接枝共聚物,壳聚糖,氧化还原对,机理

酚类物质在生物相关条件下能接受、储存和贡献电子基于壳聚糖和酚类物质的逡逑特性，电化学法也能用于壳聚糖－酚类接枝共聚物的合成。迄今为止，绝大多数电化学法逡逑合成接枝共聚物的研宄都集中在将儿茶酚类物质接枝到壳聚糖膜上［６３＜５』。如图１．４所示，逡逑采用电化学法合成壳聚糖－儿茶酚接枝共聚物分为三个步骤：首先，将金电极浸入壳聚糖逡逑溶液中，加负电压，保持电流强度不变，并持续通电；随后，将覆盖有壳聚糖的电极浸入逡逑儿茶酚溶液中，加正电压，使得儿茶酸氧化成醌；最后，氧化后的醌通过迈克尔加成和席逡逑夫碱反应与壳聚糖骨架共价连接值得注意的是，电化学法与酶催反应的接枝机理逡逑极为相似。因此，电化学法是一种安全、环保的合成壳聚糖－酚类接枝共聚物的方法。但逡逑是，这种方法也会造成酚酸的氧化，使得接枝共聚物的生物活性大幅度降低。目前，仅有逡逑咖啡酸通过电化学法被接枝到了壳聚糖上［６３］。逡逑

电化学法合成,壳聚糖,儿茶,接枝共聚物

１．１．３壳聚糖－酚酸接枝共聚物的理化特性逡逑Ｕ．３．１溶解性逡逑合成壳聚糖－酚酸接枝共聚物的主要目的之一是增加壳聚糖的溶解性。因此，接枝物的溶解性是衡量其理化特性的一个重要指标。一般而言，将酚酸接枝到壳聚糖分子后，壳聚糖的溶解性都是增加的１２３－２４夂３１夂４３，５５１。部分研[偦贡砻鳎蔷厶荺l酸接聚物的溶解性与接枝比例和反应条件密切相关【２６，４３】。此外，在制备壳聚糖－酚酸接枝过程中，冷冻干燥处理会使样品的结构更加紧密，从而降低其溶解度％１。最近，Ｇｕ人揭示了壳聚糖－没食子酸接枝共聚物的溶解度与ＥＤＣ／ＮＨＳ化学交联法合成过程中醇浓度有关Ｐ１。当使用去离子水作为溶剂时，壳聚糖－没食子酸接枝物会形成一种稳胶体分散物。然而，当溶剂中乙醇的浓度达到５０％以上，，过量的乙醇可以防止壳聚合，降低壳聚糖活性位点的有效性，使得接枝共聚物从反应溶液中析出。逡逑．１．３．２热稳定性逡逑壳聚糖－酚酸接枝共聚物的热稳定性是其重要的理化特性之一。差示扫描量热法（ＤＳＣ

【相似文献】