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我国薏苡仁资源主要品质及薏苡仁活性多糖的研究

2020-11-28阅读(495)

我国薏苡仁资源主要品质及薏苡仁活性多糖的研究

论文摘要

本研究采集我国具有代表性区域分布的12个薏苡主产区的13种薏苡仁资源（其分布范围为北纬20°～48°）,测定、分析其营养、保健与加工品质:并在此研究的基础上,以我省具有高直链淀粉特性的仙游金沙薏苡仁为原料,较为系统、全面地研究了其重要功能性成分——薏苡仁活性多糖（Coxian）的提取、分离与纯化工艺;探讨了Coxian的理化性质与分子结构特性、功能学特性。主要研究结果如下:（1）我国薏苡仁资源主要品质的研究薏苡仁资源营养品质研究表明,薏苡仁营养较为齐全,13种薏苡仁营养成分的平均值为:蛋白质15.80%,脂肪5.49%,均高于米、面;碳水化合物63.05%,低于米、面;粗纤维和灰分分别为1.75%与1.68%。薏苡仁的Ca含量丰富,高于米、面;VB1、VB2、VB6、Fe、Zn、Se平均含量与米、面相当。薏苡仁的谷氨酸（Glu）、亮氨酸（Leu）、含硫氨基酸（Met+Cys）平均含量丰富,均高于米、面;但赖氨酸（Lys）含量较低。以氨基酸评分（AAS）为标准,13个样品中,Lys为第一限制性氨基酸,第二限制性氨基酸随产地不同而异,云南产等8个样品为苏氨酸（Thy）,四川产等5个样品为异亮氨酸（Ile）,贵州产为缬氨酸（Val）。平均必需氨基酸与总氨基酸比值（EAA/TAA）、必需氨基酸与非必需氨基酸比值（EAA/NEA）值分别为35.86%、55.91%,平均必需氨基酸指数（EAAI）值58.91%。与FAO/WHO模式相比,薏苡仁蛋白质具有较好的氨基酸组成,属于较为优质的蛋白质。保健与加工品质检测结果显示:薏苡仁是优良的药食同源经济作物,其含有丰富的薏苡仁酯、薏苡仁活性多糖（Coxian）、三萜类化合物,其平均值分别为:44.60 mg/g、59.03mg/g、22.83mg/g;薏苡仁属高淀粉质食物,其平均淀粉含量为56.42%,直链淀粉为4.78%。不同产地薏苡仁的保健、加工品质特性与品种、产地密切相关。该研究填补了我国有关薏苡仁品质研究的不足,并为薏苡仁资源的合理开发利用提供重要的参考价值。（2）薏苡仁活性多糖浸提动力学研究采用热水浸提工艺,探讨了浸提温度（T）、料液比（R）、浸提液pH值对浸提过程中Coxian浓度变化影响的规律;通过对影响因素的研究,建立了浸提过程中Coxian饱和浓度C*和饱和常数Ksat的经验溶解扩散模型。①在本研究条件下,T、R及浸提液pH值对浸提过程中Coxian饱和浓度C*和饱和常数Ksat的影响极显著（p＜0.01）。②通过二次通用旋转回归试验程序拟合得到T、R、pH值分别与C*、K（sat）的回归模型为:C*×103=47.2-1.17R-3.70T+75.38pH+0.054R2+0.050T2-6.38pH2(AOD)Ksat×103=-1.13+5.27R+17.14T+222.4pH-0.027R2-0.1T2-12.73pH2+0.017RT-0.1.7R pH（1/h）两回归方程失拟不显著,回归显著（p＜0.01）,可用于预测和控制Coxian在浸提过程中的溶解扩散规律。（3）薏苡仁活性多糖脱蛋白工艺的优化酶解法对Coxian脱蛋白的效果较Sevag法、三氯乙酸法的好;采用通用旋转组合试验设计方案,获得Coxian酶法脱蛋白的动力学方程,并优化其工艺参数组合:最佳的酶解温度、酶解液的pH值为0水平,即X1=45℃;X2=7.0;木瓜蛋白酶的适宜添加量X3=5000μ/g:在此条件下,Coxian的蛋白脱除率最高,为80.12%;此外,在酶解脱蛋白基础上,结合一次的Sevag法,即可将Coxian中的杂质蛋白基本脱除。（4）薏苡仁活性多糖理化性质与分子结构的研究经Sephadex G-75凝胶色谱分离、纯化的Coixan,为乳白色絮状粉末固体,属水溶性、酸偏中性多糖,pH6.8;Coixan在100℃范围内的耐热稳定性较好;在常规食品加工pH范围内,Coixan的耐酸稳定性比耐碱稳定性好,但强酸碱条件下,则酸性条件对其影响更大。Coixan与硫酸—苯酚反应呈棕褐色,与蒽酮反应呈暗绿色;与I2-KI、FeCl3、硫酸一咔唑、斐林试剂、考马斯亮蓝反应均呈阴性。经HPGPC与紫外光谱进行分析,鉴定Coixan为单一级分,且为不含有核酸、蛋白质的纯多糖化合物;确定其分子量为2993D;比旋光度「a」20D=+155°（0.151,H2O）,特性粘度[n]=0.313。采用XRD、IR、NMR、AFM解析分子结构与形貌。XRD图谱显示,Coxian的分子颗粒属非晶态:IR及1H-NMR分析数据表明,Coxian为非硫酸的杂聚多糖,分子中含有乙酰氨基;其构成单糖可能包括有α-D-吡喃木糖、α-D-吡喃葡萄糖、β-D-吡喃半乳糖、β-D-吡喃甘露糖、β-L-吡喃阿拉伯糖;Coxian糖苷链中存在β构型糖苷键。AFM的分子形貌图像提示,Coixan分子在溶液中具有良好的分散性能,其分子链在水溶液呈规则圆球状（火焰状）突起的螺旋或线性结构,直径约为40.0nm-50.0nm,高约为0.880nm-1.551nm。（5）薏苡仁活性多糖的体外抗氧化活性分别以Coxian纯品和粗品为受试物,进行自由基的清除和抑制脂质过氧化实验。利用Fenton反应体系、邻苯三酚自氧化体系、DPPH·体系与FRAP法分别检测Coxian对·OH、O2-·和DPPH·的清除效果与还原能力;以Ferrozine为Fe2+的光度试剂,观察Coxian螯合金属离子的能力。结果表明:Coxian是良好的质子（H·）供体,具有清除多种自由基的性能,同时还具备了一定的金属螯合能力,并且以Coxian纯品对O2-·的清除效果最为显著。提示Coxian是一种多效的自由基和金属离子的抑制剂,具有研制开发成抗自由基保健食品的良好前景。（6）薏苡仁活性多糖抗氧化及免疫调节的动物试验以ICR清洁级小鼠为研究对象,腹腔注射CCl4造模。以VE为阳性对照,给药组(Coxian纯品低、中、高剂量（250mg/kg、500mg/kg、1000mg/kg）和Coxian粗品低、中、高剂量（250mg/kg、500mg/kg、1000mg/kg）分别先经灌胃28d进行预防。以全血SOD与GSH-Px活性、GSH浓度、血清T-AOC（总抗氧化能力）反映小鼠抗氧化功能的改变;观察肝脏GOT、GPT活力单位、MDA（丙二醛）含量和肝脏指数变化。结果表明:与模型组相比,Coxian可显著增强小鼠SOD、GSH-Px活性,有效防止CCl4对肝脏组织的伤害,明显抑制肝细胞GOT、GPT水平与MDA含量的异常上升。其效果均呈现明显的量-效关系,且以Coxian纯品的效果为好。环磷酰胺建立免疫抑制小鼠模型,以生理盐水为正常对照,采用Coxian纯品对小鼠免疫器官指数、半数溶血值(HC50)、抗体生成细胞、腹腔巨噬细胞吞噬指数及淋巴细胞增殖反应的调节效果试验,观察其对免疫系统的影响。结果显示:Coxian能显著抑制免疫功能低下小鼠的脾赃指数和胸腺指数的缩小;增强巨噬细胞吞噬指数及淋巴细胞增殖反应;提高血清HC50,纠正免疫功能紊乱现象。动物试验证明Coxian能显著增强小鼠的抗氧化功能,有效解除CCl4肝中毒效应,并对免疫抑制模型小鼠有较好的免疫功能恢复作用。其机制可能与Coxian是良好的质子（H·）供体,具有清除多种自由基的性能,并可提高机体的抗氧化酶活性和GSH浓度,对抗脂质过氧化反应有有关。

论文目录

  • 摘要
  • Abstract
  • 缩略词（按字母顺序）
  • 第一章 前言
  • 1.1 薏苡仁品质及薏苡仁活性多糖的研究意义
  • 1.1.1 薏苡仁品质研究的意义
  • 1.1.2 薏苡仁活性多糖研究的意义
  • 1.2 薏苡种质资源的研究现状
  • 1.2.1 薏苡的产地
  • 1.2.2 薏苡种质资源与分布
  • 1.3 薏苡仁品质的研究进展
  • 1.3.1 薏苡仁营养品质的研究进展
  • 1.3.2 薏苡仁保健与加工品质的研究进展
  • 1.4 天然多糖的研究进展
  • 1.4.1 天然多糖的研究概述
  • 1.4.2 天然多糖的结构研究进展
  • 1.4.3 天然多糖的生物活性研究进展
  • 1.4.4 天然多糖的构-效关系研究进展
  • 1.5 薏苡仁多糖的研究进展
  • 1.5.1 薏苡仁多糖提取、分离、纯化与组分分析
  • 1.5.2 薏苡仁多糖生物活性的研究
  • 1.5.3 薏苡仁多糖的结构与理化性质、构-效关系的研究
  • 参考文献
  • 第二章 我国薏苡仁资源的主要品质研究
  • 第一节 不同产地薏苡仁资源营养成分分析与评价
  • 1 材料与方法
  • 1.1 样品采集与预处理
  • 1.2 检测方法
  • 1.3 评价方法
  • 1.4 数据处理
  • 2 结果与分析
  • 2.1 主要营养成分
  • 2.2 薏苡仁中微量营养素的分析
  • 2.2.1 薏苡仁中重要矿物元素的含量差异
  • 2.2.2 薏苡仁重要维生素含量分析
  • 2.3 薏苡仁中氨基酸含量及其评价
  • 2.3.1 氨基酸分析结果
  • 2.3.2 营养评价
  • 3 讨论
  • 第二节 不同产地薏苡仁资源的保健与加工品质
  • 1 材料与方法
  • 1.1 样品采集与预处理
  • 1.2 试剂与仪器
  • 1.3 检测方法
  • 1.3.1 薏苡仁酯含量的测定
  • 1.3.2 薏苡仁活性多糖（Coixan）含量的测定
  • 1.3.3 薏苡仁的总三萜含量测定
  • 1.3.4 薏苡仁的黄酮含量测定
  • 1.3.5 薏苡仁的直链淀粉含量（AC）测定
  • 1.3.6 薏苡仁的总淀粉含量测定
  • 1.4 数据处理
  • 2 结果与分析
  • 2.1 不同产地薏苡仁资源4种功能成分的分析
  • 2.2 不同产地薏苡仁资源的加工品质
  • 3 讨论
  • 本章小结
  • 参考文献
  • 第三章 薏苡仁活性多糖的提取、分离与纯化
  • 第一节 薏苡仁活性多糖的浸提动力学研究
  • 1 材料与方法
  • 1.1 材料
  • 1.1.1 材料与试剂
  • 1.1.2 仪器设备
  • 1.2 试验方法
  • 1.2.1 基于Fick定律的薏苡仁活性多糖浸出饱和浓度与饱和常数的数学模型
  • 1.3 试验方案
  • 1.3.1 单因素试验
  • 1.3.2 优化试验
  • 2 结果与分析
  • 2.1 单因素分析
  • *与Ksat的影响'>2.1.1 浸提温度对C*与Ksat的影响
  • *与Ksat的影响'>2.1.2 浸提液pH对C*与Ksat的影响
  • *与Ksat的影响'>2.1.3 料液比对C*与Ksat的影响
  • 2.2 薏苡仁活性多糖浸提动力学回归模型的建立与验证
  • 2.2.1 薏苡仁活性多糖浸提动力学回归模型的建立
  • 2.2.2 薏苡仁多糖浸提动力学回归模型的验证
  • 3 结论
  • 第二节 薏苡仁活性多糖脱蛋白工艺的优化
  • 1 材料与方法
  • 1.1 材料
  • 1.1.1 材料与试剂
  • 1.1.2 主要仪器
  • 1.2 试验方法
  • 1.2.1 三种方法对薏苡仁活性多糖脱蛋白的效果
  • 1.2.2 不同的蛋白酶对薏苡仁活性多糖脱蛋白的效果
  • 1.2.3 木瓜蛋白酶对薏苡仁活性多糖脱蛋白的工艺优化
  • 1.2.4 木瓜蛋白酶—Sevag法完善薏苡仁多糖脱蛋白效果的研究
  • 1.3 测定方法
  • 1.3.1 蛋白质含量测定
  • 1.3.2 总糖和薏苡仁多糖测定
  • 1.3.3 蛋白脱除率（PRP）及多糖损失率（PDP）的计算公式
  • 2 结果与分析
  • 2.1 三种方法对薏苡仁活性多糖脱蛋白的效果
  • 2.2 不同的蛋白酶对薏苡仁活性多糖脱蛋白的效果
  • 2.3 木瓜蛋白酶对薏苡仁活性多糖脱蛋白的工艺优化
  • 2.3.1 模型回归与方差分析
  • 2.3.2 试验因素对薏苡仁活性多糖蛋白脱除率的影响及工艺参数的优化
  • 2.4 木瓜蛋白酶-Sevag法完善薏苡仁活性多糖脱蛋白效果
  • 3 讨论
  • 本章小结
  • 参考文献
  • 第四章 薏苡仁活性多糖理化性质与分子形貌的研究
  • 第一节 薏苡仁活性多糖理化性质的分析
  • 1 材料与方法
  • 1.1 材料
  • 1.1.1 材料与试剂
  • 1.1.2 仪器设备
  • 1.2 测定方法
  • 1.2.1 薏苡仁活性多糖的分离纯化
  • 1.2.2 薏苡仁活性多糖纯度及分子量测定
  • 1.2.3 薏苡仁活性多糖基本理化性质的测定
  • 1.2.4 薏苡仁活性多糖旋光性质及特性粘度测定
  • 1.2.5 薏苡仁活性多糖加工稳定性探讨
  • 2 结果与分析
  • 2.1 薏苡仁活性多糖的分离纯化
  • 2.2 薏苡仁活性多糖纯度及分子量测定
  • 2.3 薏苡仁活性多糖的基本理化性质
  • 2.4 薏苡仁活性多糖旋光性质与特性粘度
  • 2.5 薏苡仁活性多糖加工稳定性探讨
  • 2.5.1 薏苡仁活性多糖的热稳定性
  • 2.5.2 薏苡仁活性多糖的酸碱稳定性
  • 3 讨论
  • 3.1 薏苡仁活性多糖的纯度及分子量
  • 3.2 薏苡仁活性多糖的特性粘度与旋光性
  • 3.3 薏苡仁活性多糖的加工稳定性
  • 第二节 薏苡仁活性多糖的结构与分子形貌浅析
  • 1 材料与方法
  • 1.1 材料
  • 1.1.1 材料与试剂
  • 1.1.2 仪器设备
  • 1.2 测定方法
  • 1.2.1 薏苡仁活性多糖的红外光谱（IR）分析
  • 1H-NMR）分析'>1.2.2 薏苡仁活性多糖的核磁共振（1H-NMR）分析
  • 1.2.3 薏苡仁活性多糖的X-射线衍射分析（XRD）
  • 1.2.4 薏苡仁活性多糖分子形貌的观察
  • 2 结果与分析
  • 2.1 薏苡仁活性多糖的IR分析
  • 1H-NMR分析'>2.2 薏苡仁活性多糖的1H-NMR分析
  • 2.3 薏苡仁活性多糖的XRD分析
  • 2.4 薏苡仁活性多糖的分子形貌
  • 3 讨论
  • 3.1 薏苡仁活性多糖的分子结构
  • 3.2 薏苡仁活性多糖的分子形貌与表观
  • 本章小结
  • 参考文献
  • 第五章 薏苡仁活性多糖抗氧化与免疫调节作用的研究
  • 第一节 薏苡仁活性多糖体外抗氧化作用的研究
  • 1 材料与方法
  • 1.1 材料
  • 1.1.1 材料与试剂
  • 1.1.2 仪器设备
  • 1.2 测定方法
  • 1.2.1 薏苡仁活性多糖对二苯代苦味酰自由基（DPPH·）的清除作用
  • 1.2.2 薏苡仁活性多糖对金属螯合能力的测定
  • 1.2.3 薏苡仁活性多糖对羟基自由基（·OH）的清除作用
  • 2-·）的清除作用'>1.2.4 薏苡仁活性多糖对超氧阴离子自由基（O2-·）的清除作用
  • 1.2.5 薏苡仁活性多糖的还原能力
  • 1.3 统计处理
  • 2 结果与分析
  • 2.1 薏苡仁活性多糖对DPPH·的清除作用
  • 2.2 薏苡仁活性多糖对金属螯合能力的测定
  • 2.3 薏苡仁活性多糖对·OH的清除作用
  • 2-·的清除作用'>2.4 薏苡仁活性多糖对O2-·的清除作用
  • 2.5 薏苡仁活性多糖的还原能力
  • 3 讨论
  • 第二节 薏苡仁活性多糖对小鼠抗氧化作用的研究
  • 1 材料与方法
  • 1.1 材料与试剂
  • 1.1.1 Coixan样品的制备
  • 1.1.2 主要仪器
  • 1.1.3 动物及试验方案
  • 1.2 指标测定方法与原理
  • 1.2.1 全血抗氧化酶活性、红细胞GSH浓度和血清T-AOC和测定
  • 1.2.2 肝脏组织GOT、GPT活性、MDA含量测定
  • 1.2.3 肝组织病理切片
  • 1.3 统计处理
  • 2 结果与分析
  • 2.1 一般情况
  • 4肝损伤和降低肝细胞MDA含量的作用'>2.2 薏苡仁多糖防治小鼠CCL4肝损伤和降低肝细胞MDA含量的作用
  • 2.3 薏苡仁多糖对全血抗氧化酶活性、GSH浓度和血清T-AOC的影响
  • 2.4 肝组织病理学变化观察
  • 3 讨论
  • 第三节 薏苡仁活性多糖对小鼠免疫功能的影响
  • 1 材料与方法
  • 1.1 材料
  • 1.1.1 材料与试剂
  • 1.1.2 主要仪器
  • 1.2 动物分组与饲养
  • 1.3 测定指标及方法
  • 1.3.1 免疫器官指数的测定
  • 1.3.2 脾脏淋巴细胞转化率
  • 1.3.3 腹腔巨噬细胞吞噬指数测定
  • 1.3.4 血清中溶血素测定
  • 1.3.5 抗体生成细胞的测定
  • 1.4 统计处理
  • 2 结果与分析
  • 2.1 薏苡仁活性多糖对小鼠体重与免疫脏器指数的影响
  • 2.2 薏苡仁活性多糖对小鼠细胞免疫功能的影响
  • 2.3 薏苡仁活性多糖对小鼠体液免疫功能的影响
  • 3 讨论
  • 本章小结
  • 参考文献
  • 第六章 全文总结
  • 1.1 总结
  • 1.1.1 不同产地薏苡仁资源的主要品质
  • 1.1.2 薏苡仁活性多糖的提取、分离与纯化
  • 1.1.3 薏苡仁活性多糖的理化性质与分子形貌
  • 1.1.4 薏苡仁活性多糖抗氧化与免疫调节作用
  • 1.1.5 薏苡仁活性多糖生理活性的量-效关系
  • 1.2 创新点
  • 致谢

    • 相关论文文献

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