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[硕士论文] 濮慧敏
食品科学与工程 扬州大学 2018(学位年度)
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(H2O2)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/H2O2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+/H2O2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0.5mmol/L,H2O2浓度1.5mmol/L,溶液pH值5.0,反应时间5min。而AA/H2O2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/H2O2和Fe2+/H2O2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-CSⅠ和CA-g-CSⅡ),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-CSⅠ的平均分子质量大于壳聚糖,在290nm和320nm处有两个紫外吸收峰,在1537cm-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6.3-7.6ppm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-CSⅡ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。
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