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琼胶寡糖的制备及生物活性研究

作　者: 刘刚
导　师: 杨贤庆
学　校: 上海海洋大学
专　业: 食品科学与工程
关键词: 琼胶寡糖硫酸酯化抗氧化保水
分类号: R151
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

近年来,采用来源广泛的海洋糖类化合物为原料,运用降解、化学修饰等方法,增强海洋糖类化合物的生物活性,开发海洋类新药物,目前已经成为海洋糖类化合物的重要研究方向。本研究以龙须菜琼胶为原料制备低分子量的琼胶寡糖,通过响应面法对酸水解琼胶的工艺方法进行了优化;采用氯磺酸-吡啶法制备琼胶寡糖硫酸酯化产物,通过正交实验确定了制备硫酸酯化琼胶寡糖的最佳工艺;此外论文还对制备的琼胶寡糖及其硫酸酯化产物的体外抗氧化活性进行了研究;同时探讨了琼胶寡糖对冷冻水产品在贮藏过程中品质变化的影响。旨在为食品、生物、医药、化妆品等领域的应用提供理论基础。本研究的主要工作及结论如下:1.研究龙须菜琼胶水解条件与其水解率的关系,采用响应曲面研究的方法,研究了酸浓度、底物浓度和水解时间三因素与琼胶水解率的定量关系。通过多元线性回归拟合出回归模型:Y= 81.5933+0.7175X1+1.8938X2+2.7313X3-3.1567X12-3.3042X22-3.3092X32-0.6625X1X2+0.0475X1X3-0.8000X2X3,由多元线性回归方程变量系数可知,酸浓度对琼胶水解率的影响最大,其次为底物浓度,水解时间对水解率的影响最小。在3因素的水平范围内,经过验证试验表明,试验测定值和回归模型预测值无显著性差异（P>0.05）。2.采用凝胶色谱分离得到低分子量的琼胶寡糖,利用红外、核磁共振和质谱分析了琼胶寡糖的结构和分子量范围,结果表明酸降解琼胶制备琼胶寡糖不会改变琼脂糖的基本结构。3.以琼胶寡糖为原料,以酯化产物中硫酸基的含量和样品回收率为指标,对三种常见的硫酸酯化方法（三氧化硫-二甲基甲酰胺法、浓硫酸法和氯磺酸-吡啶法）进行了比较,确定了氯磺酸-吡啶法为制备硫酸酯化琼胶寡糖的最佳方法;同时以酯化试剂比例、反应时间和反应温度三因素为考察对象设计正交实验,所得最佳酯化条件为:氯磺酸和吡啶比例1:2、反应时间4 h、反应温度60℃,在此酯化条件下琼胶寡糖酯化产物中硫酸基的含量为26.1%,样品回收率为68.3%。4.采用不同的抗氧化模型对琼胶寡糖及其硫酸酯化产物的体外抗氧化活性进行了研究。结果表明硫酸酯化琼胶寡糖在不同的抗氧化模型中均具有较琼胶寡糖更高的抗氧化活性:琼胶寡糖经过硫酸酯化衍生后其清除超氧阴离子的能力有很大提高,其IC50值约为0.18 mg/mL,而琼胶寡糖的IC50值约为0.37 mg/mL,琼胶寡糖混合物的IC50值远大于0.37 mg/mL,因此相同浓度下,三种样品对超氧阴离子O₂^·-的清除能力大小顺序依次为:硫酸酯化产物>琼胶寡糖>琼胶寡糖混合物;对有机自由基DPPH的清除结果表明,琼胶寡糖混合物、琼胶寡糖及其硫酸酯化产物对有机自由基DPPH的清除能力都不高,其最大清除率分别为16.13%、17.33%、24.92%;对羟自由基（·OH）的清除结果表明,琼胶寡糖混合物、琼胶寡糖及其硫酸酯化产物都有一定的清除羟自由基的能力,且样品浓度和清除率之间具有一定的量效关系;对三种样品还原能力的研究结果表明,琼胶寡糖混合物、琼胶寡糖及其硫酸酯化产物都有一定的还原能力,在相同浓度时,琼胶寡糖及其硫酸酯化产物的还原能力比琼胶寡糖混合物高。5.初步研究了琼胶寡糖在冷冻水产品贮藏过程中的保水、保鲜作用,以浸泡增重率、干耗率、解冻损失率、蒸煮损失率、质构、盐溶性蛋白含量、Ca²⁺-ATP酶活性为指标,研究不同浸渍液处理对虾仁、罗非鱼片、牡蛎冷冻过程中的保水、保鲜作用。实验结果表明,琼胶寡糖浸泡组相比于空白对照组、蒸馏水浸泡组、海藻糖浸泡组在冷冻水产品保水保鲜方面具有明显的优势（P<0.05）。

全文目录

摘要  4-6
ABSTRACT  6-11
引言  11-13
第一章文献综述  13-20
  1.1 寡糖生物活性国内外研究进展  13-14
  1.2 琼胶寡糖国内外研究现状  14-20
    1.2.1 琼胶寡糖简介  14-15
    1.2.2 琼胶糖的降解方法研究现状  15-16
    1.2.3 琼胶寡糖的分离与分析方法研究现状  16-17
    1.2.4 琼胶寡糖的生物活性研究现状  17-18
    1.2.5 琼胶寡糖的开发应用现状  18-20
第二章琼胶寡糖的制备及结构解析  20-41
  2.1 引言  20
  2.2 实验材料、试剂与仪器  20-22
    2.2.1 实验材料  20-21
    2.2.2 实验试剂  21
    2.2.3 仪器设备  21-22
  2.3 实验方法  22-24
    2.3.1 琼胶寡糖的制备  22-23
    2.3.2 琼胶寡糖混合物的分级及分子量测定  23
    2.3.3 琼胶寡糖的化学组成分析  23
    2.3.4 琼胶寡糖的结构分析  23-24
  2.4 结果与分析  24-39
    2.4.1 琼胶酸降解条件  24-33
    2.4.2 分子量测定  33-34
    2.4.3 琼胶寡糖的化学成分  34-35
    2.4.4 琼胶寡糖结构分析  35-39
  2.5 本章小结  39-41
    2.5.1 琼胶酸水解方法的建立  39
    2.5.2 琼胶寡糖理化性质分析  39-41
第三章琼胶寡糖硫酸酯化衍生物的制备  41-52
  3.1 引言  41-42
  3.2 实验材料、试剂与仪器  42-43
    3.2.1 实验材料  42
    3.2.2 实验试剂  42
    3.2.3 仪器设备  42-43
  3.3 实验方法  43-45
    3.3.1 三氧化硫-二甲基甲酰胺法制备琼胶寡糖硫酸酯化产物  43
    3.3.2 浓硫酸法制备琼胶寡糖硫酸酯化产物  43
    3.3.3 氯磺酸-吡啶法制备琼胶寡糖硫酸酯化产物  43-44
    3.3.4 氯磺酸-吡啶法制备琼胶寡糖硫酸酯化产物的单因素试验  44
    3.3.5 氯磺酸-吡啶法制备琼胶寡糖硫酸酯化产物的工艺优化  44
    3.3.6 硫酸酯化寡糖中硫酸基的测定方法  44-45
  3.4 结果与分析  45-50
    3.4.1 硫酸基含量的标准曲线  45
    3.4.2 三种硫酸酯化方法的比较结果  45-46
    3.4.3 氯磺酸-吡啶法制备琼胶寡糖硫酸酯化产物单因素试验结果与分析  46-48
    3.4.4 氯磺酸-吡啶法制备琼胶寡糖硫酸酯化产物正交实验结果与分析  48-50
  3.5 本章小结  50-52
    3.5.1 三种硫酸酯化方法的比较  50
    3.5.2 最优化硫酸酯化方法的确立  50-52
第四章琼胶寡糖及其硫酸酯化产物的抗氧化活性研究  52-63
  4.1 引言  52
  4.2 实验材料、试剂与仪器  52-53
    4.2.1 实验材料  52-53
    4.2.2 实验试剂  53
    4.2.3 仪器设备  53
  4.3 实验方法  53-56
    4.3.1 样品的处理  53-54
    4.3.2 对超氧阴离子自由基体系·O_2~-的清除作用  54
    4.3.3 对有机自由基DPPH 的清除作用  54-55
    4.3.4 对羟自由基（·OH）的清除作用  55
    4.3.5 还原能力的测定  55-56
  4.4 结果与分析  56-62
    4.4.1 琼胶寡糖及其硫酸酯化产物对超氧阴离子自由基体系·O_2~-的清除作用  56-57
    4.4.2 琼胶寡糖及其硫酸酯化产物对有机自由基DPPH 的清除作用  57-59
    4.4.3 琼胶寡糖及其硫酸酯化产物对羟自由基（·OH）的清除作用  59-60
    4.4.4 琼胶寡糖及其硫酸酯化产物还原能力测定结果  60-62
  4.5 本章小结  62-63
第五章琼胶寡糖对冷冻水产品贮藏过程中品质的影响  63-84
  5.1 引言  63-64
  5.2 实验材料、试剂与仪器  64-65
    5.2.1 实验材料  64
    5.2.2 实验试剂  64
    5.2.3 仪器设备  64-65
  5.3 实验方法  65-67
    5.3.1 样品前处理  65
    5.3.2 样品浸泡处理  65
    5.3.3 指标测定  65-67
    5.3.6 数据处理  67
  5.4 结果与分析  67-82
    5.4.1 不同浸渍液处理对虾仁、罗非鱼片、牡蛎浸泡增重率的影响  67-68
    5.4.2 不同浸渍液处理对虾仁、罗非鱼片、牡蛎冻藏期间干耗率的变化  68-69
    5.4.3 不同浸渍液处理对虾仁、罗非鱼片、牡蛎解冻损失率和蒸煮损失率的影响  69-71
    5.4.4 不同浸渍液处理对虾仁、罗非鱼片、牡蛎质构的影响  71-75
    5.4.5 不同浸渍液处理对虾仁、罗非鱼片和牡蛎中盐溶性蛋白含量的影响  75-78
    5.4.6 不同浸渍液处理对虾仁、罗非鱼片和牡蛎中 Ca~(2+)-ATP 酶活性的影响  78-82
  5.5 本章小结  82-84
创新点  84-85
参考文献  85-92
致谢  92-93
攻读硕士期间发表的文章  93

琼胶寡糖的制备及生物活性研究

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