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超声萃取对茯苓菌核多糖提取率及结构影响的研究

作　者: 王博
导　师: 张静；孙润广
学　校: 陕西师范大学
专　业: 生物物理学
关键词: 超声波 水溶性茯苓菌核多糖 碱溶性茯苓菌核多糖 羧甲基茯苓多糖 原子力显微镜
分类号: S567.32
类　型: 硕士论文
年　份: 2008年
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内容摘要


茯苓是（Poria cocos wolf）一种附着在松树根上生长的真菌,为多孔菌科植物,是我国传统的中药材。茯苓多糖是茯苓中重要的生物活性物质,具有利水渗湿、健脾宁心、抑菌杀菌、降血糖、抗病毒、调节免疫力、诱生与促干扰素和白细胞调节素等作用,对人体有较高的保健功能和药用价值。目前关于超声波对茯苓多糖提取率影响的研究工作已有报道,但对超声波强化提取对水溶性茯苓菌核多糖和碱溶性茯苓菌核多糖提取率及结构影响的系统研究相对较少,尚未发现用原子力显微镜对它们的微结构进行直接观测的报道。因此,本项目以茯苓菌核为原料,利用超声波对其中的水溶性多糖和碱溶性多糖分别进行提取,并将提取效果与传统提取方法进行比较,揭示超声萃取茯苓菌核多糖（水溶性多糖、碱溶性多糖）对其提取率、单糖组成种类和各组分间比例及结构的影响规律;通过对超声波强化提取茯苓菌核多糖的内在机理进行初步研究,为人们对超声萃取中草药多糖对其结构及生物活性影响的研究提供必要的基础数据和实验依据。论文的主要研究内容及相应的实验结果可归纳为以下几个方面:（1）确定超声波辅助热水浸提水溶性茯苓菌核多糖的最佳提取工艺,以多糖得率为指标,在单因素试验的基础上采用正交试验得出了超声波提取水溶性茯苓菌核多糖的最佳工艺条件,即超声时间25min、提取温度80℃、液围比60,并与传统热水浸提法进行比较;同时,用环境扫描电子显微镜对超声波处理前后茯苓菌核细胞结构的变化情况进行研究,结果发现未经超声处理的茯苓菌核细胞整体比较完整,表面几乎没有裂纹,不同细胞间通过胞间层连接在一起:经25min超声处理后,多数茯苓菌核细胞上都出现不同程度的裂痕,有的细胞甚至已经完全崩溃,大多数胞间层也已经被破坏。（2）采用传统热水浸提法和超声波辅助热水浸提法,按照优化后的工艺组合分别对脱脂茯苓菌核粉末进行提取,得多糖PPTH和PPUH。用傅立叶变换红外光谱（FTIR）分析糖类官能团,气相色谱法测定单糖组成,原子力显微镜观察多糖结构,并将二者的测定结果进行对比,结果表明:采用传统热水浸提得茯苓菌核多糖（PPTH）与超声波辅助热水浸提得茯苓菌核多糖（PPUH）具有相同的单糖组成,都包含核糖、木糖、甘露糖、果糖、半乳糖和葡萄糖,二者的红外吸收谱也基本相同,原子力显微镜扫描分析显示,PPTH整体呈现网状结构,而PPUH主要以长短不一的近棒状结构存在,推测可能是由于超声辐射对水溶性茯苓菌核多糖的网状结构造成破坏,促使其大分子链降解为较小的分子片断。由于这些小分子片段间发生聚集,因而最终形成较大“团簇棒状”结构。（3）采用传统碱提法和超声波辅助碱提法分别对超声辅助热水浸提所得茯苓残渣进行提取,得碱溶性茯苓菌核多糖,记为PPTA、PPUA,得率76.47%、85.4%。与潘琦、黄才欢报道的方法相比,超声辐射强化浸提缩短了提取时间,提高了碱溶性茯苓菌核多糖的提取效率,同时,在提取过程我们发现,超声辐射强化提取碱溶性茯苓菌核多糖的提取效果主要体现在第一次浸提上,可使绝大部分多糖转移至碱溶液中。用傅立叶变换红外光谱仪、原子力显微镜等仪器分析手段分别对PPTA、PPUA的糖类官能团及分子形貌进行研究,并将二者测定结果进行比较发现:二者的红外吸收光谱基本相同,表明超声波强化提取不会改变碱溶性茯苓菌核多糖的基本结构;原子力显微镜观测表明,云母表面的PPTA整体呈现网状结构,而PPUA则以长短不一,且平均链高度较小的近棒状结构存在,说明超声辐射强化提取不仅会破坏碱溶性茯苓菌核多糖的网状结构,而且对多糖不同分子间的相互作用也有一定影响。（4）对PPUA进行羧甲基修饰,Sevag法反复除蛋白（重复8次）,经紫外光谱检测未观测到色素、蛋白质、核酸之类物质的特征吸收后透析,冷冻干燥备用。用高效液相色谱法对羧甲基茯苓多糖（Carboxymethylpachymaran,CMP）的分子量进行测定,用傅立叶变换红外光谱对CMP的结构进行表征,用原子力显微镜（Atomic force microscopy,AFM）对不同溶液环境下CMP的形态变化进行观测,实验结果表明:经过羧甲基修饰,碱溶性茯苓菌核多糖在水中的溶解性显著增加,890cm-1处的β-D-葡聚糖特征吸收峰明显减弱,1333cm-1处出现次甲基振动吸收峰,1606cm-1处出现C=O非对称伸缩振动吸收峰,表明羧甲基化成功;高效液相色谱法测得CMP的分子量大小为1.45×105;原子力显微镜分析表明:在不同溶液条件下,CMP分子以不同形态存在,多糖溶液的浓度、离子强度及溶剂的物化特性均能对CMP的分子链构象及链间相互作用形式产生影响,推测可能与CMP分子内、分子间的氢键缔合及静电作用有关,CMP分子与云母基底间的吸附及静电作用也会对CMP的分子链构象及图像质量产生影响。

全文目录


摘要  3-5
Abstract  5-12
名词缩写  12-13
第1章 绪论  13-26
  1.1 茯苓的研究概况  13-16
    1.1.1 茯苓的生物学特征  13-14
    1.1.2 茯苓的化学成分  14
    1.1.3 茯苓的药用价值  14-15
    1.1.4 茯苓的发展前景  15-16
  1.2 茯苓多糖的生产研究现状  16-18
    1.2.1 茯苓多糖的提取现状  16-17
    1.2.2 茯苓多糖的功能及临床应用研究  17-18
  1.3 超声波在中草药多糖研究中的应用  18-22
    1.3.1 超声波的特点  18-19
    1.3.2 超声波在中草药多糖提取中的应用及提取机理  19-20
    1.3.3 超声波在中草药多糖降解中的应用  20-21
    1.3.4 当前存在的问题和方向  21-22
  1.4 原子力显微镜在中药多糖研究中的应用  22-26
    1.4.1 原子力显微镜的基本原理  22-23
    1.4.2 原子力显微镜的工作模式  23-24
    1.4.3 原子力显微镜在中药多糖结构研究中的应用  24-26
第2章 水溶性茯苓菌核多糖的制备及分析  26-41
  2.1 引言  26
  2.2 材料与仪器  26-27
    2.2.1 实验材料与试剂  26
    2.2.2 主要实验仪器  26-27
  2.3 水溶性茯苓菌核多糖的制备  27-30
    2.3.1 样品多糖含量的测定  27-28
    2.3.2 传统热水浸提法  28-29
    2.3.3 超声波强化提取法  29-30
  2.4 水溶性茯苓菌核多糖的分析  30-31
    2.4.1 茯苓菌核粉末的环境扫描电子显微镜观测  30
    2.4.2 PPTH和PPUH单糖组成的气相色谱分析  30-31
    2.4.3 PPTH和PPUH官能团的傅立叶变换红外光谱分析  31
    2.4.4 PPTH与PPUH微结构的原子力显微镜分析  31
  2.5 结果与讨论  31-40
    2.5.1 传统热水浸提水溶性茯苓菌核多糖结果分析  31-33
    2.5.2 超声辅助热水浸提水溶性茯苓菌核多糖结果分析  33-35
    2.5.3 超声辐射强化提取水溶性茯苓菌核多糖的机理初探  35-36
    2.5.4 超声辐射强化提取对水溶性茯苓菌核多糖的结构影响研究  36-40
  2.6 本章小结  40-41
第3章 碱溶性茯苓菌核多糖的制备与分析  41-48
  3.1 引言  41-42
  3.2 材料与仪器  42
    3.2.1 实验材料与试剂  42
    3.2.2 主要实验仪器  42
  3.3 碱溶性茯苓菌核多糖的制备  42-43
    3.3.1 茯苓菌核粉末的前处理  42
    3.3.2 传统碱浸提法  42-43
    3.3.3 超声波辅助碱提法  43
  3.4 传统碱提与超声辅助碱提所得茯苓菌核多糖PPTA、PPUA结构分析  43-44
    3.4.1 PPTA和PPUA官能团的傅立叶变换红外光谱分析  43-44
    3.4.2 PPTA和PPUA微结构的原子力显微镜分析  44
  3.5 结果与讨论  44-48
    3.5.1 超声辐射强化提取对碱溶性茯苓菌核多糖得率的影响  44
    3.5.2 超声辐射强化提取对碱溶性茯苓菌核多糖糖类官能团的影响  44-45
    3.5.3 超声辐射强化提取对碱溶性茯苓菌核多糖微结构的影响  45-48
第4章 羧甲基茯苓多糖(CMP)的制备及结构的原子力显微镜研究  48-57
  4.1 引言  48
  4.2 材料与仪器  48-49
    4.2.1 实验材料与试剂  48
    4.2.2 主要实验仪器  48-49
  4.3 CMP的制备与纯化  49
  4.4 CMP的理化性质分析及光谱表征  49-50
    4.4.1 CMP结构的红外光谱表征  49-50
    4.4.2 CMP分子量的测定  50
  4.5 CMP链构象变化的原子力显微镜研究  50-51
    4.5.1 AFM制样  50-51
    4.5.2 AFM观测  51
  4.6 结果与讨论  51-56
    4.6.1 CMP的理化性质及光谱学特征  51-52
    4.6.2 CMP链构象变化的原子力显微镜研究  52-56
  4.7 小结  56-57
第5章 结论与展望  57-59
  5.1 结论  57-58
  5.2 展望  58-59
参考文献  59-67
致谢  67-68
攻读硕士学位期间科研成果  68

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中图分类: > 农业科学 > 农作物 > 经济作物 > 药用作物 > 菌类 > 茯苓
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