南瓜多糖的修饰、结构分析及抗氧化活性的研究

南瓜不仅具有很好的食用价值,还具有降血糖、调血脂、降血压等功效,具有重要的研究与开发价值。本文以南瓜（Cucurbit moschata Duch）为原料,对南瓜多糖的提取、分离纯化、理化性质、化学修饰、结构分析、生物活性等方面进行了系统的研究,得到如下结论: 1.采用热水浸提法和超声波辅助提取法提取南瓜多糖。南瓜多糖的热水浸提法的最佳工艺条件为:提取温度为85℃,提取时间为2.5h,料液比为1:20:在此条件下南瓜多糖的实际得率可达4.31%,总糖含量和糖醛酸含量分别为:62.59%,29.11%。超声波辅助提取法的南瓜多糖的总糖含量、糖醛酸含量和提取率分别为:42.11%、29.24%、4.03%。 2.对热水浸提法所得南瓜粗多糖（WPP0）和超声波辅助提取法所得南瓜粗多糖（UPP0）经CTAB法、DEAE-纤维素柱层析和凝胶柱层析法得到五个组分:WPP1、WPP2、WPP 2-1、UPP1、UPP2。对这五个组分进行单糖组成分析、部分酸水解、高碘酸氧化、Smith降解、红外光谱、原子力显微镜（AFM）、核磁共振（1H NMR、13C NMR）分析,得到如下结论: （1） WPP0由果糖、鼠李糖、阿拉伯糖、甘露糖、葡萄糖和半乳糖组成。主链由鼠李糖、阿拉伯糖、甘露糖、葡萄糖、半乳糖构成;鼠李糖、葡萄糖和半乳糖构成主链核心;支链或主链的末端残基由果糖、鼠李糖和葡萄糖构成。南瓜多糖的单糖残基以吡喃环的形式存在。AFM证明WPP0存在具有链状结构,且有多个侧链。 （2）水提南瓜PP1多糖（WPP1）的平均分子量为2.41×10～5Da。由果糖、鼠李糖、阿拉伯糖、甘露糖、葡萄糖和半乳糖组成。主链由鼠李糖、阿拉伯糖、葡萄糖、半乳糖构成;葡萄糖构成主链核心;支链或主链的末端残基由果糖、鼠李糖、葡萄糖和半乳糖构成。糖链中含有1→2、1→3、1→4及1→6糖苷键或分枝末端基。AFM证明WPP1存在具有链状结构,且有多个侧链。 （3）水提南瓜PP2多糖（WPP2）的平均分子量为2.00×10～2Da。由鼠李糖、阿拉伯糖、葡萄糖和半乳糖组成。主链由鼠李糖、阿拉伯糖、葡萄糖、半乳糖构成;葡萄糖和半乳糖构成主链核心;支链或主链的末端残基由鼠李糖和阿拉伯糖构成。糖链中含有1→2、1→3、1→4及1→6糖苷键或分枝末端基。AFM证明WPP02存在具有链状结构,且有多个侧链。 （4） UPP0由鼠李糖、阿拉伯糖、葡萄糖和半乳糖组成。主链由果糖、鼠李糖、阿拉伯糖、甘露糖、葡萄糖、半乳糖构成;果糖、鼠李糖和葡萄糖构成主链核心;支链或主链的末端残基由鼠李糖、阿拉伯糖和葡萄糖构成。AFM证明WPP0存在具有链状结构,且有多个侧链。 （5）超声提南瓜PP1多糖（UPP1）的平均分子量为2.08×105Da。由鼠李糖、阿拉伯糖、葡萄糖和半乳糖组成。主链由鼠李糖、阿拉伯糖、葡萄糖、半乳糖构成;鼠李糖和葡萄糖构成主链核心;支链或主链的末端残基由果糖、鼠李糖和葡萄糖构成。糖链中含有1→2、1→3、1→4及1→6糖苷键或分枝末端基。AFM证明UPP1存在具有链状结构,且有多个侧链。 （6）超声提南瓜PP2多糖（UPP2）的平均分子量为2.16×10～5Da。由鼠李糖、阿拉伯糖、葡萄糖和半乳糖组成。主链由鼠李糖、阿拉伯糖、甘露糖、葡萄糖构成;鼠李糖和葡萄糖构成主链核心;支链或主链的末端残基由鼠李糖、阿拉伯糖、葡萄糖和半乳糖构成。糖链中含有1→2、1→3、1→4及1→6糖苷键或分枝末端基。AFM证明UPP2存在具有链状结构,且有多个侧链。 （7）水提南瓜PP2-1多糖（WPP2-1）的平均分子量为1.93×10～4Da。由葡萄糖和半乳糖组成。主链由葡萄糖和半乳糖构成;葡萄糖构成主链核心;无支链或主链的末端残基。糖链中含有1→4、1→6糖苷键或分枝末端基。AFM证明WPP2-1存在具有链状结构,且呈半开口环状。NMR结果表明WPP2-1个残基的连接方式为α-Gal（1→6）;α-Glu（1→4）;β-Gal（1→4）。 3.实验采用氯磺酸-吡啶法、浓硫酸法和三氧化硫-吡啶法对WPP0硫酸酯化效果进行了比较。发现氯磺酸-吡啶法反应条件温和、产物回收容易、收率较高,浓硫酸法和三氧化硫—吡啶法制备过程相对比较简单,但取代度和收率都过低。综合比较后认为氯磺酸-吡啶法是对南瓜多糖较为理想的硫酸化方法。实验最优条件为:反应时间1h、反应温度100℃、氯磺酸和吡啶用量比例为1:2.5。 4.在NaOH水溶液中,以氯乙酸为羧甲基化试剂,取代度为目标,对南瓜多糖进行羧甲基化,确定制备高取代度羧甲基南瓜多糖的条件。发现二次加碱法优于一次加碱法;以异丙醇作介质时,产物的取代度最高;改变醚化剂加入的顺序可以提高产物的取代度。结果表明,使用二次加碱法,70%乙醇为介质并改变醚化剂的加入顺序可以制备出高取代度的羧甲基化南瓜多糖。 5.对12种南瓜多糖（WPP0、SWPP0、WPP1、SWPP1、WPP2、SWPP2、UPP0、SUPP0、UPP1、SUPP1、UPP2、SUPP2、WPP0）进行抗氧化研究,结果表明不同的南瓜多糖均能有效抑制羟自由基,并随着用量的增加清除作用增强,但经硫酸酯化后对羟自由基清除作用有所减弱;未硫酸酯化的南瓜多糖对超氧阴离子自由基无清除作用,经硫酸酯化后对超氧阴离子自由基均有明显清除作用,且随着加入量的增加清除率增加,呈明显量效关系;这些证明了化学基团的引入可能会增强多糖的活性、改变了多糖的生物活性。水提南瓜多糖的抗氧化性明显高于超声提南瓜多糖,表明超声提取法对多糖的结构和生物活性有一定的影响。