我国薏苡仁资源主要品质及薏苡仁活性多糖的研究

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：44.60mg/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*、Ksat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 —0.1.7RpH(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SephadexG—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[η]=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。

目录

文摘

英文文摘

论文说明：缩略词

声明

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

2结果与分析

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

2结果与分析

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

2结果与分析

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

2结果与分析

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

2结果与分析

3 讨论

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

2结果与分析

3 讨论

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

2结果与分析

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

2结果与分析

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

2结果与分析

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