玉米秸秆中L-阿拉伯糖提取工艺的优化及其降糖降脂作用的研究

摘要

秸秆是一种常见的农业生产副产物;随着现代农业的发展;我国粮食产量稳步增加;秸秆的产量也随之提高。玉米是东北地区主要的粮食作物;其大量种植后产生的玉米秸秆及其处理带来的相关问题已成为农业生产可持续发展面临的最重要问题。玉米秸秆目前常见的处理方式有焚烧、深埋还田、做青贮饲料、做生物质材料、做建筑材料、造纸等;也可以从玉米秸秆中提取半纤维素、单糖等。其中玉米秸秆中含有的L-阿拉伯糖是目前市场上非常受欢迎的一种保健食品;具有很好的降糖作用;有望作为糖尿病辅助治疗的保健产品;具有广阔的开发前景;而从玉米秸秆中提取L-阿拉伯糖;不仅可以提高玉米秸秆的利用率;也可提升相关产品的附加值。目前从秸秆中提取L-阿拉伯糖的方法很多;其中利用硫酸或草酸进行酸解较为常见;但不同提取方法提取效率差异较大。此外;虽然L-阿拉伯糖多用于糖尿病的辅助治疗;但其对因不同原因引起的糖尿病的作用机制还不十分清楚。因此;本论文在相关研究的基础上;尝试建立一套有效提取玉米秸秆中L-阿拉伯糖的工艺方法;在此基础上;利用小鼠肥胖和糖尿病模型;观察L-阿拉伯糖降糖降脂的相关机制;为其应用奠定一定的实验基础。 本论文主要包括以下几部分内容： 1、L-阿拉伯糖一步法和两步法提取工艺的建立及效果分析。选择硫酸和草酸作为提取试剂;通过四因素三水平进行正交设计;其中四因素分别为酸浓度、处理温度、处理时间和固液比。其中一步法直接利用硫酸或草酸直接酸解玉米秸秆;而两步法则先通过碱解法制备半纤维素;然后用硫酸或草酸酸解半纤维素;最后利用高效液相色谱和薄层层析法对酸解效果进行定量和定性分析。分析结果表明;一步法处理后水解样本中基本没有L-阿拉伯糖;而以木糖和葡萄糖为主;而两步法水解液中多数都含有L-阿拉伯糖。这说明采用两步法可以更好地用于提取玉米秸秆中的L-阿拉伯糖。 2、利用饲喂高脂饮食和注射STZ的方法分别建立小鼠肥胖模型、II型糖尿病模型和I型糖尿病模型;模型小鼠灌喂L-阿拉伯糖溶液后分别检测其血糖、血脂、糖耐量、胰岛素及肝脏、脾脏、脂肪组织细胞形态等的变化情况;探究L-阿拉伯糖的降糖降脂作用。结果表明;L-阿拉伯糖可以明显降低肥胖和II型糖尿病小鼠模型血脂含量;提高其血清胰岛素水平;能够明显降低I型糖尿病小鼠血糖含量;减少血糖对机体组织细胞功能的影响。 通过本论文的研究;确定了玉米秸秆中L-阿拉伯糖的提取工艺;也较为全面地研究了L-阿拉伯糖降糖降脂作用的相关机制;这些将为未来L-阿拉伯糖的产业化规模生产及相关产品开发奠定基础。

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