低聚壳聚糖的美拉德反应及其衍生物抗氧化性能研究

摘要

低聚壳聚糖是甲壳素经脱乙酰和降解后生成的一种水溶性多糖，它是由2-10个氨基葡萄糖以β-1，4糖苷键连接而成的。低聚壳聚糖作为一种天然抗氧化剂，其抗氧化作用日益受到广泛关注，研究表明化学改性如醚化、季铵化、硫酸酯化以及一些接枝反应可以改变低聚壳聚糖衍生物的抗氧化性。然而在食品应用中，化学改性由于会潜在一些有害物质的产生而不受欢迎。低聚壳聚糖含有大量游离氨基，所以它不仅是多糖，还可以作为氨基的供应体与还原糖发生美拉德反应。对于低聚壳聚糖美拉德反应的研究目前集中在衍生物的抗菌性、延展性和乳化性等方面，抗氧化性方面的研究甚少。
　　 本研究采用美拉德反应作为低聚壳聚糖的改性手段来制备低聚壳聚糖衍生物，研究美拉德反应的特征及不同反应条件下衍生物抗氧化性能的差异，为拓宽低聚壳聚糖的改性和开发天然高效的抗氧化剂提供参考。
　　 本文首先通过低聚壳聚糖与葡萄糖、麦芽糖和木糖进行美拉德反应，检测其过程中pH值、吸光度、荧光值的变化并对低聚壳聚糖衍生物进行红外定性分析及分子量测定。最后通过不同的抗氧化体系，对低聚壳聚糖及其衍生物的抗氧化活性进行检测，主要结论如下：
　　 1.低聚壳聚糖与还原糖美拉德反应过程的研究的表明：随着反应的进行，三种体系的pH值均呈下降趋势；紫外-可见吸收光谱图在278nm波长处吸收峰有明显增强；在343nm的激发波长和435nm发射波长下的荧光强度也显著增大；红外分析显示，衍生物保留低聚壳聚糖的特征吸收峰；分子量的测定表明，衍生物的分子量较低聚壳聚糖得到了增加。
　　 2.低聚壳聚糖与葡萄糖反应的衍生物抗氧化性能研究表明：低聚壳聚糖衍生物抗氧化性均优于低聚壳聚糖，且反应8h后的衍生物抗氧化性能优于反应4h后的衍生物，其中氨基与羰基反应摩尔比为1:1时，衍生物抗氧化性能最好。
　　 3.低聚壳聚糖与麦芽糖反应的衍生物抗氧化性能研究表明：适当反应比例下的低聚壳聚糖衍生物抗氧化性优于低聚壳聚糖；其中氨基与羰基反应摩尔比为3:1时，衍生物抗氧化性能最好，其次是1:1，而1:3体系的抗氧化性比低聚壳聚糖差。
　　 4.低聚壳聚糖与木糖反应的衍生物抗氧化性能研究表明：低聚壳聚糖衍生物抗氧化性均优于低聚壳聚糖；反应4h两体系的衍生物抗氧化性能为1:3体系优于1:1体系，而8h的衍生物呈相反趋势，这表明美拉德反应衍生物的抗氧化活性是参与反应的羰基和氨基的比例与反应时间协同作用的结果。
　　 5.低聚壳聚糖与葡萄糖和麦芽糖美拉德反应衍生物的抗氧化性能比较表明：衍生物的抗氧化活性较低聚壳聚糖均得到显著提高，且葡萄糖体系生成的衍生物抗氧化能力优于麦芽糖体系的衍生物，表明与单糖进行美拉德反应制得的壳聚糖衍生物具有更好的抗氧化性。
　　 本研究以美拉德反应作为低聚壳聚糖改性的手段，研究低聚壳聚糖与木糖、葡萄糖、麦芽糖的美拉德反应，揭示了美拉德反应过程中pH、吸光度和荧光的变化趋势；比较了不同还原糖、羰氨比以及反应时间对形成衍生物抗氧化性能的影响，揭示了衍生物的抗氧化性能受到还原糖的种类、反应比例及反应时间的协同作用，这为拓宽低聚壳聚糖的改性和开发天然高效的抗氧化剂提供了依据和思路。