超聲解聚對(duì)大粒車前子多糖流變性質(zhì)、溶液構(gòu)象及活性的影響

夏　強(qiáng),黃丹菲,余　強(qiáng),聶少平,謝明勇

(南昌大學(xué)食品科學(xué)與技術(shù)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,江西南昌 330047)

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超聲解聚對(duì)大粒車前子多糖流變性質(zhì)、溶液構(gòu)象及活性的影響

夏強(qiáng),黃丹菲,余強(qiáng),聶少平,謝明勇*

(南昌大學(xué)食品科學(xué)與技術(shù)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,江西南昌 330047)

研究超聲波對(duì)大粒車前子多糖溶液流變性質(zhì)、分子量及分子量分布、溶液構(gòu)象、抗氧化活性、體外免疫活性功能的影響。用流變儀檢測(cè)其靜態(tài)動(dòng)態(tài)流變性質(zhì)。通過光散射凝膠色譜聯(lián)用檢測(cè)多糖分子量及溶液構(gòu)象。使用紅外光譜對(duì)多糖結(jié)構(gòu)進(jìn)行表征。通過體外抗氧化模型:DPPH自由基清除,鐵離子還原,氧自由基清除評(píng)價(jià)抗氧化能力。通過小鼠巨噬細(xì)胞RAW264.7增殖,中性紅吞噬及NO分泌評(píng)價(jià)體外免疫活性。結(jié)果表明超聲之后大粒車前子多糖表觀粘度急劇下降,流體性質(zhì)從假塑性流體變成牛頓性流體;彈性模量G′與粘性模量G″均發(fā)生下降,凝膠性質(zhì)減弱;分子量下降,分子量分布先變寬后變窄;結(jié)構(gòu)參數(shù)ρ下降,Mark-Houwinkα值增大,溶液構(gòu)象從高支化結(jié)構(gòu)向無歸線團(tuán)轉(zhuǎn)變;特性粘度[η]下降,多糖在溶液中的構(gòu)象更緊湊;主要吸收峰沒變,多糖的主要官能團(tuán)并未改變;DPPH自由基清除能力和鐵離子還原能力顯著提高,氧自由基清除能力變化不顯著;促進(jìn)巨噬細(xì)胞吞噬、增殖、分泌NO的能力均顯著提高。

多糖,超聲波降解,流變性質(zhì),溶液構(gòu)象,抗氧化,免疫調(diào)節(jié)

車前子為車前的干燥成熟種子,是我國(guó)傳統(tǒng)中醫(yī)用藥之一,根據(jù)我國(guó)藥典記載,車前子有“清熱利尿通淋,滲濕止瀉,明目,祛痰”的功效。車前子種皮含有的黏性多糖,是車前子的主要有效成分,常被稱為車前子多糖或車前子膠[1]。

活性多糖的分子量(Mw)對(duì)其生物活性有一定的影響,且存在滿足多糖活性的最佳相對(duì)分子質(zhì)量范圍,通常較高分子量的多糖降解為較低分子量,能顯著提高活性[2]。最近的研究表明,超聲波處理能夠有效降低多糖溶液的粘度并提高其水溶性[3]。超聲處理可以降低多糖的分子質(zhì)量,進(jìn)而影響流變性和凝膠性質(zhì):隨著超聲處理時(shí)間的延長(zhǎng),多糖凝膠力較弱,流變學(xué)特性發(fā)生明顯的變化,流體性質(zhì)逐步趨向于牛頓流體[4]。

本課題組前期從大粒車前子中提取獲得車前子多糖,主要含有木糖、阿拉伯糖、半乳糖、葡萄糖等單糖。大粒車前子多糖可以促進(jìn)樹突狀細(xì)胞DCs的功能及表型的成熟,從而對(duì)機(jī)體的免疫功能起到促進(jìn)作用,同時(shí)還可以形成弱凝膠起到增稠作用[5-7]。胡婕倫研究發(fā)現(xiàn)通過微波及高壓均質(zhì)對(duì)車前子多糖進(jìn)行降解,均能大幅度提高車前子多糖的生理活性[8]。因此,本文擬在上述研究的基礎(chǔ)上,探討超聲波對(duì)大粒車前子多糖的降解作用對(duì)于車前子多糖的流變性質(zhì)、凝膠性質(zhì)、溶液構(gòu)象、抗氧化能力、巨噬細(xì)胞的免疫調(diào)節(jié)功能的影響,并為進(jìn)一步探討大粒車前子多糖及其降解后組分的結(jié)構(gòu)和活性打下基礎(chǔ)。對(duì)全面深入研究車前子的價(jià)值有著重要意義,也可為研究我省的特產(chǎn)資源做出貢獻(xiàn)。

1　材料和方法

1.1材料與儀器

大粒車前子江西省吉安市永和鎮(zhèn)(經(jīng)江西中醫(yī)學(xué)院范崔生教授鑒定為車前PlantagoasiaticaL.的種子)。

小鼠巨噬細(xì)胞系RAW264.7上海中科院細(xì)胞庫(kù);LPS脂多糖、DPPH、TPTZ、熒光黃、AAPH、Trolrox美國(guó)Sigma公司;DMEM 培養(yǎng)液、胎牛血清美國(guó)Gibco公司;一氧化氮(NO)試劑盒南京建成生物有限公司。

ARES-2 流變儀美國(guó)TA公司;Sonic VCX-800 超聲波細(xì)胞粉碎機(jī)美國(guó)Sonic公司;Wyatt GPC/SEC-MALS多角度激光散射凝膠色譜聯(lián)用系統(tǒng)美國(guó)Wyatt公司;全波長(zhǎng)掃描式多功能讀數(shù)儀美國(guó)Thermo公司;Nicolet 5700傅里葉紅外儀美國(guó)Thermo公司。

1.2實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1超聲波處理多糖大粒車前子精制多糖制備[9](PlantagoasiaticaL. crude polysaccharide,PLCP):取大粒車前子經(jīng)乙醇浸泡,沸水浴提取,醇沉,經(jīng)酶法,savage法脫蛋白,透析凍干后制得。

超聲處理方案在文獻(xiàn)的基礎(chǔ)上稍作修改[10],稱取大粒車前子精制多糖配成10 mg/mL水溶液取8 mL于反應(yīng)容器,超聲溫度使用冰水浴控制,探頭直徑7 mm,功率300 W,探頭插入液面下1 cm。前期摸索發(fā)現(xiàn)超聲2 min以上的大粒車前子多糖表觀粘度均接近于0,且不隨剪切速率的變化而變化,故采用以下超聲處理方案:脈沖時(shí)間5 s,間隔時(shí)間5 s,處理次數(shù)分別為0,3,6,12,24,凍干后得超聲時(shí)間為0,15,30 s,1,2 min的大粒車前子多糖。

1.2.2靜態(tài)流變學(xué)性質(zhì)測(cè)試稱取1.2.1所得的樣品,加水溶解至濃度為1%,靜置12 h,用ARES-2流變儀檢測(cè)靜態(tài)流變學(xué)性質(zhì)。測(cè)定條件:直徑50 mm不銹鋼平板,測(cè)試溫度25 ℃,剪切速率1～1000 s-1,夾具及樣品臺(tái)的距離(gap)1 mm。測(cè)定超聲波處理0 s,15 s,30 s,1 min,2 min的1%的車前子多糖溶液的表觀粘度。

1.2.3動(dòng)態(tài)流變學(xué)測(cè)試動(dòng)態(tài)流變學(xué)性質(zhì)測(cè)定:在線性粘彈區(qū)用ARES-2(50 mm不銹鋼平板,25 ℃)流變儀測(cè)定不同超聲時(shí)間下多糖的彈性模量G′、粘性模量G″及相位角正切tan δ隨頻率的變化。

1.2.4HPSEC-MALLS檢測(cè)多糖分子量、分子量分布及多糖在水溶液中的構(gòu)象參數(shù)1.2.1制得到的樣品用流動(dòng)相配制成0.5 mg/mL溶液,使用Wyatt GPC/SEC-MALS多角度激光散射凝膠色譜聯(lián)用系統(tǒng)分析多糖的分子量,分子量分布及溶液構(gòu)象。HPSEC串聯(lián)的檢測(cè)器有多角度激光光散射檢測(cè)器(MALLS,DAWN HELLEOS-Ⅱ),粘度檢測(cè)器(DP,ViscoStar-Ⅱ),視差檢測(cè)器(RI,Optilab T-rEX)。Model 1500HPLC泵連接兩個(gè)分析柱:SB-806HQ,SB-804HQ(Shodex OHpak,8 mm×300 mm,Showa Denko K.K.,日本)。色譜柱檢測(cè)器溫度保持在45 ℃,流動(dòng)相為過了0.45 μm膜的0.02%NaN3水溶液,流速為0.6 mL/min。ASTRA 6.1 software 采集和分析數(shù)據(jù)。

1.2.5FI-IR掃描多糖紅外光譜采用Nicolet 5700紅外光譜儀測(cè)定紅外光譜。取凍干樣品KBr混均勻,壓片,掃描的波長(zhǎng)范圍4000～400 cm-1。

1.2.6DPPH自由基清除能力檢測(cè)使用96孔板法分析樣品的清除DPPH自由基能力[11]。將25 μL 0.5 mg/mL超聲前后的多糖樣品或Trolox標(biāo)準(zhǔn)溶液加入到96孔板中,再對(duì)應(yīng)加入200 μL 350 mmol/L的DPPH乙醇溶液,混合均勻后,避光靜置6 h,檢測(cè)517 nm處吸光度值,甲醇作空白。繪制Trolox濃度對(duì)吸光度的標(biāo)準(zhǔn)曲線,多糖的自由基清除能力以每克樣品對(duì)Trolox標(biāo)準(zhǔn)的當(dāng)量(μmol TE/g)表示。所有實(shí)驗(yàn)三次平行,結(jié)果用平均值±標(biāo)準(zhǔn)方差表示。

1.2.7鐵離子還原能力檢測(cè)(FRAP)使用96孔板法檢測(cè)超聲前后的大粒車前子多糖的鐵離子還原能力[11]。新鮮的 FRAP(Ferric reducing antioxidant power)試劑配制:將醋酸鹽緩沖溶液(300 mmol/L,pH3.6)、TPTZ溶液(40 mmol/L HCl溶解、濃度10 mmol/L)和20 mmol/L的FeCl3按體積比10∶1∶1混合。將300 μL新鮮的 FRAP試劑與10 μL 抗壞血酸標(biāo)品或多糖溶液,充分混勻,37 ℃下孵育2 h,用酶標(biāo)儀測(cè)定593 nm處的吸光度。FRAP用每克樣品對(duì)每μmol抗壞血酸當(dāng)量(μmol AAE/g)表示,所有實(shí)驗(yàn)重復(fù)三次,結(jié)果用平均值±標(biāo)準(zhǔn)方差表示。

1.2.8氧自由基清除能力(ORAC)氧自由基清除能力的檢測(cè)方法在文獻(xiàn)報(bào)道的方案基礎(chǔ)上稍作調(diào)整[12]。將25 μL樣品、Trolox、磷酸鹽緩沖溶液(75 mmol/L,pH=7.4)加入96孔板,然后分別加入150 μL熒光黃溶液(8.68×10-8mol/L),混勻后37 ℃孵育30 min。每孔加入25 μL APPH試劑(153 mmol/L)震蕩10 s后,使用多功能酶標(biāo)儀每分鐘采集一次熒光強(qiáng)度(激發(fā)波長(zhǎng)/發(fā)射波長(zhǎng)=484/528 nm),持續(xù)2 h,得熒光強(qiáng)度變化曲線,ORAC值使用面積大小計(jì)算。氧自由基清除能力用每克樣品對(duì)Trolox標(biāo)準(zhǔn)的當(dāng)量(μmol TE/g)表示。所有實(shí)驗(yàn)三次平行,結(jié)果用平均值±標(biāo)準(zhǔn)方差表示。

1.2.9細(xì)胞增殖能力取對(duì)數(shù)生長(zhǎng)期細(xì)胞,計(jì)數(shù)稀釋至3.2×104/mL,接種于96 孔板,每孔100 μL。培養(yǎng)4 h后洗去未貼壁細(xì)胞,用50 μg/mL超聲0 s,15 s,30 s,1 min,2 min的多糖刺激細(xì)胞,同時(shí)設(shè)置1 μg/mL LPS和不加多糖的空白對(duì)照組,培養(yǎng)24 h后加入CCK-8(10 μL/孔),培養(yǎng)箱中孵育2 h 后,酶標(biāo)儀檢測(cè)其450 nm 處吸光度值。

增殖率按下式計(jì)算:

細(xì)胞相對(duì)增殖率(%)=(實(shí)驗(yàn)組吸光度-對(duì)照組吸光度)/對(duì)照組吸光度×100

1.2.10中性紅吞噬能力取細(xì)胞以8×105/mL濃度接種于96 孔板,每孔100 μL。分組和加多糖處理同1.2.8,培養(yǎng)24 h之后,棄去培養(yǎng)液并以PBS 洗滌2 次,加入10 mg/mL的中性紅生理鹽水溶液,繼續(xù)培養(yǎng)30 min。傾去上清液,用PBS 洗3 遍,每孔加入細(xì)胞裂解液(乙醇∶冰醋酸=1∶1)100 μL,室溫下放置2 h,待細(xì)胞溶解后,在酶標(biāo)儀上測(cè)定540 nm 處吸光度。

吞噬率按下式計(jì)算:

細(xì)胞吞噬率(%)=(實(shí)驗(yàn)組A值-空白組A值)/(對(duì)照組A值-空白組A值)×100

1.2.11NO分泌取對(duì)數(shù)生長(zhǎng)期細(xì)胞按每孔5×105個(gè)細(xì)胞加入96孔板,培養(yǎng)過夜,換液,加入多糖刺激24 h,吸上清,按照試劑盒說明書測(cè)NO含量。

2　結(jié)果與分析

2.1靜態(tài)流變學(xué)測(cè)試

圖1為超聲波解聚對(duì)多糖溶液表觀粘度的影響,從測(cè)定的結(jié)果可以看出,超聲波處理后濃度為1%的大粒車前子多糖表觀粘度急劇下降,超聲2 min后表觀粘度接近于0。未經(jīng)超聲的大粒車前子多糖(0 s)表觀粘度值很大,并隨剪切速率的增大而急劇下降,出現(xiàn)剪切稀化現(xiàn)象,呈假塑性流體性質(zhì)。隨著超聲處理的進(jìn)行,表觀粘度下降的同時(shí),剪切速率對(duì)表觀粘度影響越來越小,剪切稀化現(xiàn)象越來越不明顯,當(dāng)超聲波處理時(shí)間達(dá)到1、2 min時(shí),剪切速率對(duì)表觀粘度基本上沒有影響,表現(xiàn)牛頓性流體性質(zhì)。

圖1　超聲波解聚對(duì)表觀粘度的影響Fig.1　Effect of Ultrasonic depolymerization on apparent viscosity of PLCP

2.2動(dòng)態(tài)流變學(xué)測(cè)試

多糖溶液具有粘彈性,PLCP在一定濃度下具有成膠性,可以用彈性模量G′、粘性模量G″[13]來反映凝膠強(qiáng)度。G′反映類固體性質(zhì),G″反映類液體性質(zhì)。損耗角正切tan δ是復(fù)合模量中粘性分量與彈性分量的比值。

圖2為超聲時(shí)間對(duì)PLCP彈性模量和損耗模量的影響,未處理的原樣在所測(cè)的頻率范圍內(nèi),G′大于G″,tan δ最小值約為0.1,隨著頻率的提高而迅速提高,說明PLCP為弱凝膠,這與文獻(xiàn)報(bào)道相吻合[14];超聲時(shí)間延長(zhǎng),G′與G″下降至接近0,且對(duì)于頻率的依賴性減小,說明多糖的凝膠性質(zhì)發(fā)生了改變;隨著超聲時(shí)間的延長(zhǎng),彈性模量G′比粘性模量G″下降的更快,損耗角正切tan δ大幅度提高,多糖從開始的彈性模量G′占優(yōu)勢(shì)逐漸變成粘性模量G″占優(yōu)勢(shì)。

圖2　超聲時(shí)間對(duì)PLCP的彈性模量G′和粘性模量G″的影響Fig.2　Effect of ultrasonic duration on elastic modulus(G′)and viscous modulus(G″)on PLCP

2.3HESEC-MALS分析超聲波降解車前子多糖分子量分布與溶液構(gòu)象的變化

HESEC-MALS是在傳統(tǒng)光散射基礎(chǔ)上發(fā)展出來的分析高分子溶液的一種技術(shù),它不僅可以檢測(cè)高分子絕對(duì)分子量Mw和回旋半徑Rg,還可以分析分子量分布和分子的形狀。

數(shù)據(jù)見表1,超聲后多糖分子量急劇下降,超聲2 min后多糖分子量從3.870×106u下降到了0.651×106u;超聲后多糖的多分散性指數(shù)(Mw/Mn)先增大后減小說明多糖的分子量分布也是先變寬后變小。分子量下降可能是因?yàn)槌暿苟嗵欠肿渔湴l(fā)生了斷裂,超聲處理剛開始時(shí)由于產(chǎn)生的分子量較小的斷裂片段造成分子量分布變寬,而隨著超聲的繼續(xù)進(jìn)行,多糖分子斷裂的更加細(xì)碎所以分子量分布更加平均,所以多分散系數(shù)隨著超聲時(shí)間的延長(zhǎng)先增大后減小。

結(jié)構(gòu)參數(shù)ρ(ρ=Rg/Rh)是反映聚合物構(gòu)象的重要參數(shù)[15]。對(duì)于均勻球狀構(gòu)象,ρ<1;對(duì)于柔性的線性無規(guī)線團(tuán),ρ=2.05;對(duì)于高支化得的無規(guī)結(jié)構(gòu),ρ會(huì)超過2;ρ遠(yuǎn)大于2時(shí),為剛性鏈[16]。由結(jié)果可知,多糖的流體力學(xué)半徑Rh、回旋半徑Rg在超聲處理之后均有下降,說明超聲后多糖在水溶液中的聚集狀態(tài)被破壞。文獻(xiàn)報(bào)道了超聲、加熱、加堿、加鹽等消除多糖在溶液中聚集的方法,其中超聲、加熱、加堿可以部分降解多糖[17]。PLCP的ρ為2.400,屬于高支化結(jié)構(gòu),超聲后ρ下降,超聲2 min 多糖的ρ為2.042為線性無歸線團(tuán)構(gòu)象。

表1　HPSEC-MALS測(cè)得的降解前后車前子多糖溶液分子參數(shù)

HPSEC串聯(lián)RI、MALLS、DP檢測(cè)器,可對(duì)所測(cè)定的樣品建立Mw與[η]、Rg的關(guān)系并通過Mark-Houwink公式建立關(guān)系:[η]=KMα,算得的α值見表1。α在0.5～0.8之間,分子為柔性的無規(guī)線團(tuán),α<0.3時(shí),多糖為球狀結(jié)構(gòu),而高支化結(jié)構(gòu)的α一般在0.20～0.34之間[18]。多糖α值為0.354,表明車前子多糖為典型的高支化結(jié)構(gòu)[19]。經(jīng)過超聲,α值逐漸增大,超聲30 s、1 min、2 min的多糖α值均在0.5～0.8之間,說明超聲使多糖構(gòu)象向無規(guī)線團(tuán)轉(zhuǎn)變。

對(duì)于大分子的多糖分子結(jié)構(gòu),特性粘度[η]越大表明結(jié)構(gòu)越伸展[20],超聲后PLCP的特性粘度下降,說明超聲使多糖分子鏈的構(gòu)象更加緊湊。

結(jié)合多糖結(jié)構(gòu)參數(shù)ρ、α值、特性粘度超聲前后的變化,可以知道超聲后多糖發(fā)生了降解,其在溶液中的聚集狀態(tài)被破壞,分子構(gòu)象從舒展的高支化結(jié)構(gòu)向無規(guī)則線團(tuán)轉(zhuǎn)變。這可能是超聲過程中,多糖分子鏈斷裂和超聲時(shí)產(chǎn)生的劇烈擾動(dòng)破壞多糖分子間的氫鍵從而破壞了分子的聚集狀態(tài)共同造成的。

2.4紅外光譜

超聲降解前后多糖主要官能團(tuán)的變化通過FT-IR進(jìn)行分析,分析結(jié)果見圖3。可看出,1042.1 cm-1處的強(qiáng)吸收為吡喃糖還的伸縮動(dòng)。903.1 cm-1附近的吸收峰表示末端糖苷鍵為β型。1616.1 cm-1吸收峰,表明糖醛酸的存在。3393.0 cm-1處的吸收峰為C-H伸縮震動(dòng)。2927.2 cm-1和1419.5 cm-1也是C-H伸縮振動(dòng)?？梢钥闯鲕嚽白佣嗵浅暻昂笾饕t外吸收峰保持一致,說明超聲波降解后,多糖的結(jié)構(gòu)變化并沒有涉及到其主要官能團(tuán)。

圖3　超聲對(duì)大粒車前子多糖紅外圖譜的影響Fig.3　Effect of ultrasonic duration on FT-IR spectra of PLCP

2.5超聲降解對(duì)大粒車前子多糖抗氧化能力的影響

結(jié)果如圖4所示,未超聲的大粒車前子多糖在DPPH自由基能力、鐵離子還原能力、氧自由基清除能力三個(gè)評(píng)價(jià)體系中均具有良好的抗氧化能力,與之前的報(bào)道一致[9]。超聲降解之后,車前子多糖的抗氧化能力均有一定的提升。

超聲30 s,1 min,2 min的多糖的DPPH與超聲前相比有顯著提高;超聲15 s,30 s,1 min,2 min樣品的FRAP值比超聲前均有顯著提高;超聲后樣品的ORAC值雖然有所提升,但是差異不顯著。

超聲能夠顯著提高大粒車前子多糖的DPPH自由基清除能力,鐵離子還原能力,對(duì)ORAC的影響并不顯著。

圖4　不同超聲時(shí)間的大粒車前子多糖的抗氧化能力Fig.4　The antioxidant activities of PLCP with different ultrasonic duration注：采用LSD法多重比較,凡無相同字母均為差異顯著(p<0.05)。

2.6超聲降解對(duì)大粒車前子多糖體外免疫活性的影響

為了研究超聲前后多糖對(duì)RAW264.7巨噬細(xì)胞的刺激作用,本實(shí)驗(yàn)采用CCK-8法檢測(cè)多糖對(duì)細(xì)胞增殖的影響。從圖5A,表明超聲降解15 s,30 s,1 min,2 min均能使大粒車前子多糖促進(jìn)巨噬細(xì)胞增殖的能力顯著提高。

巨噬細(xì)胞是宿主抵御外源性感染及防止癌癥發(fā)生的第一道防線,吞噬是巨噬細(xì)胞抵御外源性物質(zhì)侵襲的第一步。采用中性紅吞噬實(shí)驗(yàn)檢驗(yàn)巨噬細(xì)胞的吞噬功能。由圖5B可知,超聲可以使多糖促進(jìn)細(xì)胞吞噬中性紅的能力增強(qiáng),且當(dāng)超聲時(shí)間到1 min和2 min時(shí),具有顯著性差異。

NO是巨噬細(xì)胞產(chǎn)生的主要效應(yīng)分子,發(fā)揮非特異性免疫的細(xì)胞毒效應(yīng),由圖5C可知,超聲30 s、1 min、2 min可以顯著提高多糖促進(jìn)巨噬細(xì)胞分泌NO的能力。

圖5　超聲時(shí)間對(duì)PLCP刺激RAW264.7細(xì)胞能力的影響Fig.5　Effect of ultrasonic duration on capability of stimulate RAW264.7 of PLCP注：A、B:與0 s對(duì)比,*表示差異顯著(p<0.05),**表示差異極顯著(p<0.01).C:采用LSD法多重比較,凡無相同字母均為差異顯著(p<0.05)。

3　結(jié)論與討論

超聲波降解聚合物,主要是利用了超聲波的空化效應(yīng)和自由基效應(yīng)。超聲波破壞液體結(jié)構(gòu)平衡,產(chǎn)生空穴,而空穴坍塌引起周圍液體產(chǎn)生微射流,微射流與聚合物摩擦產(chǎn)生的剪切力引起降解[21]?？昭ㄗ兓a(chǎn)生的強(qiáng)烈的溫度變化和局部高壓,同時(shí)為自由基的產(chǎn)生提供了條件。

本實(shí)驗(yàn)通過對(duì)超聲前后的大粒車前子多糖溶液進(jìn)行流變學(xué)測(cè)試,紅外光譜,分子量及分子量分布,溶液構(gòu)象參數(shù)進(jìn)行測(cè)定,發(fā)現(xiàn):超聲波解聚能夠降低車前子多糖溶液表觀粘度,減弱剪切稀化現(xiàn)象,使流體的性質(zhì)從假塑性流體性質(zhì)向牛頓型流體性質(zhì)轉(zhuǎn)變;超聲降解會(huì)降低大粒車前子多糖粘性模量、彈性模量,使其從彈性模量占優(yōu)勢(shì)轉(zhuǎn)變成粘性模量占優(yōu)勢(shì),從而改變多糖的成膠性質(zhì);超聲使大粒車前子多糖分子量降低,分子量分布發(fā)生變化;超聲后流體力學(xué)半徑Rh、回旋半徑Rg均下降,說明多糖在溶液中的聚集狀態(tài)被破壞;超聲前后ρ(ρ=Rg/Rh)、Mark-Houwink公式得到的α值、特性粘度[η]的變化表明,超聲使大粒車前子多糖在溶液中的構(gòu)象從高支化結(jié)構(gòu)向柔性的無規(guī)則線團(tuán)轉(zhuǎn)變。通過對(duì)多糖抗氧化活性及對(duì)巨噬細(xì)胞RAW264.7的活性評(píng)價(jià),結(jié)果表明大粒車前子多糖具有良好的抗氧化活性,對(duì)巨噬細(xì)胞的免疫活性,且經(jīng)過超聲均有顯著提高。

本研究通過對(duì)大粒車前子多糖超聲解聚的研究,為進(jìn)一步研究分析大粒車前子多糖及其解聚產(chǎn)物各組分的活性打下了基礎(chǔ),同時(shí)為高粘度多糖的解聚研究提供了參照。而對(duì)于車前子多糖解聚各組分的理化性質(zhì)及其生理活性,仍需要進(jìn)一步研究。

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Effects of ultrasonic depolymerization on the rheological property, solution conformation and activities of polysaccharides isolated from the seeds ofplantagoasiaticaL.

XIA Qiang,HUANG Dan-fei,YU Qiang,NIE Shao-ping,XIE Ming-yong*

(State Key Laboratory of Food Science and Technology,Nanchang University,Nanchang 330047,China)

To study the ultrasonic degradation’s effects on rheological properties,molecular weight and molecular weight distribution,conformation in solution,antioxidant activity andinvitroimmune of polysaccharide isolated from the seeds ofPlantagoasiaticaL.(PLCP),rheometer was used to detect static and dynamic rheological property of these treated samples,GPC/SEC-MALS system was used to detect molecular weight and solution conformation,infrared spectroscopy was used to characterize the structure of the polysaccharide.Invitroantioxidant activities were evaluated by DPPH radicals scavenging capacity,ferric ion reducing antioxidant capacity,and oxygen radical absorbance capacity. Theinvitroimmunoregulatory activities was detected by macrophage RAW264.7 proliferation assay,neutral red phagocytosis test and NO production test. Ultrasonic degradation’s effects on PLCP were as follow:the apparent viscosity was sharply declined,rheological property was changed from pseudoplastic fluid into Newtonian fluid. The elastic modulus G′ and the viscous modulus G″ were reduced,gel properties were decreased. Molecular weight was degraded,the molecular weight distribution was narrowed after the first widen. Structural parameters ρ was decreased,Mark-Houwinkαvalue was increased. Solution conformation changed from highly branched structure into a random coil. The intrinsic viscosity[η]was decreased.The solution had more compact conformation. The main infrared absorption peak did not changed,the main polysaccharide functional groups did not changed. DPPH radical scavenging and ferric reducing ability was increased,oxygen free radical scavenging capacity did not changed significantly,ability for promoting macrophage phagocytosis,proliferation,secrete NO were significantly increased.

polysaccharides;ultrasonic depolymerization;rheological property;solution comformation;antioxidant activity;immunoregulatory activity

2016-03-16

夏強(qiáng)(1992-)，男，碩士研究生，研究方向：食品化學(xué),E-mail：huakaijianwo2009@163.com。

謝明勇(1957-)，男，博士，教授，研究方向：食品化學(xué)、食品營(yíng)養(yǎng)與安全，E-mail：myxie@ncu.edu.cn。

國(guó)家自然科學(xué)基金重點(diǎn)資助項(xiàng)目(31130041)；國(guó)家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目(31260364)；江西省教育廳青年科學(xué)基金項(xiàng)目 (GJJ11050)；食品科學(xué)與技術(shù)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室青年骨干研究基金項(xiàng)目(SKLF-QN-201107)。

TS201.2

A

1002-0306(2016)17-0081-06

10.13386/j.issn1002-0306.2016.17.007