黑木耳多糖的超聲波改性研究

李公斌

摘要：特定條件下，不同的時(shí)間對(duì)黑木耳多糖進(jìn)行作用，研究黑木耳多糖經(jīng)超聲波輻射降解后的變化，結(jié)果表明，黑木耳多糖經(jīng)超聲波輻射降解后，隨時(shí)間的增加，黏度逐步降低、溶解性增加，葡萄糖醛酸含量基本保持不變。

關(guān)鍵詞：黑木耳多糖;超聲波;改性

天然多糖分子量很大，幾十萬到幾百萬不等，造成粘度高、溶解度低等，把較高分子量的多糖降解成適宜的，較低分子量的多糖片段或寡糖，能顯著提高其活性。目前，多糖降解的方法主要有化學(xué)降解、酶降解和超聲波降解等。

超聲波廣泛應(yīng)用于對(duì)多種生物大分子（如DNA、葡聚糖等）進(jìn)行結(jié)構(gòu)修飾。低頻（1MHz）、高強(qiáng)度（3W/cm2）的超聲波主要是通過增加質(zhì)點(diǎn)震動(dòng)能量來切斷生物大分子中的某些化學(xué)鍵，從而降低分子量，增加水溶性，提高生物學(xué)活性。經(jīng)過超聲波降解后的多糖分子量分布具有一定的規(guī)律性，即不管處理前多糖的分子量分布如何，產(chǎn)物的分子量總分布在較窄的范圍內(nèi)，且超聲降解不會(huì)引起多糖空間構(gòu)象發(fā)生變化。

超聲波降解的速率受以下因素的影響： 母體分子量、濃度、體積、超聲輻照時(shí)間和反應(yīng)溫度等，Chen等[1]認(rèn)為，相對(duì)分子量越高或濃度越低，則降解速度越快。此外，增大超聲波的強(qiáng)度、降低環(huán)境溫度、施加外壓或在外加氣體存在條件下均可導(dǎo)致降解速度提高。

黑木耳多糖的分子修飾及修飾后生物活性研究的不多，李翔等[2]用超聲波輻射降解黑木耳酸性雜多糖后，其相對(duì)分子質(zhì)量和相對(duì)分子質(zhì)量分散度指數(shù)均隨時(shí)間增加而降低，超聲波輻射不影響該多糖的糖醛酸含量。認(rèn)為可采用超聲波輻射方法制備系列不同相對(duì)分子質(zhì)量的酸性雜多糖。

本文主要研究研究黑木耳多糖（AAP）在超聲波輻射降解前后性質(zhì)（動(dòng)力黏度、溶解性、葡萄糖醛酸等），為以后研究其功能奠定基礎(chǔ)。

1 材料與方法

1.1試劑

1.2儀器

2試驗(yàn)方法

2.1黑木耳多糖的超聲波改性方法

將黑木耳多糖配制成1%的水溶液，冰箱中預(yù)冷后，在超聲波細(xì)胞粉碎機(jī)中進(jìn)行降解，條件為：20MHz，500W;間隙時(shí)間1s，超聲時(shí)間1s，保護(hù)溫度為50℃，作用不同時(shí)間。超聲波工作結(jié)束后，濃縮、冷凍干燥，得不同分子量的黑木耳多糖。

2.2葡萄糖醛酸的測(cè)定方法

己糖醛酸比色測(cè)定法測(cè)定多糖中的葡萄糖醛酸含量。

⑴標(biāo)準(zhǔn)曲線的制作

精密量取葡萄糖醛酸標(biāo)準(zhǔn)溶液0.00mL，0.05mL，0.10mL，0.15mL，0.20mL，0.25mL于帶塞試管中，用蒸餾水補(bǔ)加至0.25mL。在冰水浴中預(yù)冷后加入1.5mL四硼酸鈉硫酸試液。振蕩混合，在沸騰水浴中加熱5min。以冰浴冷卻至室溫后，以微量加樣器加25μL間羥聯(lián)苯試液。搖勻后，在520nm處測(cè)定光吸收，以“0”管作空白對(duì)照，繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線。

⑵樣品測(cè)定

吸取樣品溶液（相當(dāng)于4～12μg己糖醛酸），余操作同標(biāo)準(zhǔn)曲線制作。

回歸方程為：

y=0.0383x-0.0072 R2=0.9992

其中：y是樣品在520nm處的吸光度，x是待測(cè)液濃度（μg/mL）

葡萄糖醛酸的含量=測(cè)量濃度×稀釋倍數(shù)×溶液體積

2.3黏度測(cè)定

將降解前后的AAP配制成1%的水溶液，25℃水浴中至恒溫，黏度計(jì)測(cè)定其黏度。

3結(jié)論與討論

3.1超聲波改性黑木耳多糖的性質(zhì)

黑木耳多糖經(jīng)超聲波輻射降解后，隨時(shí)間的增加，溶液逐步變得澄清，黏度變小。冷凍干燥后，進(jìn)行水溶解，發(fā)現(xiàn)隨超聲波輻射降解時(shí)間的增加，黑木耳多糖由難溶逐漸變得易溶。

黑木耳多糖經(jīng)超聲波輻射降解后的紫外吸收?qǐng)D譜幾乎完全重合，也未出現(xiàn)增色效應(yīng)，說明結(jié)構(gòu)基本沒有變化。

3.2不同時(shí)間超聲波輻射對(duì)黑木耳多糖糖醛酸含量的影響

由圖2可知，黑木耳多糖經(jīng)不同時(shí)間的超聲波輻射改性后，黑木耳多糖的葡萄糖醛酸的含量隨改性時(shí)間的不同，而出現(xiàn)波動(dòng)，從超聲波改性前的7.40%到改性60min的7.44%及70min的6.93%，說明其葡萄糖醛酸含量幾乎不變，超聲波輻射降解未引起糖醛酸的破壞。

3.3超聲波改性對(duì)黑木耳多糖黏度的影響

由圖3可知，黑木耳多糖1%的水溶液的動(dòng)力黏度為11.02mpa·s，經(jīng)不同時(shí)間的超聲波輻射改性后，其黏度逐漸下降，到40min時(shí)，已下降了59.44%，之后降速緩慢。

制備超聲波輻射降解時(shí)間為20min、40min、60min的三種降解多糖，分別命名為AAP-US1、AAP-US2、AAP-US3做進(jìn)一步研究。

3.4討論

超聲波是一種20KHz以上的高頻機(jī)械波，它在溶液體系中產(chǎn)生的聲空化過程一液體中空腔的形成、振蕩、生長(zhǎng)、收縮至崩潰，是集中聲場(chǎng)能量并瞬間釋放的過程?？栈荼罎r(shí)，在極短的時(shí)間和在空化泡周圍的極小空間內(nèi)，可產(chǎn)生5000K以上的高溫和大約50Mpa的高壓，溫度變化率可高達(dá)109K/s，并伴有強(qiáng)烈的沖擊。超聲波輻射無論輻射時(shí)間長(zhǎng)短，解聚分子量有個(gè)低限;而且，解聚物具有相當(dāng)窄的分子量分布，即使原多糖具有較寬的分子量分布。

超聲波也可引起多糖解聚裂褶菌多糖經(jīng)控制性超聲波處理，部分解聚，分子量降低，同時(shí)粘度下降，但基本重復(fù)結(jié)構(gòu)不變，而且保持了原有活性。

李翔等[2]用超聲波輻射降解黑木耳酸性雜多糖后，其相對(duì)分子質(zhì)量和相對(duì)分子質(zhì)量分散度指數(shù)均隨時(shí)間增加而降低，超聲波輻射不影響該多糖的糖醛酸含量。認(rèn)為可采用超聲波輻射方法制備系列不同相對(duì)分子質(zhì)量的酸性雜多糖。并且認(rèn)為，超聲波輻射更容易打斷相對(duì)分子質(zhì)量較大的鏈，隨相對(duì)分子質(zhì)量的降低被打斷的可能性變小;相對(duì)分子質(zhì)量的降低是逐步進(jìn)行的，不會(huì)存在大量過高或過低的相對(duì)分子質(zhì)量的碎片。

4小結(jié)

⑴黑木耳多糖經(jīng)超聲波輻射降解后，隨時(shí)間的增加，黏度逐步降低、溶解性增加，葡萄糖醛酸含量基本保持不變。

⑵黑木耳多糖經(jīng)超聲波輻射20min、40min、60min后，制備了三種多糖AAP-US1、AAP-US2、AAP-US3。

參考文獻(xiàn)

[1]Chen RH， Chang JR， Shyur JS. Effects of ultrasonic conditions and storage in acidic solut- ions on changes in molecular w eight and polydispersity of treated ch itosan. Carbohydr Res， 1997， 299： 287～294.

[2]李翔，張俐娜.黑木耳酸性雜多糖的超聲波輻射降解.應(yīng)用化學(xué)，1996，13（1）：98～100