藕节改性可溶性膳食纤维对胰脂酶和胆固醇的吸附作用研究

发布时间：2020-06-16 22:52

【摘要】：藕节为睡莲科植物莲的根茎节部,是莲藕的非食部分,在莲藕产品的加工过程中为主要副产物。近年来已有研究发现藕节的可溶性膳食纤维(Soluble Dietary Fiber,SDF)具有预防肥胖以及脂质代谢调节的作用,具有潜在的应用价值。本文主要从藕节SDF对胰脂酶和胆固醇的吸附的角度探究其脂质代谢调节的机理。应用前人研究确定的超微粉碎方法改性藕节粉,以酸酶法制备SDF为研究对象,运用扫描电镜、红外光谱仪、X衍射等对超微粉碎改性前后提取的SDF1和SDF2的结构和性质进行研究,旨在建立改性与结构及理化性质之间的关系。主要研究结果如下:通过改性,SDF相对分子量降低,同时水溶性和粘度增加,进一步通过电镜扫描和表面积测定发现改性后提取的SDF孔隙率明显增加,并且孔的形状大小比较均一,呈蜂窝状,比表面积测定显示孔的表面积也相应增加,在此条件下阳离子交换性能和水合性能得到改善,DSC热稳定性测定表明改性的SDF稳定性能得到加强。X-射线衍射晶体结构的研究发现,通过藕节粉改性后提取的SDF2结晶度稍低于藕节粉未经过改性提取的SDF1,说明超微粉碎后使分子的对称性降低,无序性增加。研究不同作用条件下SDF对胰脂酶(Pancreatic lipase,PL)的吸附和酶活的影响。结果显示:两种SDF(SDF1,SDF2)对于胰脂酶的吸附和活性均有影响,但是改性藕节粉提取的SDF2影响更加显著,两种可溶性膳食纤维到达平衡的时间基本相同,但是在不同胰脂酶浓度的条件下SDF对PL的吸附量大小不同,即饱和量不同。通过荧光测定,结果显示两种SDF对于胰脂酶都有荧光猝灭作用,猝灭类型分别为动态猝灭和复合型猝灭(动态与静态猝灭结合),SDF1与胰脂酶的结合位点数接近1,SDF2结合位点数接近1.5,结合作用力均为范德华力和氢键作用。圆二色谱结果显示PL的β-折叠结构比例为87.2%,SDF1吸附后测定的PLβ-折叠结构比例为74.8%,SDF2吸附以后为65.8%,β-折叠结构的比例发生显著降低。对SDF1和SDF2进行羧甲基化和羟丙基化,结果表明羧基对胰脂酶的吸附作用高于羟基的吸附作用。探究SDF对胆固醇的吸附,随着SDF添加量的增加,SDF对胆固醇的吸附量逐渐减少,直至达到最低值,然后又逐渐增加。在一定时间范围内,SDF对胆固醇的吸附随时间的增加而增加,在120 min后逐渐趋于平衡,达到最大吸附量。SDF可以以单分子层吸附方式快速吸附大量的胆固醇,达到最大吸附后,随着胆固醇浓度的增加,SDF对胆固醇吸附量的增加不显著。SDF1和SDF2对胆固醇的吸附等温线拟合结果表明,Freundlich模型公式拟合效果更好,SDF1和SDF2对胆固醇的吸附为多层吸附。由于SDF是一种多孔的固体,其对胆固醇的吸附作用同时包括物理吸附和化学吸附,在物理吸附过程中,胆固醇先在SDF表面快速形成单分子层吸附,然后以分子间引力形成多分子层吸附,吸附是一个自发、吸热的过程,升温有利于吸附。SDF对胆固醇的化学吸附主要是因为其表面带有许多活性基团,这些基团可直接螯合胆固醇分子。X-射线光电子能谱测定吸附结果以及拟合情况显示,在SDF1和SDF2吸附胆固醇后,它们的碳原子、氧原子的峰型和峰强度发生了明显变化,表明碳氧原子的含量和化合态发生改变,引起这些改变的原因有可能是吸附的作用产生了碳氧原子的数量和周围极化条件的改变。羧甲基化和羟丙基化的结果证明了羧基的吸附效果更加明显,为主要吸附位点。
【学位授予单位】：华中农业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TS254.1
【图文】：

膳食纤维

含有高质量的膳食纤维与低的 “文明病”发病率显著相关（Howarth et al 2005）。国际食品法典委员会（Codex Alimentarius Commission, CAC）在 2009 年定义膳食纤维为：（1）天然存在于食物中的非消化性多糖类化合物；（2）通过物理法、酶法或者化学法从食物原料中提取的多糖化合物；（3）对人的健康产生有益作用的多糖化合物（扈晓杰 2013）。膳食纤维根据溶解度，分为不溶性膳食纤维（insoluble dietary fiber，IDF）和可溶性膳食纤维（soluble dietary fiber，SDF）。IDF 是那些不被人所消化分解，并且不能溶于热水的膳食纤维，它主要分布在细胞壁，与其他物质结合作为维持细胞一定形态的结构成分，由纤维素、部分半纤维素、木质素等组成。SDF 是可以溶解于温水或热水，但不被人体的酶消化水解的膳食纤维，它的水溶液可以用4 倍体积的 95%乙醇溶液沉淀，SDF 可以来源于植物和真菌等，如植物提取的果胶、瓜尔多胶、葡聚糖，藻类提取的海藻酸盐和真菌提取的活性多糖等（胡叶碧2008）。

结构图,结构图,聚糖,果胶

1.2.2 主要可溶性膳食纤维的概述1.2.2.1 果胶果胶广泛分布于高等植物的果实、根、茎、叶的细胞中，主要位于细胞壁的初生壁和细胞间隙，与木质素、纤维素、半纤维素等物质通过共价相互作用结合，调控着组织细胞的硬度和稳定性（谢明勇等 2013；孙元琳和汤坚 2004）。植物种类和提取工艺的不同，提取果胶的组成和结构各不不同，同时提取的果胶中还可能会有其它的多糖类杂质，纯化的难度较大（谢笔钧 2004）。果胶根据主链和支链的差异，可大致分为以下 4 类：（1）同型半乳糖醛酸聚糖（Homogalacturonan，HG）；（2）鼠李糖半乳糖醛酸聚糖 I（Rhamngalacturonan I，RG I）；（3）鼠李糖半乳糖醛酸聚糖 II（Rhamngalacturonan II，RG II）；（4）木糖半乳糖醛酸聚糖（Xylogalacturonan，XG）（张学杰等 2010；Pelloux et al 2007）。

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