玉米多糖提取纯化及其性质研究

学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。作者签名： 年 月 日 学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学院有关保障、使用学位论文的规定，同意学院保留并向有关学位论文管理部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权省级优秀学士学位论文评选机构将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。本学位论文属于1、保密 ，在_年解密后适用本授权书。2、不保密 。（请在以上相应方框内打“”）作者签名： 年 月 日导师签名： 年 月 日*学院 毕业设计（论文）I摘 要多糖(Polysaccharides)是含酮基或醛基的大分子多聚物，基本单位是单糖。本文以玉米为原料，采用热水浸提，乙醇沉淀来提取玉米多糖，并通过单因素实验选取了最佳的提取工艺，用苯酚-硫酸法测定玉米多糖的含量，用 Bandford 法测定蛋白质的含量，玉米粗多糖的纯化选用 Sevage 试剂（脱除其中的杂蛋白） ，并研究纯化后的玉米多糖的抗氧化性、絮凝性、抑菌性。单因素实验结果：最佳提取工艺是按料液比 1:20，在 90 的条件下提取 2h，重复提取 2 次。其最大提取率为 14.86%；研究发现玉米多糖对羟基自由基（OH）的清除率可达 42.6%，在对DPPH 的清除率可达 65.1%，其总体抗氧化性能低于维生素 C；絮凝性实验发现，玉米多糖有较好的絮凝效果，对高岭土悬浮液液的絮凝率可达 49.2%，对 CaO 悬浮液的絮凝率可达 57.4%；最后抑菌性实验表明，玉米多糖对枯草芽孢杆菌、金黄色葡萄球菌有较好的抑菌表现，对大肠杆菌的抑菌性较低，对黑曲霉没有抑菌性，对枯草芽孢杆菌的 MIC 为 6.25mg/mL。本论文可以提供玉米多糖在食品、环境、医药等方面的研究参考。关键词：玉米多糖；提取；纯化；抗氧化；絮凝性；抑菌性*学院 毕业设计（论文）IIAbstractPolysaccharides were natural polymer micelle which contains ketone group or aldehyde group, it basic unit was monosaccharide. In this article, the material is corn, polysaccharide extracted by the water extraction and ethyl alcohol precipitation method. The content of polysaccharide was detecteded by phenol-sulfuric acid method, and the content of protein was detecteded by bandford method. The crude corn polysaccharide were removed the protein by Sevage method and researched the antioxidant activity, flocculating peopety, antimicrobial activity of corn polysaccharide. Through the single factor experiment, found the best condition was the material fluid ratio is 1:20, extracts temperature was 90, extracts time was 2h, extracts 2 times in total, the corn polysaccharide extraction rate as much as 14.86%. In this study, the result showed that the polysaccharide on hydroxyl free radical (OH) removal effect reached 42.6%, the highest DPPH free radical (DPPH) scavenging effect reached 65.1%. Through comparing with Vc, the polysaccharide on free radical clearance rate was lower. In the study of flocculating peopety, found that corn polysaccharide had good flocculating peopety, for caolin it could reach 49.2% and for CaO it could reach 57.4%. In final, meanwhile, the antibacterial effect showed the effect on bacillus subtilis and colibacillus was more obvious, the lower in Staphylococcus aureus. And the fungus had no antibacterial effect on Aspergillus niger. The minimum inhibitory concentration was 6.25 mg/mL.This paper can provide the researching exemple in food, entertainment and medical industrial.Key words: Corn polysaccharide; Extraction; Purificatin; Antioxidant activity;Flocculating peopety; Antimicrobial activity*学院 毕业设计（论文）III目 录摘 要 .IAbstract.II1 引 言 .11.1 多糖的性质及研究概况 .11.1.1 多糖类化合物的结构 .11.1.2 多糖类化合物的物理化学性质 .11.2 植物多糖的生物活性 .11.2.1 免疫调节活性 .11.2.2 抗肿瘤活性 .21.2.3 降血糖、降血脂活性 .21.2.4 抗菌、抗病毒活性 .21.2.4 延缓衰老和抗氧化的 作用 .21.3 植物多糖的提取 .31.3.1 水浸法 .31.3.2 碱液提取法 .31.3.3 超 声波提取法 .31.3.4 酶解提取法 .31.3.5 微波提取法 .31.3.6 其他提取法 .41.4 玉米的用途 .41.5 课题的立题背景及意义 .41.6 课题的主要研究内容 .52 材料与方法 .62.1 实验材料 .62.1.1 实验试剂 .62.1.2 实验器材 .62.2 玉米多糖的提取实验 .7*学院 毕业设计（论文）IV2.2.1 玉米的预处理 .72.2.2 玉米粗多糖的提取 .72.2.3 玉米多糖的纯化 .72.2.4 单因素实验 .82.3 多糖及蛋白质含量测定 .82.3.1 葡萄糖标准曲线的测定 .82.3.2 蛋白质标准曲线测定 .92.3.3 多糖含量测定 .102.3.4 蛋白质含量测定 .102.4 生物活性研究 .102.4.1 抗氧化性实验 .102.4.2 絮凝性实验 .112.4.3 抑菌性实验 .113 结果与讨论 .133.1 玉米多糖的纯化 .133.2 提取工艺的选择 .143.2.1 单因 素研究 .143.3 玉 米多糖的性质研究 .173.3.1 玉米多糖的抗氧化性 .173.3.2 玉米多糖的絮凝性 .193.3.2 玉米多糖的抑菌性 .203.4 实验讨论 .213.5 实验 总结 .224 结论 .23展 望 .23致 谢 .24参考文献 .25*学院 毕业设计（论文）11 引 言1.1 多糖的性质及研究概况多糖(Polysaccharides)是含酮基或醛基的大分子多聚物，基本单位是单糖，在动物、微生物、植物中都存在。多糖在动物体内主要存在于组织器官中，像糖原、肝素、甲壳素、透明质酸等等；在微生物中，多糖是在代谢过程中产生的，并对其有一定的保护作用；在植物中，糖类的比重很大，分布广泛，几乎在所有的植物中都存在 1。多糖是生命活动的基本物质，在生物体中，并且广泛存在，其参与到生命体当中的许多功能 2。天然植物多糖聚合物，一方面他们可作为植物的骨架成分，另一方面又是贮藏原料 3。除此之外还具有其他功能，如在降血糖、抗肿瘤、抗凝血等方面起到的作用，还有一个重要的方面，他对机体的毒副作用甚小。1.1.1 多糖类化合物的结构从多糖的结构角度看，多糖的生物活性和生理功效这方面，与其相对分子量的大小，分支的程度，聚合程度等都有关，太大或者太小都会引起活性的降低，由于分子内氢键的存在，会环绕形成三股螺旋结构，其构像对活性的影响极大 3，4 。多糖的结构及其复杂，并且来源不同的多糖，其结构和组成成分也存在着大小不同的差异，目前对多糖结构的研究有很多，但大多数集中在其一级结构，而对其二级结构和空间结构，这些方面的了解相对来说较少。1.1.2 多糖类化合物的物理化学性质大部分多糖是没有甜味，在形态方面不是相对固定不变的，而且没有变旋，但还是有旋光性的，都具有较大的相对分子质量 5。多糖在酶或酸的环境下，水解的终产物往往是低聚糖或单糖 6。1.2 植物多糖的生物活性1.2.1 免疫调节活性植物多糖能提高机体的免疫，因为植物多糖可以激活参与免疫的各个细胞，*学院 毕业设计（论文）2从而来增强免疫功能。相关报道 7：红枣、玉米、蕈菌等等这些植物中的多糖，他们均能提高机体的免疫力 8，9 。 1.2.2 抗肿瘤活性抗肿瘤多糖分为 2 类：一类能直接杀死肿瘤细胞，因为他们有细胞毒性，如牛膝多糖，诱生出肿瘤坏生因子，抑制实体肿瘤，但这类多糖只占少数；第二类是植物多糖，是间接杀死肿瘤细胞，因为他们可增强机体的免疫功能，此外也与多糖影响细胞的新陈代谢，控制肿瘤细胞的周期性，抑制肿瘤组织 SOD 的活性都存在着一定的联系。据研究报道海带多糖中 10，发现海带多糖能有效抑制荷瘤 H22，其抑制率近达 43.5%；也有报道对枸杞多糖的研究中 11，也发现多糖具有抗肿瘤的活性，还可显著提高免疫功能，如巨噬细胞的吞噬功能，和 T 淋巴细胞的杀伤功能等。1.2.3 降血糖、降血脂活性植物多糖能够促进胰岛素的分泌，影响相关代谢酶的活性，从而抑制糖的异生 12。例如，南瓜多糖的降低血糖和降血脂的疗用，对糖尿病的治疗已得到确认13，14 ；在小鼠的相关试验中 15，发现也证明了黑木耳多糖具有降血脂的作用。1.2.4 抗菌、抗病毒活性大量研究表明 16，在对细菌和病毒的抑制方面，许多多糖可以发挥作用，如艾滋病毒、流感病毒等等。目前，多糖衍生物的研究也有进展，如较多的是硫酸酯多糖，发现它抗病毒的效果很好，特别是艾滋病毒 HIV-1。抗炎方面，银杏胞外多糖与银杏叶多糖可加速抑制致炎剂的作用，表明在抗炎消炎方面具有一定作用 17。大部分的多糖的抗病毒机理是依靠其与病毒相互竞争，使病毒无法再附着在细胞表面 18。1.2.4 延缓衰老和抗氧化的作用抗氧化、延缓衰老的中药中，其成分主要来源于植物，植物中糖类的含量较多，多糖在其中起到一定的作用。现代科学研究普遍认为，这与多糖增强机体抗氧化和对自由基的清除能力有一定关联，从相关研究报道可知 19，大多数多糖都*学院 毕业设计（论文）3存在对自由基的清除能力和增强抗氧化活性。1.3 植物多糖的提取1.3.1 水浸法俗称煎煮法，用于提取水溶性的多糖，在热水中能更好破坏细胞，有效成分能溶出，是一种很传统又很简便易行的提取方法。该方法有以下特点：材料来源方便，提取操作简单，多次浸提可提高多糖的产率，但提取出的多糖的纯度不是很高 20。1.3.2 碱液提取法碱提法是在碱性环境下进行的，因为碱性物质能毁坏细胞膜和细胞壁，使可溶性物质的溶出率大大提高，增加了提取率。该方法有以下的优点：提取率较高，提取液可以回收并重新利用，可以降低成本 21。但是缺点也较多：如要中和其中的碱液，后期处理步骤芜杂，提取物中杂质多，除杂又很麻烦，中和碱液时，可能会对提取液中的多糖产生影响，破坏部分多糖，从而多糖得率降低 22。1.3.3 超声波提取法超声波提取法是利用超声波很强穿透性，能达到瞬间毁坏植物的细胞组织，使细胞胞内的有效物质会加速释放出来的方法，能提高多糖的得率。该方法具有以下的特点：操作简单，在较低的温度下短时间就能完成，而且效率很高等，且不会影响到多糖的空间结构 23等。1.3.4 酶解提取法酶解提取法是一项生物工程技术，近几年来较为频繁地用于中药工业，其原理：利用酶反应条件温和的特点，选取适当的酶，其会破坏细胞壁，多糖等成分会从细胞中释放出来，达到提高产率的一种方法。我们通常使用的纤维素酶就是这样的原理 24。高效性、专一性是酶的基本特征，这些特征能使酶在提取目标物时速度大大加快、也可在适度的温度下进行、产量得到很大提高、而且控制简易。*学院 毕业设计（论文）41.3.5 微波提取法微波提取法是在微波反应器中进行，用恰当的溶剂将原料中各种化学成分提取出来的方法 25。该方法有以下的特点：萃取率很高，成本相对较低，萃取时间又很短，但微波会是多糖的空间结构受到一定的影响，从而使其部分降解 26，27 ，进而在一定程度上多糖的活性也受到了限制。1.3.6 其他提取法上述的方法都是单一的方法，我们可以使他们两两相互结合来使用，如：微波和纤维素酶的结合，超声与微波的协同作用等。有研究 28就考察了微波和纤维素酶相结合的方法对枸杞多糖的提取工艺；也有相关报道 29比较了常用的方法在枸杞多糖提取上的实验，发现超声和微波协同作用的方法对黑果枸杞多糖达到了很好的的提取效