阿拉伯半乳聚糖表面结构优化与益生功效评价
目 录
1 引言1
1.1 阿拉伯半乳聚糖的化学结构1
1.2 阿拉伯半乳聚糖的分布1
1.3 阿拉伯半乳聚糖的功能及应用1
1.4 阿拉伯半乳聚糖的研究进展2
1.5 结语3
1.6 本课题研究的目的和意义3
2 实验材料和方法4
2.1 实验材料与设备4
2.2 实验方法5
3 结果分析7
3.1 单因素实验7
3.2 正交实验9
3.3 性质测定13
3.4 益生功效评价实验14
结论 18
致谢 19
参考文献20
1 引言
阿拉伯半乳聚糖 (AG) 是一种具有很强生物活性的水溶性多糖。其高度水溶性的性质与阿拉伯胶相似[1]。它在人的口腔、胃和小肠内不被消化，但可被大肠内的某些微生物降解[2]。它具有明显增强机体免疫力、消炎、抗过敏、提高自然杀伤细胞和巨嗜细胞活力的巨大作用[3]。同时，阿拉伯半乳聚糖作为主要成分与其它药物配合，对致癌剂诱发肿瘤有抑制作用，并且还可用于治疗肺癌、肝癌、食道癌、膀胧癌、恶性淋巴癌以及黑色素瘤。因此，阿拉伯半乳聚糖既是保健食品功能因子[4]又是一类非常重要的药用原料。具有免疫调节、抗肿瘤、抗病毒、抗突变等作用[5]。
1.1 阿拉伯半乳聚糖的化学结构[6]~[7]
阿拉伯半乳聚糖是阿拉伯糖和半乳糖的一种高分支聚合物，在阿拉伯半乳聚糖分子中，半乳糖和阿拉伯糖的糖基比为5:1~10:1。主链是由 (1→3) 连接的β-D-毗喃半乳糖单元组成。几乎每一个单元在6位上都带有一个支链，大部分是 (1→6) *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^3^5^1^9^1^6^0^7^2^*
连的β-D-毗喃半乳糖基，也由L-阿拉伯糖，分子中也有少量葡萄糖醛酸基。它包含两个区段的分子量组分：高分子量37~100 kDa（70.5%~75%），低分子量7.5~18 kDa（5%~30%）。由于这种高聚物有高度的分支结构，所以它的粘度低，水溶性大。
1.2 阿拉伯半乳聚糖的分布
阿拉伯半乳聚糖分布广泛。在针叶树的木质部含量最为丰富，如落叶松中含量可达25%。松树中提取的阿拉伯半乳聚糖为灰白色粉末，具有类似松树的味道，口感细腻，完全溶解于水，溶液粘度比较低。最先从事研究落叶松中阿拉伯半乳聚糖的是美国的SchangeS和Smith，他们于1916年用热水抽提阿拉斯加落叶松、欧洲落叶松、西伯利亚落叶松和兴安落叶松，均发现有这类聚糖，且在落叶松木材中含量较多，分布的变化范围较大，心材的含量高达25%~30%，变材的含量仅为0.6%~1.4%，平均含量约为15%~20%，主要分布在心材部分的早材和晚材管胞的细胞腔中，少量存在于射线细胞和泌脂细胞中[8]。韭葱根、胡萝卜、萝卜、黑豆、梨、玉米、小麦、红酒、意大利黑麦草、西红柿、豚草、高粱、竹草、椰肉和椰奶、柿子、马铃薯等也含有阿拉伯半乳聚糖。黄芪、党参、蒲黄、当归、野靛草、紫花洋、姜黄、徐长卿、黄秋葵、仙人掌、日本中药Tuzen-Taiho-To等草药也含有阿拉伯半乳聚糖[9]。
1.3 阿拉伯半乳聚糖的功能及应用1.3.1 血小板分离洗涤的功能
由松树提取的AG溶液可作为血小板洗液，用于从富含血小板的血浆中分离血小板，这种被洗涤的血小板可以用于输血。经测定，用AG溶液洗涤的血小板不含血浆蛋白，而且维持了正常的形态学和功能[10]。
1.3.2 免疫活性
阿拉伯半乳聚糖对免疫和抑制造血均有影响。对胆固醇、血脂等也有显著影响。还会影响结节状抗原的单核吞噬细胞的免疫反应性。能引起机体发生速发型过敏反应，又能引起局部病灶内细胞浸润和抑制抗原与抗体的反应[11]。
1.3.3 良好的膳食纤维
摄入阿拉伯半乳聚糖后，肠道内有益菌群数量增多，特别是乳酸菌和双歧杆菌。阿拉伯半乳聚糖可在肠道内通过微生物菌群的发酵，提高短链脂肪酸的产量(主要是丁酸)。短链脂肪酸对宿主有着重要的生理功能，如调节肠道菌群，维持体液和电解质的平衡，给宿主提供能量，给肠道上皮细胞提供营养等。尤其丁酸，对结肠上皮细胞有很大的意义，是肠道黏膜良好的保护剂[12]。
1.3.4 降低儿童中耳炎复发率的功能
复发性中耳炎在儿童中普遍存在，通过提高免疫系统的功能，可以降低其复发率和危险性。研究表明：阿拉伯半乳聚糖能够提高对细菌感染的免疫反应，包括刺激吞噬作用，与细菌菌毛竞争。
1.3.5 食品添加剂
用小白鼠作的长期毒理试验表明阿拉伯半乳聚糖没有毒性，食用不会产生副作用。由于其独特的生理活性和功能，阿拉伯半乳聚糖作为功能性多糖在食品和药品开发中性的连接或调理作用。有着良好的前景。在豆奶、冰淇淋、雪糕、果冻、饮料、罐头重的用量约为1%~1.5%。醋、酱油、植物油、果汁、肉汁、蔬菜汁等形成性能稳定的乳化增稠剂等，用量为0.2%~0.5%。面包、蛋糕、面条类、通心面等，提高原材料利用率并且改善口感和风味，用量0.05%。调味酱、番茄沙司、蛋黄酱、果酱、稀奶油中用作增稠剂及稳定剂。
1.4 阿拉伯半乳聚糖的研究进展
对阿拉伯半乳聚糖的研究主要集中在美国和日本。它在20世纪50年代被广泛应用于工业部门，60年代成为胶粘剂、食物胶和动物胶的代用品，在食品、印刷和采矿业中得到广泛应用，被用作乳化剂、稳定剂、结合剂，或是在香精油、调味剂基料、非标准化调味品及布丁粉中作为增稠剂以及代替糖精作为甜味剂。70年代在美国被批准使用，并通过美国FDA认证可用于食品[13]。
在制备阿拉伯半乳聚糖中，提取和纯化是关键技术。阿拉伯半乳聚糖的提取早期采用稀酸和稀碱溶液，但由于降解和其它杂质溶出多，阿拉伯半乳聚糖的质量差而且不稳定。70年代被温水提取法所代替，但由于落叶松木材中含有一些单宁酸等植物多酚、其它低聚糖和脂多糖等，在提取阿拉伯半乳聚糖的过程中，这些杂质也被提取出来。1990年，Dweitt提出用超声波技术提取阿拉伯半乳聚糖，该技术可以提高提取物得率。目前，分离纯化技术的进步是现今低聚糖产品增多的主要原因，其中采用柱层析分离低聚糖是最有效的方法之一，如聚酞胺柱层析，也是阿拉伯半乳聚糖纯化的早期并且现在仍沿用的方法。
落叶松木材中药用阿拉伯半乳聚糖提取、纯化、衍生物制备和在医药中应用的研究和技术主要集中在美国和日本等国，美国是以西部落叶松western larch木材为原料，1970~1990年美国对阿拉伯半乳聚糖的技术开发主要是提取技术，以及阿拉伯半乳聚糖在食品、日用化工、印刷和采矿方面的应用，产品价格较低，申报专利很少；1991
~1995年开始研究在医药领域的应用和药用级阿拉伯半乳聚糖的纯化技术开发；1996到现在，继续药用级阿拉伯半乳聚糖的纯化技术，分离内毒素，同时致力于药用级阿拉伯半乳聚糖的衍生物制备技术开发。
1.5 结语
我国对从落叶松中提取阿拉伯半乳聚糖这方面的技术研究着手较晚，南京林业大学李民栋曾在1986年有一篇关于落叶松中阿拉伯半乳聚糖的提取的研究报道，在2001年东北林业大学方桂珍、杨秀云利用传统水浴浸提法对落叶松木材加工剩余物中的阿拉伯半乳聚糖的提取进行了系统的研究，并得出较佳的提取条件。接下来我将对提高阿拉伯半乳聚糖的表面结构进行实验研究。
1 引言1
1.1 阿拉伯半乳聚糖的化学结构1
1.2 阿拉伯半乳聚糖的分布1
1.3 阿拉伯半乳聚糖的功能及应用1
1.4 阿拉伯半乳聚糖的研究进展2
1.5 结语3
1.6 本课题研究的目的和意义3
2 实验材料和方法4
2.1 实验材料与设备4
2.2 实验方法5
3 结果分析7
3.1 单因素实验7
3.2 正交实验9
3.3 性质测定13
3.4 益生功效评价实验14
结论 18
致谢 19
参考文献20
1 引言
阿拉伯半乳聚糖 (AG) 是一种具有很强生物活性的水溶性多糖。其高度水溶性的性质与阿拉伯胶相似[1]。它在人的口腔、胃和小肠内不被消化，但可被大肠内的某些微生物降解[2]。它具有明显增强机体免疫力、消炎、抗过敏、提高自然杀伤细胞和巨嗜细胞活力的巨大作用[3]。同时，阿拉伯半乳聚糖作为主要成分与其它药物配合，对致癌剂诱发肿瘤有抑制作用，并且还可用于治疗肺癌、肝癌、食道癌、膀胧癌、恶性淋巴癌以及黑色素瘤。因此，阿拉伯半乳聚糖既是保健食品功能因子[4]又是一类非常重要的药用原料。具有免疫调节、抗肿瘤、抗病毒、抗突变等作用[5]。
1.1 阿拉伯半乳聚糖的化学结构[6]~[7]
阿拉伯半乳聚糖是阿拉伯糖和半乳糖的一种高分支聚合物，在阿拉伯半乳聚糖分子中，半乳糖和阿拉伯糖的糖基比为5:1~10:1。主链是由 (1→3) 连接的β-D-毗喃半乳糖单元组成。几乎每一个单元在6位上都带有一个支链，大部分是 (1→6) *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^3^5^1^9^1^6^0^7^2^*
连的β-D-毗喃半乳糖基，也由L-阿拉伯糖，分子中也有少量葡萄糖醛酸基。它包含两个区段的分子量组分：高分子量37~100 kDa（70.5%~75%），低分子量7.5~18 kDa（5%~30%）。由于这种高聚物有高度的分支结构，所以它的粘度低，水溶性大。
1.2 阿拉伯半乳聚糖的分布
阿拉伯半乳聚糖分布广泛。在针叶树的木质部含量最为丰富，如落叶松中含量可达25%。松树中提取的阿拉伯半乳聚糖为灰白色粉末，具有类似松树的味道，口感细腻，完全溶解于水，溶液粘度比较低。最先从事研究落叶松中阿拉伯半乳聚糖的是美国的SchangeS和Smith，他们于1916年用热水抽提阿拉斯加落叶松、欧洲落叶松、西伯利亚落叶松和兴安落叶松，均发现有这类聚糖，且在落叶松木材中含量较多，分布的变化范围较大，心材的含量高达25%~30%，变材的含量仅为0.6%~1.4%，平均含量约为15%~20%，主要分布在心材部分的早材和晚材管胞的细胞腔中，少量存在于射线细胞和泌脂细胞中[8]。韭葱根、胡萝卜、萝卜、黑豆、梨、玉米、小麦、红酒、意大利黑麦草、西红柿、豚草、高粱、竹草、椰肉和椰奶、柿子、马铃薯等也含有阿拉伯半乳聚糖。黄芪、党参、蒲黄、当归、野靛草、紫花洋、姜黄、徐长卿、黄秋葵、仙人掌、日本中药Tuzen-Taiho-To等草药也含有阿拉伯半乳聚糖[9]。
1.3 阿拉伯半乳聚糖的功能及应用1.3.1 血小板分离洗涤的功能
由松树提取的AG溶液可作为血小板洗液，用于从富含血小板的血浆中分离血小板，这种被洗涤的血小板可以用于输血。经测定，用AG溶液洗涤的血小板不含血浆蛋白，而且维持了正常的形态学和功能[10]。
1.3.2 免疫活性
阿拉伯半乳聚糖对免疫和抑制造血均有影响。对胆固醇、血脂等也有显著影响。还会影响结节状抗原的单核吞噬细胞的免疫反应性。能引起机体发生速发型过敏反应，又能引起局部病灶内细胞浸润和抑制抗原与抗体的反应[11]。
1.3.3 良好的膳食纤维
摄入阿拉伯半乳聚糖后，肠道内有益菌群数量增多，特别是乳酸菌和双歧杆菌。阿拉伯半乳聚糖可在肠道内通过微生物菌群的发酵，提高短链脂肪酸的产量(主要是丁酸)。短链脂肪酸对宿主有着重要的生理功能，如调节肠道菌群，维持体液和电解质的平衡，给宿主提供能量，给肠道上皮细胞提供营养等。尤其丁酸，对结肠上皮细胞有很大的意义，是肠道黏膜良好的保护剂[12]。
1.3.4 降低儿童中耳炎复发率的功能
复发性中耳炎在儿童中普遍存在，通过提高免疫系统的功能，可以降低其复发率和危险性。研究表明：阿拉伯半乳聚糖能够提高对细菌感染的免疫反应，包括刺激吞噬作用，与细菌菌毛竞争。
1.3.5 食品添加剂
用小白鼠作的长期毒理试验表明阿拉伯半乳聚糖没有毒性，食用不会产生副作用。由于其独特的生理活性和功能，阿拉伯半乳聚糖作为功能性多糖在食品和药品开发中性的连接或调理作用。有着良好的前景。在豆奶、冰淇淋、雪糕、果冻、饮料、罐头重的用量约为1%~1.5%。醋、酱油、植物油、果汁、肉汁、蔬菜汁等形成性能稳定的乳化增稠剂等，用量为0.2%~0.5%。面包、蛋糕、面条类、通心面等，提高原材料利用率并且改善口感和风味，用量0.05%。调味酱、番茄沙司、蛋黄酱、果酱、稀奶油中用作增稠剂及稳定剂。
1.4 阿拉伯半乳聚糖的研究进展
对阿拉伯半乳聚糖的研究主要集中在美国和日本。它在20世纪50年代被广泛应用于工业部门，60年代成为胶粘剂、食物胶和动物胶的代用品，在食品、印刷和采矿业中得到广泛应用，被用作乳化剂、稳定剂、结合剂，或是在香精油、调味剂基料、非标准化调味品及布丁粉中作为增稠剂以及代替糖精作为甜味剂。70年代在美国被批准使用，并通过美国FDA认证可用于食品[13]。
在制备阿拉伯半乳聚糖中，提取和纯化是关键技术。阿拉伯半乳聚糖的提取早期采用稀酸和稀碱溶液，但由于降解和其它杂质溶出多，阿拉伯半乳聚糖的质量差而且不稳定。70年代被温水提取法所代替，但由于落叶松木材中含有一些单宁酸等植物多酚、其它低聚糖和脂多糖等，在提取阿拉伯半乳聚糖的过程中，这些杂质也被提取出来。1990年，Dweitt提出用超声波技术提取阿拉伯半乳聚糖，该技术可以提高提取物得率。目前，分离纯化技术的进步是现今低聚糖产品增多的主要原因，其中采用柱层析分离低聚糖是最有效的方法之一，如聚酞胺柱层析，也是阿拉伯半乳聚糖纯化的早期并且现在仍沿用的方法。
落叶松木材中药用阿拉伯半乳聚糖提取、纯化、衍生物制备和在医药中应用的研究和技术主要集中在美国和日本等国，美国是以西部落叶松western larch木材为原料，1970~1990年美国对阿拉伯半乳聚糖的技术开发主要是提取技术，以及阿拉伯半乳聚糖在食品、日用化工、印刷和采矿方面的应用，产品价格较低，申报专利很少；1991
~1995年开始研究在医药领域的应用和药用级阿拉伯半乳聚糖的纯化技术开发；1996到现在，继续药用级阿拉伯半乳聚糖的纯化技术，分离内毒素，同时致力于药用级阿拉伯半乳聚糖的衍生物制备技术开发。
1.5 结语
我国对从落叶松中提取阿拉伯半乳聚糖这方面的技术研究着手较晚，南京林业大学李民栋曾在1986年有一篇关于落叶松中阿拉伯半乳聚糖的提取的研究报道，在2001年东北林业大学方桂珍、杨秀云利用传统水浴浸提法对落叶松木材加工剩余物中的阿拉伯半乳聚糖的提取进行了系统的研究，并得出较佳的提取条件。接下来我将对提高阿拉伯半乳聚糖的表面结构进行实验研究。
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