全 文 ：July2008
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生物加工过程
ChineseJouⅡ1alofBiop“cessEngineering
第6卷第4期
2008年7月
南瓜多糖衍生物的制备及其抗氧化研究
柳 红，张 静
(陕西师范大学食品工程与营养科学学院，西安710062)
摘要：对超声辅助法提取的南瓜粗多糖，进行化学改性得到了硫酸化南瓜多糖和羧甲基南瓜多糖。用邻苯三酚
自氧化法检测对超氧阴离子自由基的清除作用，用邻二氮菲一金属铁离子一H：02体系检测对羟自由基的清除作用。
结果表明，南瓜多糖对超氧阴离子自由基无抑制作用，经化学改性后的羧甲基南瓜多糖和硫酸化南瓜多糖对超氧
阴离子自由基有明显抑制作用。最大清除率迭44％和41．67％。以上3种多糖均能有效清除·0H，随着浓度的增加
清除作用加强，最大清除率可达46．49％，22．61％和42．35‰。结果显示，经化学改性后的南瓜多糖有较强的抗氧
化作用。
关键词：南瓜多糖；硫酸酯化：羧甲基化；抗氧化活性
中图分类号：1蚴1．4 文献标志码：A 文章编号：1672—3678(2008)04—0040—05
Antioxidantacti订 yofcarbo母methylatedand
sulfatedpolysaccharidesfhmpump酗n
UUHong，ZHANGJing
(Coue驴ofF00dEngine葫ng孤IdNutriti帆aIsci∞ce，shamiN佣nalunive飓畸，)(i’肌7l0062，chi衄)
Abst髓ct：，11le肌tioxid鲥蚰∞tivit)rofcarboxymetllylated肌dsuⅡ乱edpolysacchaIides舶mpumpkinw硇
inVestigated．Them tllodf‘or锄ti似idationreactionsystemoftllep)哟gajlolw鹊perfo咖edtostudytIle
∞avengingactionofpumpkinpolys∞chaIide吼super0)【idemdicals，r11lephe腿ntllrolineFe2+弛acti伽
systemw嬲u鸵dt0me鹪ⅢemescaVengiI唔activity0fpumpkinpolysacchaddeonhydmxylmdical．rnle
陀suhshowedtllattllepumpkinpolysacch撕dew酗notactiveagainstsuperoxidemdical8，andtllecar-
boxy舭￡IlylatedandsuⅡatedp咖pknpolysacch撕deswereacliveagainsttheradicals，thehiglle8linhibi．
tionrateswere44％锄d41．67％，瑚pectiVely．rIIlepumpkin叫ysacch撕de柚di协derivativeshadnle
abilit)ro∞avengehydroxyl瑚dical．Their∞avenging神tivelyincre鹪ed稍 htlleincr 鹊ingoftllecon-
centrati佣，tllehi曲estiIIIlibitionm 伪we他46．49％，22．6l％粕d42．35％，respectively．hw鹪d 瑚帅一
mah耐tIlattIlemodifiedpumpkinpolysacch撕dehadexceUent肌ti喇dationpropenype而珊ance．
Keywords：punlpkinpoly蛆cchaIide；sulImion；ca出Dxymet}Iylation；衄tio】【id舳t
多糖化合物是一类天然大分子，广泛存在于动
物、植物和微生物中。有些多糖具有增强免疫功
能、抗肿瘤、抗辐射、抗氧化、抗衰老等广泛的生物
活性‘卜2|，现已证明多糖作为自由基清除剂在预防
收稿日期：200r7-11一12
基金项目：国家自然科学基金资助项目(20572067)；教育部科学技术研究重点资助项目(104167)。
作者简介：柳红(1980一)，女。青海西宁人，硕士，研究方向：食品功能研究。
联系人：张等，女，司教嫒，E．mail：蜘in@蛐lu．edu．∞。
万方数据
2008年7月 柳红等：南瓜多糖衍生物的制备及其抗氧化研究 ·4l·
氧化损伤方面起着重要的作用【3’4J。多糖的生物活
性与其结构有关，化学基团的引入可以增强多糖的
活性或使其产生新的活性，通过对多糖进行分子修
饰，有望得到活性更强、应用范围更广的多糖衍
生物‘5|。
南瓜为葫芦科植物南瓜(cwur6拓，，聊c^口船
D础．)的果实，它含有丰富的碳酸盐、果胶、矿物
盐、维生素和南瓜多糖等对健康有利的物质哺]，营
养丰富。南瓜有多种食疗保健作用，尤其作为一种
防治糖尿病的特效营养保健食品备受人们的重
视¨娟1。为研究南瓜多糖结构与功能的关系，扩大
南瓜多糖的应用范围。本文从南瓜中提取多糖并
对其进行硫酸酯化和羧甲基化，测定了其产物硫酸
化南瓜多糖和羧甲基南瓜多糖的生物活性，为食物
的科学研究与开发提供科学依据。
l实验材料与方法
1．1材料与试剂
南瓜品种为密本南瓜，产自陕西关中地区。所
用化学试剂均为分析纯。
1．2仪器与设备
U-30lOS嗍hotometer紫外分光光度计(日
本日立公司)；CQ石00超声波发生器(19．5KHz，陕
西翔达超声技术工程部)；灿phal4真空冷冻干燥机
(德国Christ公司)；EQuIN)(55傅立叶变换红外光
谱仪(德国Brucher公司)。
1．3实验方法
1．3．1南瓜多糖的提取
选取成熟期较长南瓜，洗净去皮及蒂，除籽切
成薄片，烘干，粉碎，过40目筛备用。取粉末250g
浸泡于l000mL体积分数95％乙醇中，超声波提取
30min，抽滤，滤渣再浸入乙醇，超声波提取，重复3
次，弃去滤液。滤渣中加入5000—IlL蒸馏水，超声
波提取30min，重复3次，合并离心，取上清液。用
旋转蒸发器将清液浓缩至约500mL。加入3倍体积
乙醇，静置过夜。离心，收集沉淀加蒸馏水溶解，乙
醇沉淀离心，重复3次。第三次所得沉淀加入少量
蒸馏水溶解，流水透析72h以除去乙醇及其他小分
子杂质，透析后清液真空冷冻干燥，即得南瓜粗
多糖。
1．3．2硫酸化多糖的制备
将吡啶10—nL加入附有冷凝管和搅拌装置的
50mL三颈瓶中，冰浴冷却，在搅拌条件下，用分液
漏斗慢慢滴入氯磺酸4-nL，约30min滴加完毕。温
度保持在常温以下，待烧瓶中出现大量淡黄色固体
时，撤去冰水浴。用30mL二甲基甲酰胺溶解0．5g
多糖试样，然后将试样加入三颈瓶中并在沸水浴下
恒温搅拌1h。冷却至室温，加入50nlL冰水，2．5
moL／LNaOH调至中性，加入3倍体积无水乙醇静置
过夜，离心收集沉淀，并将沉淀溶于适量水，用去离
子水透析3d，透析液冷冻干燥得到硫酸酯化多糖。
1．3．3羧甲基南瓜多糖的制备¨0’111
称取4g南瓜多糖，加入100mL、1咖L／L的
NaOH溶液，制成溶液甲；再称取4．8g氯乙酸加入
40IIlL水，缓缓加入65mL、1啪L／L的NaOH溶液，
反应生成溶液乙。把溶液甲、乙混匀，于75℃恒温
反应8h，冷却，反应液用冰乙酸中和，过滤，滤液用
流动水透析3d，蒸馏水透析ld，浓缩，用3倍体积
的95％乙醇醇沉，沉淀冷冻干燥得羧甲基南瓜
多糖。
1．3．4红外光谱分析
将lmg干燥的试样与100mg溴化钾混合研磨
压片，在4000—400cm一区间进行红外光谱扫描，
观察谱峰情况。
1．3．5南瓜多糖体外清除·OH的作用
采用邻二氮菲一金属铁离子．H：0：体系¨2。1引，通
过Fenton反应生成羟自由基，促使邻二氮菲．Fe2+被
氧化为邻二氮菲-Fe3+，造成其水溶液在波长510
啪处最大吸收消失，来测算其清除率。具体步骤
是：取pH7．4、0．2moL／L的磷酸缓冲液2．0mL和
8．0mL蒸馏水于试管中，混匀作空白管；取2．O
mL的磷酸缓冲液，1．5mL邻二氮菲(5．0mm彤L，
以蒸馏水将50咖oL／L邻二氮菲无水乙醇溶液稀
释)、1．0mLFeS04(7．5m咖L／LFeS04和5．5mL蒸
馏水于试管中，混匀作未损伤管(A来橱)；取2．0IIlL
的磷酸缓冲液，1．5nlL邻二氮菲，1．0mLFeS04，
4．5mL蒸馏水和1．oIllLH202(体积分数0．1％)于
试管中，混匀作损伤管(A捆伤)；取2．0mL的磷酸缓
冲液、1．5mL邻二氮菲，1．OmLFeS04，1．0IllL南
瓜多糖样品液，1．0mLH：O：和3．5mL蒸馏水，加入
试管中，混匀作样品管(A样品)。注意加样时每加一
种试剂后要立即摇匀，否则会使局部颜色过深，影
响重复性，并且H：O：要最后加。将上述各组加样摇
匀后置于恒温水槽中，37℃保温60min，置于波长
510硼处，测吸光度(A)，本文数据均为3管平均
万方数据
·42· 生物加工过程 第6卷第4期
值，按下式计算羟自由基清除率。
羟自由基清除率(％)=[(A样品一A损伤)／(A未损一
A损伤)]×100％
1．3．6南瓜多糖体外清除·Of的作用
采用邻苯三酚自氧化法¨“驯。具体的步骤是：
自氧化速率的测定按表1加入嘶s-HCl缓冲液
4．5mL，在25℃恒温水域中保温20“n，加入邻苯
三酚，快速振荡混匀，以空白作对照在325脚波长
下，每隔0．5IIlin记录一次值，连续记录3IIlin。试
样在同样条件下测定吸光值0D扔。
清除率(E％)=(对照的自氧化速率一试样的
自氧化速率)×100／对照的自氧化速率
表l 325哪法加样表测定
1铀lel Pmtocolofthe325砌operation
2结果与分析
2．1南瓜多糖的提取
用超声辅助法提取得到的南瓜粗多糖色泽浅
黄，有清香味，是一种疏松的聚积物，能缓慢溶于水
中。经硫酸酯化后的南瓜多糖显深黄色，疏松的聚
积物，易溶于水。羧甲基南瓜多糖微显褐色，粉末
状聚积物，易溶于水。
2．2南瓜多糖的红外光谱分析
红外光谱显示了南瓜多糖的特征吸收峰，在
3413cm。1处的宽峰是O—H的伸缩振动，表明多糖
存在分子间和分子内氢键；2932cm一处的吸收峰
是C—H的伸缩振动引起的；在l745cm一处为C到的伸缩振动；1622cmll处的吸收峰是多糖
中结晶水的吸收峰和酰氨基C—O伸缩振动；
1 400一l200cm一处的吸收峰是CH键的变角振
动；l200一l000cm叫之间的吸收峰是由多糖分子
中两种C—o伸缩振动所形成；922cm一为吡喃环
的非对称伸缩振动；828cm“为D．型呋喃环的C—H
键的变角振动；767cm。1为吡喃环的对称环伸缩振
动。因此，南瓜多糖的单糖残基以吡喃环和呋喃环
的形式存在。
硫酸化南瓜多糖在l264和834cm。1处出现了
硫酸酯键的特征吸收峰，证明了硫酸基已与南瓜多
糖结合成酯。
羧甲基化南瓜多糖在l6ll、1425、l332cm。
处出现了一C00一的特征吸收峰，证明了多糖确实
已羧甲基化。
2．3南瓜多糖体外清除羟自由基的作用
3种南瓜多糖对邻二氮菲．金属铁离子．H：O：体
系产生的·OH的清除作用结果见图1。由图1，这3
种南瓜多糖对邻二氮菲一金属铁离子一H：O：体系产生
的·0H均有一定的清除作用，且随不同南瓜多糖加
入量的增加清除率上升。在相同浓度下南瓜多糖
的清除率最高。经硫酸酯化和羧甲基后的多糖对
羟自由基的清除作用有不同程度的下降，羧甲基南
瓜多糖下降的最为明显。
图l 南瓜多糖对·0H的清除作用
Fig．1r11Ie∞aven舀ng胡fectofpumpkin
叫y8accI埘ide∞·0H
2．4南瓜多糖体外清除·Of的作用
3种南瓜多糖对超氧阴离子自由基的清除作用
的实验结果如图2所示。由图2可见，南瓜粗多糖
对·Of的清除作用为0。经化学改性后的硫酸酯化
南瓜多糖和羧甲基南瓜多糖对·0f均有明显的清除
作用，且随浓度的增加清除率上升。在低浓度时硫
酸化南瓜多糖的清除作用较羧甲基南瓜多糖的清
除率要高。
3结论
研究采用氯磺酸一吡啶法和水媒法对南瓜多糖
进行硫酸酯化和羧甲基化，产物经红外光谱检测
后，证明南瓜多糖已被硫酸酯化和羧甲基化，即为
万方数据
2008年7月 柳红等：南瓜多糖衍生物的制备及其抗氧化研究 ·43·
图2南瓜多糖对超氧阴离子自由基的清除作用
ng．2n他卵aven舀IIge如ctofpumpkin
polysacch“de伽0·
硫酸化南瓜多糖和羧甲基南瓜多糖。
南瓜多糖、硫酸化南瓜多糖、羧甲基南瓜多糖
对·OH均有明显清除作用，且随着南瓜多糖加入量
的增加，清除率增加，当质量浓度为8mg／mL时，清
除率分别达46．97％，42．35％和22．61％。与南瓜
多糖相比，硫酸酯化南瓜多糖和羧甲基化南瓜多糖
对·OH的清除作用有不同程度的下降。这可能与取
代基的种类、位置及取代度的多少有关，有待进一
步研究。
南瓜多糖对·Of的清除作用为0，经硫酸酯化
和羧甲基化后南瓜多糖对超氧阴离子自由基有明
显的抑制作用，且清除率能达到44％，使南瓜多糖
具有了新的活性。
一般认为某些多糖清除·Of的作用与其富含羟
基有关。南瓜多糖未表现出清除作用，其原因可能
是其不舒展的构象造成了羟基被包裹杂分子内部
形成了较多的分子内氢键¨6|，而经硫酸酯化和羧甲
基化后的南瓜多糖能有效清除·Of，提示化学修饰
使原来包括在内的羟基释放了出来。
多糖作为一种有效的功能成分，副作用少，多
种功效已被证明。本研究结果表明，南瓜多糖能有
效清除·OH，可将其开发为营养保健食品。其次，硫
酸化南瓜多糖和羧甲基南瓜多糖对·Of基亦有明显
的清除作用，增强了南瓜多糖的功能，使其应用范
围更为广泛，具有广阔的开发应用前景。
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天冠万吨纤维乙醇项目进入试运行
2008年5月8日，由河南天冠集团建设的1万t纤维乙醇一期产业化示范项目，进入试运行阶段。
河南天冠纤维乙醇产业化示范项目，包括建设年产l万t纤维素酶和5000t纤维乙醇生产装置，基本做
到纯生物制作乙醇。位于南阳市县属工业园开工建设的一期年产5000t的纤维乙醇项目已经完工，并带料
调试投入运行，顺利产出了第一批纤维酒精。
天冠集团预计在目前一期5000∥a纤维乙醇生产装置预生产的基础上，进一步完善优化工艺及设备，
通过半年的稳定运行和试生产，争取在2008年年底完成万吨级纤维乙醇样本厂的设备定型、工艺优化，以及
模块化工厂的定型等工作。在2010年底前，争取在南阳有条件的乡镇再建20个左右0．6万一l万t的纤维
乙醇标准化示范工厂，形成初步的产业化示范区。2015年前形成产业化初步推广，在南阳及周边地区有条
件的乡镇建设100家左右的纤维乙醇工厂，使纤维乙醇的年产量达到100万t。除了直接作为汽油替代能源
之外，同时配套建设50万∥a乙烯及下游工程，实现石油资源的又一替代。
德公司拟投资5000万美元建国内最大生物质能源开发项目
2008年4月下旬，德国Adamsconsult有限责任公司Cl卸sAd锄s先生等一行到合肥考察，与合肥有关部
门洽谈生物质能源开发利用项目。
他们计划投资规模预计在5000万一1．5亿美元之间，以生活垃圾(包括生活泔水)、畜禽粪便为原料，
建设厌氧沼气发酵工程、沼气发电工程，生产生物有机肥。用畜禽粪便或生活垃圾作为沼气发酵原料，产生
的沼气可通过气体发电设备直接发电并产生热能，电力可以满足企业生产用电，多余的电力还可上网出售，
沼气产生的副产品——沼渣，富含有机质，可以用来生产有机肥料。该项目年处理禽畜粪便达10万t，将具
备14000Mw．h的电和23000Mw·h热的年产量。项目商业计划书预计将在2008年11月底完成。
(朱宏阳)
万方数据