类黄酮/羟丙基-β-环糊精超分子体系的主客体识别机理研究

植物类黄酮具有很强的生物活性及较低的生物毒性，但其水溶性低、稳定性差的缺点限制了其在功能性食品和医药领域的应用。本课题组的前期研究表明利用羟丙基-β-环糊精与类黄酮形成包合物的方法可解决该问题，但现有的以环糊精为主体的包合理论在解释羟丙基-β-环糊精与类黄酮间的包合现象时却遇到了困难。有鉴于此，本课题拟研究具有不同羟丙基取代度和取代位点的羟丙基-β-环糊精与不同构型的类黄酮间的包合行为，运用波谱分析技术表征所得各类包合物，分析包合作用对类黄酮水溶性、稳定性及抗氧化活性的影响。结合实验结果和量化参数，运用构效分析方法揭示羟丙基-β-环糊精与类黄酮间的包合规律，并采用量子化学结构优化法获得二者的三维包合模型，以期揭示该超分子体系的主客体识别机理。本课题对于补充现有的环糊精超分子体系理论，指导环糊精的分子设计，促进类黄酮在功能性食品和医药中的广泛应用具有重要意义。

类黄酮具有很强的生物活性及较低的生物毒性，但其水溶性低、稳定性差的缺点限制了其在功能性食品和医药领域的应用。利用羟丙基-β-环糊精（HP-β-CD）与类黄酮形成包合物的方法可解决该问题，但目前缺乏类黄酮与HP-β-CD间分子识别机理的系统研究。有鉴于此，本项目系统研究了具有不同羟丙基取代度和取代位点的HP-β-CD与不同构型的类黄酮间的包合行为，运用波谱分析手段表征了所得各类包合物，分析了包合作用对类黄酮水溶性、稳定性及生物活性的影响。结合实验结果和量化参数，运用构效分析方法揭示了HP-β-CD与类黄酮间的包合规律，并采用分子模拟对接法获得了二者的三维包合模型。紫外、红外、电镜、X-射线衍射、差示扫描量等波谱分析表明，类黄酮与HP-β-CD包合后其物相会发生重大改变。类黄酮在包合物中以无定形状态存在，与HP-β-CD以非共价键形式相结合，二者之间有氢键或范德华力之类的作用力存在。HP-β-CD包合可显著提高类黄酮在水中的溶解度和稳定性、所得包合物具有一定的抗氧化和抗肿瘤活性。羟丙基-环糊精对类黄酮的包合能力与其分子空腔直径密切相关，环糊精分子空腔直径太大或太小，都不利于其对类黄酮的包合，羟丙基-β-环糊精对类黄酮的包合效果高于β-环糊精，羟丙基-α-环糊精，羟丙基-γ-环糊精。HP-β-CD上羟丙基取代度的增加可显著增强其对类黄酮的包合能力。热力学研究表明羟丙基-β-环糊精与类黄酮的结合过程是一个自发的，能量降低的过程，疏水作用力是其结合的驱动力，二者通过氢键形成包合物。最活跃的羟基和HOMO的量子化学分析表明B环上酚羟基与HP-β-CD空腔的相互作用来形成包合物。类黄酮与HP-β-CD的分子模拟对接研究表明HP-β-CD上羟丙基取代位点的变化会影响到类黄酮与其结合时的取向和进入度，通过对结合过程的能量分析，发现在相同的取代度下，羟丙基均匀分布于HP-β-CD的二端有利于二者的结合。本项目所获得的研究结果对于补充现有的环糊精超分子体系理论，指导环糊精的分子设计，促进类黄酮在功能性食品和医药中的广泛应用具有重要意义。