葛仙米多糖结构、食品功能性质及构效关系研究

葛仙米（Nostoc sphaeroides kützing）为蓝藻门念珠藻科的一种单细胞蓝藻，是一种传统的野生珍稀食药两用资源。多糖来源极其广泛，具有极其重要的生物活性及工业用途，但多数生物中多糖的含量低，开发利用成本高。只有多糖含量高的资源才有开发利用价值。葛仙米多糖含量高达30%以上，而且前期研究证明，其分子量和粘度特性与食品工业中广泛应用的黄原胶十分相近，显示出较强的作为食品添加剂开发的潜力。但是至今仍缺乏对葛仙米多糖结构和理化特性的研究报道。多糖结构研究的瓶颈是多糖的纯化分级技术。因此本文将在前期研究的基础上完善纯化技术，采用仪器分析法结合现代核磁共振尤其是二维核磁共振和原子力显微镜技术研究葛仙米多糖的结构，采用流变仪、扫描电镜等作理化特性研究，分析其在食品中作为增稠剂、稳定剂的应用前景，并采用分子模拟的方法研究其构效关系，为葛仙米资源的开发、合理利用及资源保护提供理论依据。

本研究采用PMP柱前衍生高效液相色谱法和核磁共振技术测定了葛仙米多糖的单糖组成、原子力显微镜技术研究了葛仙米多糖的立体分子形貌，采用流变仪研究了葛仙米多糖及其硫酸酯的流变学特性。PMP柱前衍生高效液相色谱法研究结果表明，葛仙米多糖由甘露糖、鼠李糖、半乳糖醛酸、半乳糖、木糖、阿拉伯糖组成。由于进样操作和测定条件的细微差异，常导致单糖出峰时间的差异，因此仅根据出峰时间判断单糖组成，存在一定的不确定性，因此还采用LC-MS法对出峰时间差异较大的甘露糖和木糖、阿拉伯糖进行了确认。经葛仙米多糖的核磁共振氢谱和碳谱分析得出：葛仙米多糖中含有半乳糖、半乳糖醛酸、及半乳糖醛酸甲酯等成分，糖链由α及β糖苷键构成，且以吡喃糖为主，其结构相当复杂，但是不含O-Ac，N-Ac。原子力显微镜研究结果表明：葛仙米多糖分子被溶剂很好的分散，分子高度为0.9nm~1.2nm，与一般多糖的单分子高度相近，得到了单分子的形貌特征。葛仙米多糖分子呈长链分支结构，具有长短不一的多个分支，分支长度为几十至几百纳米不等。葛仙米多糖的流变学研究表明：葛仙米多糖能够形成非常好的粘稠性溶胶，在酸性和高温条件下其溶胶特性更显著，可能存在交联点的水解或者键断裂。在提高多糖的质量分数、添加钙离子和糖的条件下均不能形成典型的凝胶，只能增加葛仙米多糖的粘稠性。由于溶胶和凝胶没有明确的界限，因此可以认为，葛仙米多糖具有很强的溶胶特性，在一定条件下也具有形成弱凝胶的能力，但不能形成真凝胶。因此葛仙米多糖具有作为食品工业中的增稠剂的潜力。葛仙米多糖硫酸酯的流变学研究表明：随着硫酸酯化取代度的增加，其溶胶特性更明显，粘度下降，说明硫酸酯化葛仙米多糖具有作为增塑剂和抗老化剂的潜力。