超声辐射促进植物细胞壁多糖大分子释放的路径和机理研究

Ultrasound radiation technology has been widely utilized in plant bioactive compounds extraction, but less attention is paid on cell wall bioactive polysaccharides extraction. For polysaccharides extraction, these macromolecules must be released from cell wall network. But there is limited information for the pathways and mechanisms about ultrasonic depolymerization on cell wall network. Therefore, the study firstly aimed at studying the microstructural alterations in peel tissue using SEM, and alterations in cell wall polysaccharides composition, molecular weight distributions and primary structures using GEC, HPLC, FTIR and NMR etc.occurred during pectin ultrasonic extraction from citrus peel; thus speculated the cleavage sites, ratios and rates of polysaccharides. Then the different effects between mechanical effects and free radical effects were compared for their cleavage sites and hydroxylation sites; and quantitantively explored the relationships between the depolymerization of cell wall network and mechanical effects and free radical effects respectively. Results from the project will provide theoretical basis for macromolecular polysaccharides extraction using ultrasound radiation.

超声辐射技术目前已广泛应用于植物源活性成分的提取，关于植物细胞壁活性多糖超声提取的研究相对较少。多糖的提取首先要从细胞壁多糖网络结构中释放出来，但是超声辐射促进细胞壁多糖网络结构的解聚的途径和机理还不清楚。因此，本项目拟以从桔皮中提取果胶为目标，研究超声辐射提取果胶过程中桔皮组织微观结构的变化，借助凝胶排阻色谱、高效液相色谱、傅里叶转换红外光谱和核磁共振波谱等研究细胞壁多糖组成、分子量分布和一级结构等的变化，推测细胞壁多糖网络结构的断裂位点、不同组分的断链率和断链速率等的效应；区别超声不同效应的作用，推测机械效应的断裂位点和自由基效应的羟基化位点，并定量地描述不同效应与细胞壁多糖网络解聚的机理。本项目的研究成果将为超声辐射技术在细胞壁多糖大分子辅助提取中的应用奠定理论基础。

超声辐射技术目前已广泛应用于植物化学素的提取，但关于植物细胞壁多糖大分子超声提取的研究较为缺乏，且超声辐射对于细胞壁多糖网络结构的释放途径和机理尚不清晰。本项目针对上述问题，以从柑橘皮细胞壁中提取果胶多糖为研究对象，借助凝胶排阻色谱、高效液相色谱、傅里叶转换红外光谱和核磁共振波谱等手段，开展了超声辐射对柑橘皮细胞壁果胶多糖释放规律及结构功能生物活性变化、超声辅助提取果胶过程中橘皮组织微观结构变化、细胞壁多糖网络结构解聚途径、超声不同效应对细胞壁多糖网络解聚机理等方面的研究工作，探索了超声辐射橘皮细胞壁果胶多糖的释放规律，构建了超声辅助提取橘皮细胞壁果胶多糖的动力学模型，研究了超声辐射提取果胶多糖的分子结构特性、功能特性与生物活性，观察了超声辐射提取果胶过程中橘皮组织微观结构的变化，推测了细胞壁多糖网络结构解聚途径，揭示了超声波辐射细胞壁果胶多糖的释放机理，并额外研究了超声辐射对橘皮细胞壁果胶多糖甲氧基含量的影响。本项目的研究成果将为超声辐射技术在细胞壁多糖大分子辅助定向提取中的应用奠定理论基础。.本项目完成了申请书计划的研究内容，且实际研究成果超过预期。相关的研究成果发表SCI论文15篇，EI论文3篇，中文核心论文2篇，其中ESI高引论文2篇，国际和国内学术会议报告或墙报展示13次，申请国家发明专利1项，获得授权国家发明专利1项，培养博士研究生3名，硕士研究生2名。