κ-卡拉膠鄰苯二甲?；苌锏目寡趸钚匝芯?/h1>
2011-11-23 16:25陶慧娜周冬香
天然產(chǎn)物研究與開發(fā) 2011年3期
孫 濤，陶慧娜，周冬香，毛 芳，謝 晶
上海海洋大學(xué)食品學(xué)院，上海201306
κ-卡拉膠鄰苯二甲酰基化衍生物的抗氧化活性研究
孫 濤*，陶慧娜，周冬香，毛 芳，謝 晶
上海海洋大學(xué)食品學(xué)院，上海201306
對(duì)κ-卡拉膠進(jìn)行酸降解得到三種卡拉膠低聚糖，并進(jìn)一步與苯二甲?；铣芍频萌N分子量分別為1450、2520和3430的κ-卡拉膠鄰苯二甲酰衍生物(LA、LB和LC)。對(duì)產(chǎn)物進(jìn)行IR表征并對(duì)其取代度(DS)進(jìn)行測(cè)定，并檢測(cè)了產(chǎn)物對(duì)羥基自由基·OH、DPPH自由基和過氧化氫的清除活性以及還原能力。結(jié)果表明，上述三種κ-卡拉膠鄰苯二甲酰衍生物的抗氧化能力強(qiáng)弱順序依次為:LC＞LA＞LB，這可能與衍生物的羥基含量、取代基團(tuán)的性質(zhì)以及取代度等因素有關(guān)。
κ-卡拉膠;酸降解;鄰苯二甲?；?抗氧化活性
作為一種天然硫酸多糖，近年來，卡拉膠及其衍生物的生物活性日益受到關(guān)注。由于卡拉膠分子量大，溶解性差，使它的應(yīng)用受到了很大的限制。對(duì)其進(jìn)行設(shè)計(jì)改性，采用降解和接枝修飾等手段，獲得水溶性較好各類衍生物，對(duì)于開發(fā)海洋新藥具有重要的價(jià)值［1］。2000年，Yamada等［2］通過引入不同長(zhǎng)度的直鏈酸酐(C4、C6、C12)對(duì)降解后的κ-和λ-卡拉膠低聚糖進(jìn)行?；?，結(jié)果發(fā)現(xiàn):?；蟮摩?和λ-卡拉膠的抗HIV活性得到提高，同時(shí)抗凝血活性降低。此后相繼出現(xiàn)了用馬來酸酐［3］、琥珀酸酐［4］和醋酸酐［5］等酸酐對(duì)低分子量κ-卡拉膠進(jìn)行結(jié)構(gòu)改性的報(bào)道，發(fā)現(xiàn)?；蟮摩?卡拉膠的生物活性得到大幅提高。郭錫坤等［6］的研究表明卡拉膠經(jīng)過鄰苯二甲酰化后清除超氧陰離子自由基能力明顯增強(qiáng)，而且具有顯著的血細(xì)胞凝集活性。本文通過合成得到三種不同分子量、不同取代度的κ-卡拉膠鄰苯二甲酰衍生物，并比較了它們的抗氧化活性，考察了其對(duì)抗氧化活性的影響。以期為卡拉膠的進(jìn)一步高值化研究提供參考。
1 材料與方法
1.1 材料
κ-卡拉膠(食品級(jí)，上海聯(lián)合食品添加劑有限公司);魯米諾、DPPH(Sigma公司);其余試劑(均為分析純，上?；瘜W(xué)試劑公司);抗氧化測(cè)試所需溶液，由二次蒸餾水配制。
WFZ UV2000型紫外分光光度計(jì)(上海合利儀器有限公司);Delta 320型pH計(jì)(梅特勒—托利多儀分析儀器上海有限公司);IFFM-D型流動(dòng)注射化學(xué)發(fā)光分析儀(西安瑞邁科技有限公司);JB90-D型強(qiáng)力電動(dòng)攪拌機(jī)，METTLER AE200型電子分析天平，JI80-2B型臺(tái)式離心機(jī)。
1.2 拉膠低聚糖的制備
將30 g κ-卡拉膠(A)溶于1200 mL濃度為0.2 mol/L的HCl溶液中，于60℃下降解4 h。冷卻，用0.2 mol/L NaOH調(diào)節(jié)溶液pH至7.0，先通過微孔過濾器過濾(0.45 μm)，然后在蒸餾水中透析(3500，7000，14000)6 d，冷凍干燥后分別得到三種卡拉膠低聚糖［4］。
1.3 鄰苯二甲酰衍生物的制備
分別將三種低聚糖用732型陽離子氫型樹脂在4℃下交換1 h，過濾，再用四丁基氫氧化銨調(diào)節(jié)溶液pH值至6.0，凍干，得兩種卡拉膠四丁基銨鹽。將1 g卡拉膠四丁基銨鹽溶于25 mL N，N-二甲基甲酰胺，在60℃攪拌30 min，再依次加入0.160 g催化劑4-二甲基氨基吡啶，6.5 mL三丁基胺，4.8 g?；瘎┼彵蕉姿狒?，在60℃下攪拌，通N2反應(yīng)12 h。所得產(chǎn)物在4℃用三水合乙酸鈉的過飽和乙醇溶液沉淀1 h，用無水乙醇洗滌離心3次，將沉淀溶于蒸餾水中，在5%NaHCO3溶液中透析2 d，然后在蒸餾水中透析4 d，凍干后分別得三種卡拉膠鄰苯二甲?；a(chǎn)物(LA、LB和LC)1.0 g［6］。
1.4 測(cè)試表征
紅外光譜在EQUNOX55傅立葉紅外-拉曼光譜儀上進(jìn)行，采用KBr壓片法制樣，測(cè)定波數(shù)范圍為400～4000 cm-1，分辨率為0.8 cm-1。
采用GPC法測(cè)定卡拉膠?；苌锏南鄬?duì)平均分子質(zhì)量及其分布。GPC測(cè)試條件如下:流動(dòng)相:0.1 mol/L硝酸鈉水溶液;監(jiān)測(cè)器:Waters 2410示差折光監(jiān)測(cè)器;柱子:Ultrahygrogel 500，120串連;溫度:40℃。標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)為:葡聚糖。
1.5 取代度測(cè)定
采用鹽酸羥肟比色法對(duì)κ-卡拉膠鄰苯二甲酰衍生物的取代度進(jìn)行測(cè)定［7］。取2.0 mL鄰苯二甲酰衍生物的四氫呋喃溶液，加入1.0 mL中性羥胺溶液，于25℃水浴中靜置20 min。在室溫用0.3%氯化鐵溶液稀釋到10.0 mL，混勻，在530 nm處測(cè)定吸光度。以鄰苯二甲酸酐作為標(biāo)準(zhǔn)溶液繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線。對(duì)吸光度與濃度作圖可得吸光度與鄰苯二甲酸酐濃度的直線方程，利用該方程與衍生物的吸光度值可以求得衍生物的酰化取代度(DS)。
1.6 對(duì)羥基自由基·OH的清除
用pH=7.40的0.05 mol/L KH2PO4-NaOH緩沖溶液分別配制濃度為6.4×10-4mol/L的魯米諾溶液、0.012 mol/L H2O2和0.8 mg/mL亞鐵氰化鉀溶液。以緩沖液作為溶劑，配制成系列不同濃度的樣品溶液。用流動(dòng)注射化學(xué)發(fā)光分析儀依次測(cè)定從稀到濃的樣品溶液，讀出峰面積。清除率=(A0-Ai)/A0×100%。式中A0為空白溶液峰面積;Ai為樣品溶液峰面積。經(jīng)SOD，過氧化氫酶及甘露醇檢測(cè)，該體系產(chǎn)生的自由基為羥基自由基·OH［8］。
1.7 對(duì)DPPH自由基的清除
在裝2.0 mL濃度為1×10-4mol/LDPPH無水乙醇溶液的比色管中，加入不同濃度的樣品溶液2.0 mL，搖勻，33℃避光靜置半小時(shí)，在517 nm處測(cè)量吸光度Ai。用去離子水代替樣品溶液，得吸光度A0，無水乙醇代替DPPH，得吸光度Aj，清除率=［1-(Ai-Aj)/A0］×100%［9］。
1.8 對(duì)過氧化氫的清除
配制pH=7.2的0.2 mol/L Na2HPO4-NaH2PO4緩沖溶液，用緩沖溶液配制0.1 mol/L的H2O2溶液，在裝有此H2O2溶液的比色管中，加入不同濃度的樣品溶液2.0 mL，搖勻，33℃避光靜置半小時(shí)，在230 nm處測(cè)量吸光度Ai。用去離子水代替樣品溶液，得吸光度A0，去離子水代替H2O2溶液，得吸光度Aj。清除率=［1–(Ai-Aj)/A0］×100%。
1.9 還原能力的測(cè)定
還原能力根據(jù)文獻(xiàn)［10］測(cè)定并稍做改進(jìn)。取2.0 mL不同濃度的樣品，加入pH=6.60的0.2 mol/L磷酸緩沖液和1%鐵氰化鉀溶液各2.5 mL，混勻，50℃水浴20 min后迅速冷卻，加入 2.5 mL10%三氯乙酸溶液，混勻后在2000 r/min下離心10 min，取上清液2.0 mL，加入2.5 mL去離子水和0.5 mL 0.1%的三氯化鐵溶液，靜置十分鐘后在700 nm處測(cè)定吸光度。
2 結(jié)果與討論
2.1 低分子量κ-卡拉膠鄰苯二甲酰衍生物的結(jié)構(gòu)表征
圖1為原料卡拉膠(KC)及三種不同分子量卡拉膠鄰苯二甲酰基化衍生物(LA、LB和LC)的紅外光譜圖。從圖中可以看出，卡拉膠鄰苯二甲酰衍生物保留有原料卡拉膠的三個(gè)特征吸收峰［3］，即1280 cm-1吸收峰處的O-S-O對(duì)稱伸縮振動(dòng)吸收峰;840 cm-1吸收峰處的C-O-S伸縮振動(dòng)吸收峰;930 cm-1吸收峰處的3，6-內(nèi)醚-D-半乳糖中C-O-C的伸縮振動(dòng)吸收峰，這表明卡拉膠經(jīng)過鄰苯二甲酰基化后，其結(jié)構(gòu)單元未發(fā)生變化?？ɡz鄰苯二甲酰衍生物在1720、1590、1570 cm-1和1450 cm-1處出現(xiàn)特征吸收峰，1720 cm-1吸收峰歸屬于經(jīng)鄰苯二甲酸酐?；笮纬傻孽セ奶卣魑?而1590、1570 cm-1和1450 cm-1處則為苯環(huán)的特征吸收峰，這些測(cè)試表明鄰苯二甲?；怀晒Φ匾氲娇ɡz低聚糖分子上［4］。
GPC結(jié)果及取代度測(cè)試結(jié)果表明:卡拉膠原料(KC)及三種衍生物(LA、LB和LC)的平均相對(duì)分子質(zhì)量分別為:3.5×105、1450、2520和3430;而其鄰苯二甲?；〈确謩e為:0.44、0.29和0.37。
圖1 原料卡拉膠及酰化衍生物的紅外光譜圖Fig.1 FI-IR spectra of κ-carrageenan polysaccharide and the acylated derivatives
2.2 對(duì)羥基自由基·OH的清除
圖2描述了不同分子量κ-卡拉膠鄰苯二甲酰衍生物(LA、LB和LC)對(duì)羥基自由基·OH的清除效果。它們對(duì)羥基自由基·OH的清除活性隨著濃度的升高而逐漸增強(qiáng)，LA和LC對(duì)于羥基自由基·OH的半抑制濃度IC50(對(duì)自由基清除率為50%時(shí)所需要的自由基清除劑濃度)分別為4.47 mmol/L和2.19 mmol/L，而LB在測(cè)試濃度范圍內(nèi)未能達(dá)到半抑制。表明其對(duì)羥基自由基·OH清除能力的強(qiáng)弱順序?yàn)?LC＞LA＞LB。
圖2 卡拉膠酰化衍生物對(duì)羥基自由基的清除Fig.2 Scavenging abilities of the acylated derivatives on hydroxyl radicals
2.3 對(duì)DPPH自由基的清除
圖3描述了不同分子量κ-卡拉膠鄰苯二甲酰衍生物(LA、LB和LC)對(duì)DPPH自由基的清除效果。它們對(duì)DPPH自由基的清除活性隨著濃度的升高而逐漸增強(qiáng)，其對(duì)于DPPH自由基的半抑制濃度IC50分別為0.32、0.41和0.23 mmol/L。即對(duì)DPPH自由基清除能力的強(qiáng)弱順序?yàn)?LC＞LA＞LB。
圖3 卡拉膠?；苌飳?duì)DPPH自由基的清除Fig.3 Scavenging abilities of the acylated derivatives on DPPH radicals
2.4 對(duì)過氧化氫的清除
圖4描述了不同分子量κ-卡拉膠鄰苯二甲酰衍生物(LA、LB和LC)對(duì)過氧化氫的清除效果。它們對(duì)過氧化氫的清除活性隨著濃度的升高而逐漸增強(qiáng)，當(dāng)濃度為0.05 mmol/L時(shí)，其對(duì)過氧化氫的清除率分別為13.8%、7.9%和31.0%。即其對(duì)過氧化氫清除能力的強(qiáng)弱順序?yàn)?LC＞LA＞LB。
圖4 卡拉膠?；苌飳?duì)過氧化氫的清除Fig.4 H2O2scavenging abilities of the acylated derivatives
圖5 卡拉膠?；苌锏倪€原能力Fig.5 Reducing power of the acylated derivatives
2.5 還原能力
圖5描述了不同分子量κ-卡拉膠鄰苯二甲酰衍生物(LA、LB和LC)的還原能力。由圖可知，隨著濃度的增加，樣品的吸光值也隨之增加，還原能力逐漸增強(qiáng)。在4.0 mmol/L時(shí)，其吸光度分別為0.734、0.619和0.898。即其還原能力的強(qiáng)弱順序?yàn)?LC＞LA＞LB。
綜上所述，不同分子量κ-卡拉膠鄰苯二甲酰衍生物對(duì)羥基自由基·OH、DPPH自由基和過氧化氫的清除活性以及還原能力的強(qiáng)弱順序?yàn)?LC＞LA＞LB。天然多糖的抗氧化活性與其分子中的羥基含量有關(guān)［11，12］。κ-卡拉膠結(jié)構(gòu)單元的分子量是373，其中含有3個(gè)羥基。由于LA、LB和LC的?；〈确謩e為0.44，0.29和0.37?？芍?一個(gè)LA分子平均含有5.6個(gè)羥基，一個(gè)LB分子平均含有12.9個(gè)羥基，而一個(gè)LC分子平均含有15.2個(gè)羥基，三種衍生物的羥基含量大小順序?yàn)?LC＞LB＞LA。
鄰苯二甲?；ㄟ^取代羥基而接枝在分子上，卡拉膠經(jīng)過鄰苯二甲?；笠肓宋娮踊鶊F(tuán)—CO-C6H4-COO-，由于其吸電子作用可能使母體卡拉膠分子的電子云密度降低，使得O-H鍵更易斷裂，提高了剩余羥基中氫的活性，給電子能力提高并且更易與自由基反應(yīng)，從而使其抗氧化活性增強(qiáng)，由此可能使得取代度越高，抗氧化能力越強(qiáng)。三種衍生物的取代度大小順序?yàn)?LA＞LC＞LB。不同分子量鄰苯二甲?；ɡz的抗氧化活性可能主要是分子中羥基含量、鄰苯二甲?；再|(zhì)以及其取代度等因素協(xié)同作用的結(jié)果。LC含有的羥基數(shù)目最多，而LA?；〈茸畲?，但導(dǎo)致上述結(jié)果的原因仍需進(jìn)一步研究。
3 結(jié)論
HCl水解法制備卡拉膠低聚糖，經(jīng)過透析，制備三種不同分子量的低聚糖，進(jìn)一步進(jìn)行鄰苯二甲?；玫饺N不同分子量的衍生物?？寡趸阅軠y(cè)試表明，三種衍生物抗氧化能力的強(qiáng)弱順序?yàn)長(zhǎng)C＞LA＞LB。抗氧化活性可能與衍生物的分子量、分子中的羥基含量以及酰化取代度大小有關(guān)。本研究為κ-卡拉膠的高值化利用和海洋多糖類藥物的研究提供有益的參考。
1 Song JM(宋金明).21thcentury developing strategy of marine natural active products in China.Marine Sci(海洋科學(xué))，2001，25(4):50-52.
2 Yamada T，Ogamo A.Preparation of O-acylated low-molecular-weight carrageenans with potent anti-HIV activity and low anticoagulant effect.Carbohydr Polym，2000，41:115-120.
3 Jiang YP，Guo XK.O-Maleoyl derivative of low-molecularweight κ-carrageenan:synthesis and characterization.Carbohydr Polym，2005，61:441-445.
4 Guo XK(郭錫坤)，Tian XF(田秀芳)，Zhuang DH(莊東紅)，et al.Preparation and characterization of O-succinyl derivative of κ-carrageen.J Santou Univ(汕頭大學(xué)學(xué)報(bào))，2006，21:23-32.
5 Tang FX(唐鳳翔)，Chen F(陳方)，Li F(李峰)，et al.Acetylation of low-molecular-weight κ-carrageenan.J Fuzhou Univ(福州大學(xué)學(xué)報(bào))，2006，5:755-759.
6 Guo XK(郭錫坤)，Yu CY(余成艷).Preparation and the biological activities of phthaloyl κ-carrageenan.J Santou Univ(汕頭大學(xué)學(xué)報(bào))，2007，22:37-41，53.
7 Zhang ZX(張志賢)，Zhang RG(張瑞鎬).Quantitative analysis of organic functional groups(有機(jī)官能團(tuán)定量分析).Beijing:Chemical Industry Press，990.256-257.
8 Sun T，Zhou DX，Mao F，et al.Flow injection chemiluminescence determination of superoxide anion radical Oand hydroxyl radical·OH.Sci Technol Food Ind(食品工業(yè)科技)，2006，11:182-184.
9 Yamaguchi T，Takamura H，Matoba T，et al.HPLC method for evaluation of the free radical-scavenging activity of foods by using 1，1-diphenyl-2-picrylhrazyl.Biosci Biotechnol Biochem，1998，62:1201-1204.
10 Yen GC，Chen HY.Antioxidant activity of various tea extracts in relation to their antimutagenicity.J Agric Food Chem，1995，43:27-32.
11 Li WJ，Jiang X，Xue PH，et al.Inhibitory effects of chitosan on superoxide anion radicals and lipid free radicals.Chin Sci Bull，2002，11:887-889.
12 Xie WM，Xu PX，Liu Q.Antioxidant activity of water-soluble chitosan derivatives.Bioorg Med Chem Lett，2001，11:1699-1701.
Antioxidant Activity of Phthaloyl Derivative of κ-Carrageenan Oligosaccharides
SUN Tao*，TAO Hui-na，ZHOU Dong-xiang，MAO Fang，XIE Jing
College of Food Science，Shanghai Ocean University，Shanghai 201306，China
Three κ-carrageenan oligosaccharides were prepared by acidic degradation of κ-carrageenan.Their phthaloyl derivatives with different molecular weight(LA∶1450;LB∶2520;LC∶3430)were synthesized with phthalic anhydride.The products were characterized by FI-IR，and the degrees of acylation(DS)were determined.Their antioxidant activities were evaluated by the scavenging of hydroxyl radical，1，1-diphenyl-2-picrylhrazyl radicals(DPPH)，hydrogen peroxide and reducing power.The results indicated that the orders of antioxidant activities were:LC＞LA＞LB.It may be related to the content of hydroxyl groups，the nature of substituting group and the substituting degrees.
κ-carrageenan;acid degradation;phthaloyl;antioxidant activity
1001-6880(2011)03-0530-04
2009-10-30 接受日期:2010-01-22
上海市教委重點(diǎn)學(xué)科建設(shè)項(xiàng)目(J50704)，上海市生物醫(yī)藥和農(nóng)業(yè)科技領(lǐng)域重點(diǎn)科技項(xiàng)目(08391911500)，2009年上海市優(yōu)秀學(xué)科帶頭人計(jì)劃(09XD1402000)。
*通訊作者 Tel:86-21-61900363;E-mail:taosun@shou.edu.cn
R285;Q539;TS202.3
A
猜你喜歡
卡拉膠多糖的分子修飾：卡拉膠酶和硫酸化酶的研究進(jìn)展食品與生物技術(shù)學(xué)報(bào)(2022年10期)2022-11-30 什么是卡拉膠？大自然探索(2022年10期)2022-11-27 蛋白質(zhì)半胱氨酸棕櫚?；谑彻苣[瘤免疫中的作用食管疾病(2022年1期)2022-11-26 水合溫度、膠用量和氯化鉀用量對(duì)kappa-卡拉膠膠液黏度的影響食品與機(jī)械(2022年10期)2022-11-01 卡拉膠酶的來源、性質(zhì)、結(jié)構(gòu)與應(yīng)用研究進(jìn)展生物加工過程(2022年5期)2022-10-24 N-氨甲酰谷氨酸對(duì)灘羊乏情期誘導(dǎo)同期發(fā)情效果的影響中國(guó)飼料(2021年17期)2021-11-02 基于Fries-Schmidt串聯(lián)反應(yīng)的對(duì)羥基苯甲酰四氫吡咯的合成及初步機(jī)制研究 水楊酸?；瘜?duì)胭脂蘿卜天竺葵素穩(wěn)定性和抗氧化活性的影響天然產(chǎn)物研究與開發(fā)(2019年8期)2019-09-05 N-氨基甲酰谷氨酸在仔豬生產(chǎn)中的應(yīng)用廣東飼料(2016年5期)2016-12-01 促酰化蛋白對(duì)3T3-L1脂肪細(xì)胞炎性反應(yīng)的影響醫(yī)學(xué)研究雜志(2015年9期)2015-07-01
孫 濤，陶慧娜，周冬香，毛 芳，謝 晶
上海海洋大學(xué)食品學(xué)院，上海201306
κ-卡拉膠鄰苯二甲酰基化衍生物的抗氧化活性研究
孫 濤*，陶慧娜，周冬香，毛 芳，謝 晶
上海海洋大學(xué)食品學(xué)院，上海201306
對(duì)κ-卡拉膠進(jìn)行酸降解得到三種卡拉膠低聚糖，并進(jìn)一步與苯二甲?；铣芍频萌N分子量分別為1450、2520和3430的κ-卡拉膠鄰苯二甲酰衍生物(LA、LB和LC)。對(duì)產(chǎn)物進(jìn)行IR表征并對(duì)其取代度(DS)進(jìn)行測(cè)定，并檢測(cè)了產(chǎn)物對(duì)羥基自由基·OH、DPPH自由基和過氧化氫的清除活性以及還原能力。結(jié)果表明，上述三種κ-卡拉膠鄰苯二甲酰衍生物的抗氧化能力強(qiáng)弱順序依次為:LC＞LA＞LB，這可能與衍生物的羥基含量、取代基團(tuán)的性質(zhì)以及取代度等因素有關(guān)。
κ-卡拉膠;酸降解;鄰苯二甲?；?抗氧化活性
作為一種天然硫酸多糖，近年來，卡拉膠及其衍生物的生物活性日益受到關(guān)注。由于卡拉膠分子量大，溶解性差，使它的應(yīng)用受到了很大的限制。對(duì)其進(jìn)行設(shè)計(jì)改性，采用降解和接枝修飾等手段，獲得水溶性較好各類衍生物，對(duì)于開發(fā)海洋新藥具有重要的價(jià)值［1］。2000年，Yamada等［2］通過引入不同長(zhǎng)度的直鏈酸酐(C4、C6、C12)對(duì)降解后的κ-和λ-卡拉膠低聚糖進(jìn)行?；?，結(jié)果發(fā)現(xiàn):?；蟮摩?和λ-卡拉膠的抗HIV活性得到提高，同時(shí)抗凝血活性降低。此后相繼出現(xiàn)了用馬來酸酐［3］、琥珀酸酐［4］和醋酸酐［5］等酸酐對(duì)低分子量κ-卡拉膠進(jìn)行結(jié)構(gòu)改性的報(bào)道，發(fā)現(xiàn)?；蟮摩?卡拉膠的生物活性得到大幅提高。郭錫坤等［6］的研究表明卡拉膠經(jīng)過鄰苯二甲酰化后清除超氧陰離子自由基能力明顯增強(qiáng)，而且具有顯著的血細(xì)胞凝集活性。本文通過合成得到三種不同分子量、不同取代度的κ-卡拉膠鄰苯二甲酰衍生物，并比較了它們的抗氧化活性，考察了其對(duì)抗氧化活性的影響。以期為卡拉膠的進(jìn)一步高值化研究提供參考。
1 材料與方法
1.1 材料
κ-卡拉膠(食品級(jí)，上海聯(lián)合食品添加劑有限公司);魯米諾、DPPH(Sigma公司);其余試劑(均為分析純，上?；瘜W(xué)試劑公司);抗氧化測(cè)試所需溶液，由二次蒸餾水配制。
WFZ UV2000型紫外分光光度計(jì)(上海合利儀器有限公司);Delta 320型pH計(jì)(梅特勒—托利多儀分析儀器上海有限公司);IFFM-D型流動(dòng)注射化學(xué)發(fā)光分析儀(西安瑞邁科技有限公司);JB90-D型強(qiáng)力電動(dòng)攪拌機(jī)，METTLER AE200型電子分析天平，JI80-2B型臺(tái)式離心機(jī)。
1.2 拉膠低聚糖的制備
將30 g κ-卡拉膠(A)溶于1200 mL濃度為0.2 mol/L的HCl溶液中，于60℃下降解4 h。冷卻，用0.2 mol/L NaOH調(diào)節(jié)溶液pH至7.0，先通過微孔過濾器過濾(0.45 μm)，然后在蒸餾水中透析(3500，7000，14000)6 d，冷凍干燥后分別得到三種卡拉膠低聚糖［4］。
1.3 鄰苯二甲酰衍生物的制備
分別將三種低聚糖用732型陽離子氫型樹脂在4℃下交換1 h，過濾，再用四丁基氫氧化銨調(diào)節(jié)溶液pH值至6.0，凍干，得兩種卡拉膠四丁基銨鹽。將1 g卡拉膠四丁基銨鹽溶于25 mL N，N-二甲基甲酰胺，在60℃攪拌30 min，再依次加入0.160 g催化劑4-二甲基氨基吡啶，6.5 mL三丁基胺，4.8 g?；瘎┼彵蕉姿狒?，在60℃下攪拌，通N2反應(yīng)12 h。所得產(chǎn)物在4℃用三水合乙酸鈉的過飽和乙醇溶液沉淀1 h，用無水乙醇洗滌離心3次，將沉淀溶于蒸餾水中，在5%NaHCO3溶液中透析2 d，然后在蒸餾水中透析4 d，凍干后分別得三種卡拉膠鄰苯二甲?；a(chǎn)物(LA、LB和LC)1.0 g［6］。
1.4 測(cè)試表征
紅外光譜在EQUNOX55傅立葉紅外-拉曼光譜儀上進(jìn)行，采用KBr壓片法制樣，測(cè)定波數(shù)范圍為400～4000 cm-1，分辨率為0.8 cm-1。
采用GPC法測(cè)定卡拉膠?；苌锏南鄬?duì)平均分子質(zhì)量及其分布。GPC測(cè)試條件如下:流動(dòng)相:0.1 mol/L硝酸鈉水溶液;監(jiān)測(cè)器:Waters 2410示差折光監(jiān)測(cè)器;柱子:Ultrahygrogel 500，120串連;溫度:40℃。標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)為:葡聚糖。
1.5 取代度測(cè)定
采用鹽酸羥肟比色法對(duì)κ-卡拉膠鄰苯二甲酰衍生物的取代度進(jìn)行測(cè)定［7］。取2.0 mL鄰苯二甲酰衍生物的四氫呋喃溶液，加入1.0 mL中性羥胺溶液，于25℃水浴中靜置20 min。在室溫用0.3%氯化鐵溶液稀釋到10.0 mL，混勻，在530 nm處測(cè)定吸光度。以鄰苯二甲酸酐作為標(biāo)準(zhǔn)溶液繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線。對(duì)吸光度與濃度作圖可得吸光度與鄰苯二甲酸酐濃度的直線方程，利用該方程與衍生物的吸光度值可以求得衍生物的酰化取代度(DS)。
1.6 對(duì)羥基自由基·OH的清除
用pH=7.40的0.05 mol/L KH2PO4-NaOH緩沖溶液分別配制濃度為6.4×10-4mol/L的魯米諾溶液、0.012 mol/L H2O2和0.8 mg/mL亞鐵氰化鉀溶液。以緩沖液作為溶劑，配制成系列不同濃度的樣品溶液。用流動(dòng)注射化學(xué)發(fā)光分析儀依次測(cè)定從稀到濃的樣品溶液，讀出峰面積。清除率=(A0-Ai)/A0×100%。式中A0為空白溶液峰面積;Ai為樣品溶液峰面積。經(jīng)SOD，過氧化氫酶及甘露醇檢測(cè)，該體系產(chǎn)生的自由基為羥基自由基·OH［8］。
1.7 對(duì)DPPH自由基的清除
在裝2.0 mL濃度為1×10-4mol/LDPPH無水乙醇溶液的比色管中，加入不同濃度的樣品溶液2.0 mL，搖勻，33℃避光靜置半小時(shí)，在517 nm處測(cè)量吸光度Ai。用去離子水代替樣品溶液，得吸光度A0，無水乙醇代替DPPH，得吸光度Aj，清除率=［1-(Ai-Aj)/A0］×100%［9］。
1.8 對(duì)過氧化氫的清除
配制pH=7.2的0.2 mol/L Na2HPO4-NaH2PO4緩沖溶液，用緩沖溶液配制0.1 mol/L的H2O2溶液，在裝有此H2O2溶液的比色管中，加入不同濃度的樣品溶液2.0 mL，搖勻，33℃避光靜置半小時(shí)，在230 nm處測(cè)量吸光度Ai。用去離子水代替樣品溶液，得吸光度A0，去離子水代替H2O2溶液，得吸光度Aj。清除率=［1–(Ai-Aj)/A0］×100%。
1.9 還原能力的測(cè)定
還原能力根據(jù)文獻(xiàn)［10］測(cè)定并稍做改進(jìn)。取2.0 mL不同濃度的樣品，加入pH=6.60的0.2 mol/L磷酸緩沖液和1%鐵氰化鉀溶液各2.5 mL，混勻，50℃水浴20 min后迅速冷卻，加入 2.5 mL10%三氯乙酸溶液，混勻后在2000 r/min下離心10 min，取上清液2.0 mL，加入2.5 mL去離子水和0.5 mL 0.1%的三氯化鐵溶液，靜置十分鐘后在700 nm處測(cè)定吸光度。
2 結(jié)果與討論
2.1 低分子量κ-卡拉膠鄰苯二甲酰衍生物的結(jié)構(gòu)表征
圖1為原料卡拉膠(KC)及三種不同分子量卡拉膠鄰苯二甲酰基化衍生物(LA、LB和LC)的紅外光譜圖。從圖中可以看出，卡拉膠鄰苯二甲酰衍生物保留有原料卡拉膠的三個(gè)特征吸收峰［3］，即1280 cm-1吸收峰處的O-S-O對(duì)稱伸縮振動(dòng)吸收峰;840 cm-1吸收峰處的C-O-S伸縮振動(dòng)吸收峰;930 cm-1吸收峰處的3，6-內(nèi)醚-D-半乳糖中C-O-C的伸縮振動(dòng)吸收峰，這表明卡拉膠經(jīng)過鄰苯二甲酰基化后，其結(jié)構(gòu)單元未發(fā)生變化?？ɡz鄰苯二甲酰衍生物在1720、1590、1570 cm-1和1450 cm-1處出現(xiàn)特征吸收峰，1720 cm-1吸收峰歸屬于經(jīng)鄰苯二甲酸酐?；笮纬傻孽セ奶卣魑?而1590、1570 cm-1和1450 cm-1處則為苯環(huán)的特征吸收峰，這些測(cè)試表明鄰苯二甲?；怀晒Φ匾氲娇ɡz低聚糖分子上［4］。
GPC結(jié)果及取代度測(cè)試結(jié)果表明:卡拉膠原料(KC)及三種衍生物(LA、LB和LC)的平均相對(duì)分子質(zhì)量分別為:3.5×105、1450、2520和3430;而其鄰苯二甲?；〈确謩e為:0.44、0.29和0.37。
圖1 原料卡拉膠及酰化衍生物的紅外光譜圖Fig.1 FI-IR spectra of κ-carrageenan polysaccharide and the acylated derivatives
2.2 對(duì)羥基自由基·OH的清除
圖2描述了不同分子量κ-卡拉膠鄰苯二甲酰衍生物(LA、LB和LC)對(duì)羥基自由基·OH的清除效果。它們對(duì)羥基自由基·OH的清除活性隨著濃度的升高而逐漸增強(qiáng)，LA和LC對(duì)于羥基自由基·OH的半抑制濃度IC50(對(duì)自由基清除率為50%時(shí)所需要的自由基清除劑濃度)分別為4.47 mmol/L和2.19 mmol/L，而LB在測(cè)試濃度范圍內(nèi)未能達(dá)到半抑制。表明其對(duì)羥基自由基·OH清除能力的強(qiáng)弱順序?yàn)?LC＞LA＞LB。
圖2 卡拉膠酰化衍生物對(duì)羥基自由基的清除Fig.2 Scavenging abilities of the acylated derivatives on hydroxyl radicals
2.3 對(duì)DPPH自由基的清除
圖3描述了不同分子量κ-卡拉膠鄰苯二甲酰衍生物(LA、LB和LC)對(duì)DPPH自由基的清除效果。它們對(duì)DPPH自由基的清除活性隨著濃度的升高而逐漸增強(qiáng)，其對(duì)于DPPH自由基的半抑制濃度IC50分別為0.32、0.41和0.23 mmol/L。即對(duì)DPPH自由基清除能力的強(qiáng)弱順序?yàn)?LC＞LA＞LB。
圖3 卡拉膠?；苌飳?duì)DPPH自由基的清除Fig.3 Scavenging abilities of the acylated derivatives on DPPH radicals
2.4 對(duì)過氧化氫的清除
圖4描述了不同分子量κ-卡拉膠鄰苯二甲酰衍生物(LA、LB和LC)對(duì)過氧化氫的清除效果。它們對(duì)過氧化氫的清除活性隨著濃度的升高而逐漸增強(qiáng)，當(dāng)濃度為0.05 mmol/L時(shí)，其對(duì)過氧化氫的清除率分別為13.8%、7.9%和31.0%。即其對(duì)過氧化氫清除能力的強(qiáng)弱順序?yàn)?LC＞LA＞LB。
圖4 卡拉膠?；苌飳?duì)過氧化氫的清除Fig.4 H2O2scavenging abilities of the acylated derivatives
圖5 卡拉膠?；苌锏倪€原能力Fig.5 Reducing power of the acylated derivatives
2.5 還原能力
圖5描述了不同分子量κ-卡拉膠鄰苯二甲酰衍生物(LA、LB和LC)的還原能力。由圖可知，隨著濃度的增加，樣品的吸光值也隨之增加，還原能力逐漸增強(qiáng)。在4.0 mmol/L時(shí)，其吸光度分別為0.734、0.619和0.898。即其還原能力的強(qiáng)弱順序?yàn)?LC＞LA＞LB。
綜上所述，不同分子量κ-卡拉膠鄰苯二甲酰衍生物對(duì)羥基自由基·OH、DPPH自由基和過氧化氫的清除活性以及還原能力的強(qiáng)弱順序?yàn)?LC＞LA＞LB。天然多糖的抗氧化活性與其分子中的羥基含量有關(guān)［11，12］。κ-卡拉膠結(jié)構(gòu)單元的分子量是373，其中含有3個(gè)羥基。由于LA、LB和LC的?；〈确謩e為0.44，0.29和0.37?？芍?一個(gè)LA分子平均含有5.6個(gè)羥基，一個(gè)LB分子平均含有12.9個(gè)羥基，而一個(gè)LC分子平均含有15.2個(gè)羥基，三種衍生物的羥基含量大小順序?yàn)?LC＞LB＞LA。
鄰苯二甲?；ㄟ^取代羥基而接枝在分子上，卡拉膠經(jīng)過鄰苯二甲?；笠肓宋娮踊鶊F(tuán)—CO-C6H4-COO-，由于其吸電子作用可能使母體卡拉膠分子的電子云密度降低，使得O-H鍵更易斷裂，提高了剩余羥基中氫的活性，給電子能力提高并且更易與自由基反應(yīng)，從而使其抗氧化活性增強(qiáng)，由此可能使得取代度越高，抗氧化能力越強(qiáng)。三種衍生物的取代度大小順序?yàn)?LA＞LC＞LB。不同分子量鄰苯二甲?；ɡz的抗氧化活性可能主要是分子中羥基含量、鄰苯二甲?；再|(zhì)以及其取代度等因素協(xié)同作用的結(jié)果。LC含有的羥基數(shù)目最多，而LA?；〈茸畲?，但導(dǎo)致上述結(jié)果的原因仍需進(jìn)一步研究。
3 結(jié)論
HCl水解法制備卡拉膠低聚糖，經(jīng)過透析，制備三種不同分子量的低聚糖，進(jìn)一步進(jìn)行鄰苯二甲?；玫饺N不同分子量的衍生物?？寡趸阅軠y(cè)試表明，三種衍生物抗氧化能力的強(qiáng)弱順序?yàn)長(zhǎng)C＞LA＞LB。抗氧化活性可能與衍生物的分子量、分子中的羥基含量以及酰化取代度大小有關(guān)。本研究為κ-卡拉膠的高值化利用和海洋多糖類藥物的研究提供有益的參考。
1 Song JM(宋金明).21thcentury developing strategy of marine natural active products in China.Marine Sci(海洋科學(xué))，2001，25(4):50-52.
2 Yamada T，Ogamo A.Preparation of O-acylated low-molecular-weight carrageenans with potent anti-HIV activity and low anticoagulant effect.Carbohydr Polym，2000，41:115-120.
3 Jiang YP，Guo XK.O-Maleoyl derivative of low-molecularweight κ-carrageenan:synthesis and characterization.Carbohydr Polym，2005，61:441-445.
4 Guo XK(郭錫坤)，Tian XF(田秀芳)，Zhuang DH(莊東紅)，et al.Preparation and characterization of O-succinyl derivative of κ-carrageen.J Santou Univ(汕頭大學(xué)學(xué)報(bào))，2006，21:23-32.
5 Tang FX(唐鳳翔)，Chen F(陳方)，Li F(李峰)，et al.Acetylation of low-molecular-weight κ-carrageenan.J Fuzhou Univ(福州大學(xué)學(xué)報(bào))，2006，5:755-759.
6 Guo XK(郭錫坤)，Yu CY(余成艷).Preparation and the biological activities of phthaloyl κ-carrageenan.J Santou Univ(汕頭大學(xué)學(xué)報(bào))，2007，22:37-41，53.
7 Zhang ZX(張志賢)，Zhang RG(張瑞鎬).Quantitative analysis of organic functional groups(有機(jī)官能團(tuán)定量分析).Beijing:Chemical Industry Press，990.256-257.
8 Sun T，Zhou DX，Mao F，et al.Flow injection chemiluminescence determination of superoxide anion radical Oand hydroxyl radical·OH.Sci Technol Food Ind(食品工業(yè)科技)，2006，11:182-184.
9 Yamaguchi T，Takamura H，Matoba T，et al.HPLC method for evaluation of the free radical-scavenging activity of foods by using 1，1-diphenyl-2-picrylhrazyl.Biosci Biotechnol Biochem，1998，62:1201-1204.
10 Yen GC，Chen HY.Antioxidant activity of various tea extracts in relation to their antimutagenicity.J Agric Food Chem，1995，43:27-32.
11 Li WJ，Jiang X，Xue PH，et al.Inhibitory effects of chitosan on superoxide anion radicals and lipid free radicals.Chin Sci Bull，2002，11:887-889.
12 Xie WM，Xu PX，Liu Q.Antioxidant activity of water-soluble chitosan derivatives.Bioorg Med Chem Lett，2001，11:1699-1701.
Antioxidant Activity of Phthaloyl Derivative of κ-Carrageenan Oligosaccharides
SUN Tao*，TAO Hui-na，ZHOU Dong-xiang，MAO Fang，XIE Jing
College of Food Science，Shanghai Ocean University，Shanghai 201306，China
Three κ-carrageenan oligosaccharides were prepared by acidic degradation of κ-carrageenan.Their phthaloyl derivatives with different molecular weight(LA∶1450;LB∶2520;LC∶3430)were synthesized with phthalic anhydride.The products were characterized by FI-IR，and the degrees of acylation(DS)were determined.Their antioxidant activities were evaluated by the scavenging of hydroxyl radical，1，1-diphenyl-2-picrylhrazyl radicals(DPPH)，hydrogen peroxide and reducing power.The results indicated that the orders of antioxidant activities were:LC＞LA＞LB.It may be related to the content of hydroxyl groups，the nature of substituting group and the substituting degrees.
κ-carrageenan;acid degradation;phthaloyl;antioxidant activity
1001-6880(2011)03-0530-04
2009-10-30 接受日期:2010-01-22
上海市教委重點(diǎn)學(xué)科建設(shè)項(xiàng)目(J50704)，上海市生物醫(yī)藥和農(nóng)業(yè)科技領(lǐng)域重點(diǎn)科技項(xiàng)目(08391911500)，2009年上海市優(yōu)秀學(xué)科帶頭人計(jì)劃(09XD1402000)。
*通訊作者 Tel:86-21-61900363;E-mail:taosun@shou.edu.cn
R285;Q539;TS202.3
A
猜你喜歡
食品與生物技術(shù)學(xué)報(bào)(2022年10期)2022-11-30
大自然探索(2022年10期)2022-11-27
食管疾病(2022年1期)2022-11-26
食品與機(jī)械(2022年10期)2022-11-01
生物加工過程(2022年5期)2022-10-24
中國(guó)飼料(2021年17期)2021-11-02
天然產(chǎn)物研究與開發(fā)(2019年8期)2019-09-05
廣東飼料(2016年5期)2016-12-01
醫(yī)學(xué)研究雜志(2015年9期)2015-07-01
