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高活性茶多糖的一级结构表征、空间构象及生物活性的研究

陈海霞

  天然多糖以其诸多的生物和药理作用及安全性而引起世人的瞩目,近期研究发现,多糖的活性受其高级结构影响更为密切。本文以世界饮品销售量最大的茶叶为研究对象,在系统研究茶叶多糖分离纯化、理化性质和一级结构的基础上,利用生物大分子研究的近代最新技术和现代分离、分析手段与药理实验方法,着重表征茶多糖均一组分TPS4-1的溶液行为和三维链构象,尝试揭示多糖的高级结构与其重要生物活性的关系,探索可借鉴的方法,主要研究结果如下:1 茶叶中活性成分的提取研究根据多糖、多酚和嘌呤碱结构与亲和性的差异,通过对15种树脂静态、动态吸附和解吸性能的比较,得到了从同一茶原料中连续有效分离茶多糖、茶多酚、咖啡因三种活性成分的新方法,其收得率分别约为1.0%、4.9%、1.7%。2 茶多糖的分离、纯化与一级结构表征通过吸附柱层析、离子交换柱层析和葡聚糖凝胶柱层析等多级层析纯化的方法获得了茶多糖的相对均一组分TPS4-1。经紫外光谱、红外光谱、核磁共振波谱、高效液相色谱、气相色谱、琼脂糖电泳结合高碘酸氧化和Smith降解等方法证实了茶多糖TPS4-1是富含糖醛酸的一种蛋白、核酸三元糖缀合物,其糖醛酸含量为54.4%,蛋白质含量为3.7%,中性糖含量为38.1%,摩尔质量为12.0×10~4,有着典型的糖缀合物谱学特征。β-消去反应表明TPS4.1中糖链与蛋白质之间通过O-糖肽键相连。中性糖基系呋喃环和吡喃环结构,主要通过1→4和1→6糖苷键连接,存在α和β两种糖苷键构型。其单糖组成摩尔比为:阿拉伯糖:核糖:木糖:葡萄糖:半乳糖=4.88:2.19:3.07:1.82:1.00。每分子糖缀合物中所含的单糖残基数、糖醛酸残基数和氨基酸残基数分别为:295、334和36。3 茶多糖的溶液行为及三维链构象利用原子力显微镜直接成像技术和多糖分子不对称性对左、右圆偏振光折射产生的不同效应、紫外光谱和激光粒度分析,观察和研究了茶多糖TPS4-1的立体三维结构形貌和溶液构象。结果表明,茶多糖在原子力显微镜下糖链分子间互相缠绕,形成大大小小的无规线团和岛屿状,大小尺寸在100-600nm范围内,厚度为0.5-2.6nm,长度有100-500nm,宽度为20-40hm。通过激光光散射、粘度法、刚果红反应及碘-碘化钾反应等方法确定了TPS4-1在0.2mol/L NaCl中的Mark-Houwink方程可表示为:[μ]=0.0416M_w~(0.49)cm~3 g~(-1),在溶液中以介于球状与半柔顺性链的无规线团存在,且分枝较多。pH值、温度、离子强度、络合物等环境因素的改变均影响其立体构象和非对称性。扫描电镜观察和X-射线衍射分析表明TPS4-1为无定形结构,示差扫描量热分析发现其固态主陈海战华中农业大学2002届博士学位论文体结构的崩解和突变发生在62℃,并进一步证实了茶多糖TPS4一1的非晶态结构。提示多糖的空间结构和溶液行为将明显影响多糖的生物活性和生理行为。4茶多糖的抗氧化活性系统地研究了不同来源茶多糖及不同茶多糖级分的体外抗氧化活性。茶多糖对经基自由基和超氧阴离子自由基具有清除作用,可抑制小鼠肝组织的脂质过氧化,对Fe2+一HZo:诱导的肝组织过氧化损伤具有保护作用,能减轻线粒体膨胀和减少红细胞溶血的发生。茶多糖抗氧化活性大小与来源相关。在茶多糖的三个级分TPS一2、TPS一3和TPS一4中,TPS一4的抗氧化活性高于TPS一2和TPS一3,这可能与组成多糖的成分及空间构象有关。5茶多糖对血糖的调节作用茶多糖对四氧啼睫引起的小鼠实验性糖尿病有明显的防治作用。灌胃茶多糖6d后,除能降低四氧喀吮所致糖尿病小鼠的血糖水平外,还能拮抗糖尿病小鼠抗氧化能力的降低,使SoD活性回升(p<0.05)。预防性给予茶多糖可使糖尿病小鼠的糖耐量曲线卜移。茶多糖可降低正常小鼠血糖,同时还可降低肝糖原的含量。本论文的创新点在于采用现代分析和生物大分子研究技术首次对茶多糖的一级结构、溶液行为及三维空间链构象进行了表征,得到了茶多糖的初步空间链构象及其溶液行为规律,为从生理状态研究茶多糖的构效关系奠定了基础。……   
[关键词]:茶多糖;分离纯化;一级结构;溶液行为;链构象;生物活性
[文献类型]:博士论文
[文献出处]:华中农业大学2002年