题名新疆沙枣树胶资源评价及其多糖成分研究
作者王果平
答辩日期2019-05-27
授予单位中国科学院大学
授予地点中国科学院新疆理化技术研究所
导师信学雷
关键词沙枣胶 工艺 理化性质 产胶因素 电化学传感
学位名称博士
学位专业有机化学
英文摘要

沙枣Eleagnus angustifolia生长于半干旱干旱、半荒漠荒漠地区。在主要分布在我国西北地区,华北和东北的部分省份也有分布。沙枣是集多种功能为一体的经济型树种。具有“强壮、镇静、健胃、止泻、利尿”等保健功效。目前广泛应用于食品、药物、造纸、饲料、木材、家具等方面。近年来对沙枣的研究逐步深入,研究领域涉及到起源、分类、栽培、生理生化、有效成分的加工和利用等多个方面。本课题着眼于植物资源的利用与再利用,以新疆沙枣胶为研究对象,野外调查其分布及生境,采集沙枣胶并鉴定其基原,研究种源、产地和环境因素与沙枣胶产胶因素的关系;提取、分离、纯化沙枣胶中的多糖,测定单糖组成,鉴定、解析多糖的化学结构,并分析沙枣胶理化性质和其生物活性;以沙枣胶为碳源,开发其在电化学传感器上的应用,并用其检测氯霉素。具体工作如下:1、应用传统经典分类、数量分类、DNA条形码分子鉴定以及红外技术手段验证得知:新疆产沙枣为尖果沙枣E.oxycarpa、沙枣E. angustifolia及其变种东方沙枣E.angustifolia var. orientalis,推测民间使用的沙枣基源植物为尖果沙枣E.oxycarpa,食用的沙枣基源植物为沙枣E. angustifolia及其变种东方沙枣E.angustifolia var. orientalis,通过调查采访也得知沙枣胶其基源植物为尖果沙枣E.oxycarpa、沙枣E. angustifolia及其变种东方沙枣E.angustifolia var. orientalis.沙枣适应能力强,山地、平原、沙滩、荒漠均有分布。喜生于沟渠路边和河流两岸,生活力强。伴生的木本植物有胡杨、灰杨和白榆等,伴生的草本植物有戟叶鹅绒藤、粉绿铁线莲、田旋花等,是新疆主要引种栽培作为生态防护林的主要经济树种之一。沙枣产胶与伤口的深度无关,与伤口面积也不成正相关关系, 树径>5厘米就可产胶。不同种源的几种沙枣的产胶率和多糖含量统计上都无显著差异,即基源对沙枣产胶无影响;产地与产胶率相关性差异显著,即产地对产胶率影响较大;产地与胶多糖含量差异不显著;海拔越低,无霜期越长,年均温和年积温越高,产胶率越高,环境因子与多糖含量相关性差异不显著,这也暗示沙枣胶质量不受环境因素的影响。2、通过单因素与响应面实验分析,以质量分数,提取时间和沉淀乙醇体积比三个因素考察其对多糖得率的影响,得出沙枣胶最佳纯化工艺:研磨好的沙枣胶粉末干燥,去杂,过100目筛,配制2%的沙枣胶水溶液,室温下呈凝胶状态,pH 6.5-7,加H2O2 40℃水浴,无水乙醇沉淀,溶液:无水乙醇=1:4,所得产物进行洗涤,获得白色粉末状的多糖。柱前衍生HPLC和单糖的PMP衍生进行单糖组成分析显示:沙枣胶主要成分为多糖(89%),由22.7%D-半乳糖,41.8 % L-阿拉伯糖,8.7% L-鼠李糖,3.5% D-葡萄糖醛酸和1.2% D-甘露糖组成,葡萄糖醛酸的羧基是非游离形式。NMR分析显示:其阿拉伯糖的主要结构是→3)- α-L-Araf-(1→,半乳糖的主要结构是→3,4)-β-D-Galp-(1→,鼠李糖的主要结构是2)-α-L-Rhap-(1→和2,3) -α -L-Rhap -(1→。并有少量的-α-D-GlcpA-(1→,末端α-D-Manp,末端β-D-Galp。沙枣胶含少量的葡萄糖醛酸,其余组成与阿拉伯胶相似。沙枣胶无色无味。扫描电镜观察到:沙枣胶表面呈现光滑紧实,偶有因机械破碎形成的小颗粒堆积在表面,但均呈现未破坏的完整表面形貌。外部结构为棒状或长条状,在空间相互支撑。模拟体内胶质的同化过程,证明在pH 2.2和37.5℃时,沙枣胶可以被吸收。沙枣胶分子量为1.6×105Da.,在胶溶液粘度测试中未观察到聚电解质异常,表明大分子上没有游离羧基。随着糖浓度增加到10%,溶液的粘度急剧下降,其原因是多糖的大分子发生了折叠。在另一种有机化合物糖(10%-40%)存在的情况下,沙枣胶溶液的粘度发生了有趣的变化(先降低后增加),因此沙枣胶可用作从食品到化妆品等多种水性体系的稠度调节剂。该多糖具有非常弱的抗氧化活性,没有抗菌活性,并且对Hela,MCF-7和A549细胞表现出微弱的细胞毒性。3、采用生物质衍生的多孔碳制成电化学传感器,并用其检测氯霉素。首先,以沙枣胶为碳源采用无模板法制备多孔碳,使用热解和高温碳化法在多孔碳表面掺杂氮,硫,磷,并将其用作检测抗生素的电极活性材料。采用循环伏安法和微分脉冲伏安法研究了制成的修饰电极的电化学性能,并检测了扫描速率,反应时间和pH对其的影响。优化条件下,与其他工作电极相比,由N,S,P 修饰的SP-NPC/GCE对氯霉素表现出明显的还原峰。氯霉素线性浓度的响应范围为1-40 μM(R = 0.9903)和50-500 μM(R = 0.9923),检测下限为0.01 μM(S / N = 3)。制备的新型电化学传感器检测实际样品中的氯霉素,取得了很好的效果。

页码107
内容类型学位论文
源URL[http://ir.xjipc.cas.cn/handle/365002/5993]  
专题新疆理化技术研究所_资源化学研究室
推荐引用方式
GB/T 7714
王果平. 新疆沙枣树胶资源评价及其多糖成分研究[D]. 中国科学院新疆理化技术研究所. 中国科学院大学. 2019.
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