CN113151370B - 一种阿魏酸-阿拉伯木聚糖共聚物及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种阿魏酸‑阿拉伯木聚糖共聚物，由包括：阿拉伯木聚糖和阿魏酸溶液在漆酶的引发下反应得到。本发明接枝物是以阿拉伯木聚糖作为主体，用漆酶作为催化剂将阿魏酸接枝到阿拉伯木聚糖表面的方法，该共聚接枝物能够充分发挥阿魏酸的抗氧化性，增加阿拉伯木聚糖的抗氧化性和成膜性。

Description

一种阿魏酸-阿拉伯木聚糖共聚物及其制备方法

技术领域

本发明涉及食品化学技术领域，尤其是涉及一种阿魏酸-阿拉伯木聚糖共聚物及其制备方法。

背景技术

阿魏酸是一种羟基肉桂酸，源自苯丙氨酸代谢，以游离或共轭形式存在阿魏、升麻、当归等药物及麦麸、米糠、甘蔗渣、甜菜粕等食品中。其分子中含有双键且烷烃链较短，难以深入生物膜脂质双分子层发挥生理作用，因此多与多糖和木质素交联存在于植物细胞壁上。阿魏酸在食品加工中具有抗氧化、抗菌、食品交联等作用；在医药及化妆品方面具有清除自由基、消炎、抗血栓等作用，因此已被应用于食品加工、医药、化妆品行业。值得注意的是，阿魏酸能提高被修饰物质的生物活性，能在很大程度上提高被修饰物质的抗氧化性和抗菌性。

天然产物多糖具有多种生理活性，如细胞相容性、粘弹性、凝胶性、抗氧化性、抗菌性等。近年来，利用多糖高分子开发新材料，作为可食性薄膜、包装和涂层等方向受到研究者的广泛关注。多糖分子在储存期内降解，能缓解包装材料的大量使用及浪费等问题。因此，对于提高多糖抗氧化的修饰改性成为研究热点。阿魏酸具有天然的抗氧化性，利用阿魏酸修饰多糖提升其生理活性，进而开发新型包装材料成为新的研究思路。目前已有研究将阿魏酸成功接枝壳聚糖、果胶、纤维素、羧甲基普鲁兰多糖，淀粉，海藻酸钠，菊粉，阿拉伯木聚糖，柯德兰多糖、阿拉伯胶等，且显著提高了被接枝多糖的抗氧化性。

因此，开发一种提高阿拉伯木聚糖的抗氧化性和黏度，扩大其应用范围的聚合物是非常必要的。

发明内容

有鉴于此，本发明要解决的技术问题在于提供一种阿魏酸-阿拉伯木聚糖共聚物，本发明提供的阿魏酸-阿拉伯木聚糖共聚物具有较好的抗氧化性。

本发明提供了一种阿魏酸-阿拉伯木聚糖共聚物，由包括：阿拉伯木聚糖和阿魏酸溶液在漆酶的引发下反应得到。

优选的，所述阿拉伯木聚糖、阿魏酸溶液和漆酶的质量比为(1～3):(5～10):(0.13～0.2)。

优选的，所述阿拉伯木聚糖的分子量为40～100K；

所述阿魏酸溶液为阿魏酸醇溶液；所述阿魏酸醇溶液中阿魏酸的浓度为50mmoL/L。

本发明提供了一种阿魏酸-阿拉伯木聚糖共聚物的制备方法，包括如下步骤：

A)阿拉伯木聚糖和缓冲液混合搅拌，得到混合液；

B)将混合液、阿魏酸溶液和漆酶和混合，搅拌反应，而后加入终止剂终止反应，得到反应液；

C)将反应液离心、浓缩、膜渗析、冻干得到阿魏酸-阿拉伯木聚糖共聚物。

优选的，步骤A)阿拉伯木聚糖和缓冲液的质量比为(1～3)：(45～60)；

所述缓冲液为磷酸缓冲液；所述磷酸缓冲液调节pH值为7.4～7.6；

所述搅拌具体为4℃下搅拌过夜而后于25℃～30℃、400～450rpm条件下搅拌1h～1.5h。

优选的，步骤B)所述反应温度为25℃～30℃；搅拌时间为40～50min；所述终止剂为乙醇溶液；

所述漆酶和终止剂的质量比为(0.13～0.2)：(150～200)。

优选的，步骤B)所述漆酶的酶活为1000LAMU/g；蛋白分子为65kDa。

优选的，步骤C)所述离心具体为：20℃～25℃、7000～8000rpm条件下离心15～20min。

优选的，步骤C)所述浓缩具体为：40℃、17.5kPa下旋转蒸发离心得到的上清液，直至压力降至7.2kPa，收集剩余溶液。

优选的，步骤C)所述膜具体为海藻酸钠食品级薄膜；膜渗析直至膜外电导率等于超纯水电导率；

所述冻干时间为60～72h。

与现有技术相比，本发明提供了一种阿魏酸-阿拉伯木聚糖共聚物，由包括：阿拉伯木聚糖和阿魏酸溶液在漆酶的引发下反应得到。本发明接枝物是以阿拉伯木聚糖作为主体，用漆酶作为催化剂将阿魏酸接枝到阿拉伯木聚糖表面的方法，该共聚接枝物能够充分发挥阿魏酸的抗氧化性，增加阿拉伯木聚糖的黏度和成膜性。

附图说明

图1为本发明实施例和对比例产品的DPPH自由基清除能力；

图2为本发明实施例和对比例产品的ABTS自由基清除能力；

图3为本发明实施例和对比例产品的还原能力；

图4为实施例1中阿魏酸-阿拉伯木聚糖共聚物扫描电镜图；

图5为本发明实施例和对比例产品的紫外吸收光谱能力图；

图6为本发明实施例和对比例产品的傅里叶红外吸收光谱能力图。

具体实施方式

本发明提供了一种阿魏酸-阿拉伯木聚糖共聚物及其制备方法，本领域技术人员可以借鉴本文内容，适当改进工艺参数实现。特别需要指出的是，所有类似的替换和改动对本领域技术人员来说是显而易见的，它们都属于本发明保护的范围。本发明的方法及应用已经通过较佳实施例进行了描述，相关人员明显能在不脱离本发明内容、精神和范围内对本文的方法和应用进行改动或适当变更与组合，来实现和应用本发明技术。

本发明提供了一种阿魏酸-阿拉伯木聚糖共聚物，由包括：阿拉伯木聚糖和阿魏酸溶液在漆酶的引发下反应得到。

其中，所述阿拉伯木聚糖的分子量优选为40～100K。

所述阿魏酸溶液为阿魏酸醇溶液；包括但不限于阿魏酸甲醇溶液；所述阿魏酸醇溶液中阿魏酸的浓度优选为50mmoL/L。

按照本发明，所述阿拉伯木聚糖、阿魏酸溶液和漆酶的质量比优选为(1～3):(5～10):(0.13～0.2)；更优选为(1～2):(5～8):(0.13～0.18)；最优选为1：5：0.13。

本发明接枝物是以阿拉伯木聚糖作为主体，用漆酶作为催化剂将阿魏酸接枝到阿拉伯木聚糖表面的方法，该共聚接枝物能够充分发挥阿魏酸的抗氧化性，增加阿拉伯木聚糖的黏度。

本共聚物首次提出以酶法接枝阿魏酸-阿拉伯木聚糖，制备共聚物与阿拉伯胶进行对比，具有较好的抗氧化性。

本发明提供了一种阿魏酸-阿拉伯木聚糖共聚物的制备方法，包括如下步骤：

A)阿拉伯木聚糖和缓冲液混合搅拌，得到混合液；

B)将混合液、阿魏酸溶液和漆酶和混合，搅拌反应，而后加入终止剂终止反应，得到反应液；

C)将反应液离心、浓缩、膜渗析、冻干得到阿魏酸-阿拉伯木聚糖共聚物。

本发明提供的阿魏酸-阿拉伯木聚糖共聚物的制备方法首先阿拉伯木聚糖和缓冲液混合搅拌，得到混合液。

本发明所述缓冲液优选为磷酸缓冲液；所述磷酸缓冲液调节pH值优选为7.4～7.6；更优选为7.5。

本发明所述搅拌优选具体为4℃下搅拌过夜，而后于25℃～30℃、400～450rpm条件下搅拌1h～1.5h；更优选为4℃下搅拌过夜，而后于28℃～30℃、420～450rpm条件下搅拌1h～1.2h。

本发明阿拉伯木聚糖和缓冲液的质量比优选为(1～3)：(45～60)；更优选为(1～2)：(45～55)。

将混合液、阿魏酸溶液和漆酶和混合，搅拌反应。

优选为：将阿魏酸甲醇溶液加入到所述混合液中，待溶液温度稳定后，再加入漆酶引发反应。

本发明所述混合液、阿魏酸溶液和漆酶的质量比为(50～75)：(5～10)：(0.13～0.2)。

本发明所述反应温度为25℃～30℃；搅拌时间为40～50min；

即为：将得到的液体在25℃～30℃下磁力搅拌40～50min后添加终止剂终止反应，得到反应液；优选为将得到的液体在30℃下磁力搅拌50min后添加终止剂终止反应，得到反应液。

本发明所述终止剂为乙醇溶液；

所述漆酶和终止剂的质量比优选为(0.13～0.2)：(150～200)。

本发明所述漆酶的酶活为1000LAMU/g；蛋白分子为65kDa。

将反应液离心；所述离心优选具体为：20℃～25℃、7000～8000rpm条件下离心15～20min；更优选具体为：20℃～23℃、7500～8000rpm条件下离心17～20min。

离心后为浓缩；所述浓缩具体为：40℃、17.5kPa下旋转蒸发离心得到的上清液，直至压力降至7.2kPa，收集剩余溶液。

浓缩后为膜渗析；本发明所述膜具体为海藻酸钠食品级薄膜；膜渗析直至膜外电导率等于超纯水电导率；

本发明对于所述海藻酸钠食品级薄膜的来源不进行限定，可以为市售或者本领域技术人员公开的方法制备。

优选通过如下方法制备：

通过在磁力搅拌下将SA(0.6g)分散在30mL蒸馏水中来制备SA溶液。然后将该混合物用甘油0.5g增塑，以5种浓度为10mg/mL的不同样本AX、AX-FA、AX+FA、GUM、SA 10mL(FA、AX-FA、AX+FA用一定的醇溶液溶解)。将混合物在30℃下水浴中搅拌30分钟以确保完全混合(探究是否可以用磁力搅拌器)，使其在水浴中静置30分钟除去泡沫(探究此步骤是否保留)，于30℃恒温条件下超声脱气10min至溶液中无气泡。最后，将20g薄膜溶液倒在亚克力板上(15cm×15cm)，并在30℃下干燥24小时，揭膜，保存在自封袋中，置于干燥器中待用。24h后测定其各项性能。

膜渗析后经冻干得到阿魏酸-阿拉伯木聚糖共聚物；所述冻干的温度为室温。所述冻干时间为60～72h。

本发明提供了一种阿魏酸-阿拉伯木聚糖共聚物，由包括：阿拉伯木聚糖和阿魏酸溶液在漆酶的引发下反应得到。本发明接枝物是以阿拉伯木聚糖作为主体，用漆酶作为催化剂将阿魏酸接枝到阿拉伯木聚糖表面的方法，该共聚接枝物能够充分发挥阿魏酸的抗氧化性，增加阿拉伯木聚糖的黏度和成膜性。

为了进一步说明本发明，以下结合实施例对本发明提供的一种阿魏酸-阿拉伯木聚糖共聚物及其制备方法进行详细描述。

本发明采用红外光谱和紫外光谱进行结构表征。

紫外和红外的步骤为：

(1)傅里叶红外光谱(FT-IR)：对AX和FA-AX等进行傅里叶变换红外光谱(FT-IR)分析以探究其分子结构。将样品冷冻干燥制成粉末，与KBr混合，压片成膜后在400到4000/cm范围内以6/cm的分辨率分析样品，以空气作为参考，然后进行分析。

(2)紫外光谱(UV-vis):对AX和FA-AX等进行傅里叶变换红外光谱(FT-IR)分析以探究其紫外分子结构，在200-400nm测定其吸收度值(OD)，根据吸收情况确定分子内部结构。

实施例1：

1)各原料用量为：阿拉伯木聚糖1份，磷酸缓冲液45份、阿魏酸甲醇溶液5份，漆酶溶液0.13份，乙醇溶液150份。

2)按步骤1)所述配比，将阿拉伯木聚糖和磷酸缓冲液4℃下搅拌过夜；

3)将步骤2)所得混合液在30℃、450rpm条件下搅拌1h；

4)按步骤1)所述配比，将阿魏酸甲醇溶液加入到步骤3)所得混合液，待溶液温度稳定后，再加入漆酶引发反应；

5)按步骤1)所述配比，将步骤4)得到的液体在30℃下磁力搅拌50min后添加乙醇溶液终止反应；

6)将步骤5)得到的混合物在20℃、8000rpm条件下离心20min，取上清液；

7)在40℃、17.5kPa下旋转蒸发步骤6)得到的上清液，直至压力降至7.2kPa，收集剩余溶液；

8)使用高级再生膜渗析步骤7)得到的溶液，直至膜外电导率等于超纯水电导率；

9)将步骤8)所得溶液冷冻干燥72h，获得阿魏酸-阿拉伯木聚糖共聚接枝物。

10)将共聚物命名为样品1，作为后续研究原料。

对比例1：

1)各原料用量为：阿拉伯木聚糖1份，磷酸缓冲液45份、阿魏酸甲醇溶液5份。

2)按步骤1)所述配比，将阿拉伯木聚糖和磷酸缓冲液4℃下搅拌过夜；

3)将步骤2)所得混合液在30℃、450rpm条件下搅拌1h；

4)将步骤5)得到的混合物在20℃、8000rpm条件下离心20min，取上清液；

5)在40℃、17.5kPa下旋转蒸发步骤6)得到的上清液，直至压力降至7.2kPa，收集剩余溶液；

6)使用高级再生膜渗析步骤7)得到的溶液，直至膜外电导率等于超纯水电导率；

7)将步骤8)所得溶液冷冻干燥72h，获得阿魏酸-阿拉伯木聚糖共聚接枝物。

8)将其命名为样品2，用于后续试验研究。

对比例2：

1)各原料用量为：阿拉伯木聚糖1份。

2)以阿拉伯胶粉末为样品3。

对比例3：

1)各原料用量为：阿拉伯胶1份。

2)以阿拉伯胶粉末为样品3。

对比例4：

1)各原料用量为：阿魏酸1份。

2)以阿魏酸粉末命名为样品4。

对比例5：

1)各原料用量为：抗坏血酸1份。

2)以抗坏血酸粉末命名为样品5。

对比例6：

1)各原料用量为：阿拉伯木聚糖84份，阿魏酸16份，二者固体粉末混合均匀，但不加阿魏酸，也不加酶的作用。

2)以其命名为样品6。

其中对于以上样品进行色差测定，主要结果如表1：(其中AX即对比例2、GUM即对比例3、M法即实施例1、FA即对比例4、WL法为对比例1、FA+AX即对比例6)

表1

	L	a	b	△E
					实施例1	45.76±0.36	1.43±0.04	5.97±0.05	34.53±0.34
对比例2	53.5±1.51	1.31±0.25	5.93±0.32	26.05±2.16
					对比例3	84.07±0.2	-0.18±0.02	3.69±0.03	6.07±0.13
对比例4	58.37±0.35	1.09±0.09	7.35±0.16	22.44±0.27
					对比例5	70.36±0.33	0.97±0.02	6.65±0.05	10.25±0.3
对比例6	57.16±0.26	0.38±0.03	4.98±0.04	22.95±0.24

其中对于以上样品进行抗氧化性测定，分别采用DPPH自由基清除能力、ABTS自由基清除能力、还原能力。主要结果如图1～图3，其中图1为本发明实施例和对比例产品的DPPH自由基清除能力；图2为本发明实施例和对比例产品的ABTS自由基清除能力；图3为本发明实施例和对比例产品的还原能力。

由以上结果可得，经过接枝后，阿魏酸-阿拉伯木聚糖共聚物比接枝之前的抗氧化性显著增强。这在一定程度上可以提升以该聚合物为原料制备的产品的抗氧化性。

对样品进行粒径和扫描电镜测定，如图4所示，图4为实施例1中阿魏酸-阿拉伯木聚糖共聚物扫描电镜图。结果发现共聚物的粒径大于接枝之前，这种结果和扫描电镜结果一致。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种阿魏酸-阿拉伯木聚糖共聚物，其特征在于，由包括：阿拉伯木聚糖和阿魏酸溶液在漆酶的引发下反应得到；所述阿拉伯木聚糖、阿魏酸溶液和漆酶的质量比为(1～3):(5～10):(0.13～0.2)；所述阿拉伯木聚糖的分子量为40～100K；所述阿魏酸溶液为阿魏酸醇溶液；所述阿魏酸醇溶液中阿魏酸的浓度为50mmoL/L；

所述阿魏酸-阿拉伯木聚糖共聚物，包括如下步骤：

A)阿拉伯木聚糖和缓冲液混合搅拌，得到混合液；阿拉伯木聚糖和缓冲液的质量比为(1～3)：(45～60)；所述缓冲液为磷酸缓冲液；所述磷酸缓冲液调节pH值为7.4～7.6；

B)将混合液、阿魏酸溶液和漆酶和混合，搅拌反应，而后加入终止剂终止反应，得到反应液；所述反应温度为25℃～30℃；搅拌时间为40～50min；所述终止剂为乙醇溶液；所述漆酶的酶活为1000LAMU/g；蛋白分子为65kDa；

C)将反应液离心、浓缩、膜渗析、冻干得到阿魏酸-阿拉伯木聚糖共聚物。

2.根据权利要求1所述的阿魏酸-阿拉伯木聚糖共聚物，其特征在于，步骤A)所述搅拌具体为4℃下搅拌过夜而后于25℃～30℃、400～450rpm条件下搅拌1h～1.5h。

3.根据权利要求1所述的阿魏酸-阿拉伯木聚糖共聚物，其特征在于，步骤B)所述漆酶和终止剂的质量比为(0.13～0.2)：(150～200)。

4.根据权利要求1所述的阿魏酸-阿拉伯木聚糖共聚物，其特征在于，步骤C)所述离心具体为：20℃～25℃、7000～8000rpm条件下离心15～20min。

5.根据权利要求1所述的阿魏酸-阿拉伯木聚糖共聚物，其特征在于，步骤C)所述浓缩具体为：40℃、17.5kPa下旋转蒸发离心得到的上清液，直至压力降至7.2kPa，收集剩余溶液。

6.根据权利要求1所述的阿魏酸-阿拉伯木聚糖共聚物，其特征在于，步骤C)所述膜具体为海藻酸钠食品级薄膜；膜渗析直至膜外电导率等于超纯水电导率；

所述冻干时间为60～72h。

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