不同相对分子质量κ-卡拉胶马来酰衍生物的抗氧化活性.pdf

不同相对分子质量扩卡拉胶马来酰衍生物的抗氧化活性孙涛，李铭，陶慧娜，谢晶，毛芳(上海海洋大学食品学院，上海2 0 1 3 0 6)摘要：对c 一卡拉胶进行酸降解，经过透析得到两种卡拉胶低聚糖。分别与马来酸酐合成得到两种马来酰衍生物(M A 和M B)，其相对分子质量分别为32 0 0 和45 4 0，且取代度相近。对产物进行F T I R 表征，并考察了其对羟基自由基O H、D P P H 自由基的清除活性以及还原能力。结果表明：M A 清除羟基自由基O H、D P P H 自由基能力以及还原能力均优于M B，即相对分子质量可能是影响卡拉胶衍生物抗氧化活性的因素之一。关键词：c 一卡拉胶；酸降解；马来酰基化；抗氧化活性中图分类号：R2 8 4；Q5 3 9 文献标志码：A 文章编号：1 6 7 3 1 6 8 9(2 0 1 2)0 7 0 6 9 4 0 4A n t i o x i d a n tA c t i v i t yo fM a l e o y lK _ C a r r a g e e n a n sw i t hD i f f e r e n tM o l e c u l a rW e i g h tS U NT a o，L JM i n g，T A OH u i n a，X I EJ i n g，M A 0F a n g(C o l l e g eo fF o o dS c i e n c ea n dT e c h n o l o g y，S h a n g h a iO c e a nU n i v e r s i t y，S h a n g h a i2 0 1 3 0 6，C h i n a)A b s t r a c t：T w oJ c c a r r a g e e n a no l i g o s a c c h a r i d e sw e r ep r e p a r e db ya c i d i cd e g r a d a t i o n T h e nt h em a l e y 0 1d e r i v a t i v e s(M A、M B)w i t hs i m i l a rd e g r e eo fs u b s t i t u t i o n(0 4 4)w e t e s y n t h e s i z e dw i t hm a l e y o la n h y d r i d e，r e s p e c t i v e l y T h ep r o d u c t sw e r ec h a r a c t e r i z e db yF I I R T h e i ra n t i o x i d a n ta c t i v i t i e sw e r ee v a l u a t e db yt h es c a v e n g i n go fh y d r o x y lr a d i c a l，1，1-d i p h e n y l 一2 一p i c r y l h r a z y lr a d i c a l s(D P P H)a n dr e d u c i n gp o w e r T h er e s u l t si n d i c a t e dt h a tM As h o w e dh i g h e ra n t i o x i d a n ta c t i v i t i e st h a n。t h a to fM B，t h er e a s o nm a yb er e l a t e dt ot h em o l e c u l a rw e i g h t K e yw o r d s：l c c a r r a g e e n a n，a c i d i cd e g r a d a t i o n，m a l e y o l，a n t i o x i d a n ta c t i v i t y2 0 0 0 年，Y a m a d a 等人通过引入不同长度的直链酸酐(C 4、C 6、C 1 2)对降解后的K 一和入一卡拉胶低聚糖进行酰基化，结果发现，酰基化后的K 一和入一卡拉胶的抗H I V 活性得到提高，同时抗凝血活性降低u 。此后相继出现了用马来酸酐心、琥珀酸酐口、醋酸酐 4 和邻苯二甲酸酐口3 等酸酐对低相对分子质量K 一卡拉胶进行结构改性的报道，发现酰基化后的K 一卡拉胶的生物活性得到大幅提高。研究表明，多糖的抗氧化活性不仅受取代基团的影响，同时也受相对分子质量的影响6。7 。作者制备了取代度相近相对分子质量不同的两种卡拉胶马来酰化衍生物，考察了两种衍生物的抗氧化活性，为探明卡拉胶衍生物抗氧化活性影响因素以及开发海洋多糖类抗氧化剂提供理论参考。1 1材料与仪器K 一卡拉胶：食品级，上海联合食品添加剂有限公收稿日期I I2 0 1 l0 9 2 5基金项目：国家“十二五”科技支撑计划项目(2 0 1 2 B A D 3 8 8 0 9)；上海市教育委员会科研项目(J 5 0 7 0 4)。作者简介：孙涛(1 9 7 0 一)，女，黑龙江依兰人，理学博士，副教授，主要从事食品添加剂制备与应用研究。E-m a i l：t a o s u n s h o u e d u c noJ o u r n a lo fF o o dS c i e n c ea n dB i o t e c h n o l o g yV 0 1 31N o 72 012万方数据司产品；鲁米诺、D P P H：S i g m a 公司产品；其余试剂均为分析纯，购自上海化学试剂公司；抗氧化测试所需溶液，由二次蒸馏水配制。W F ZU V 2 0 0 0 型紫外分光光度计：上海合利仪器有限公司产品；D e l t a3 2 0 型p H 计：梅特勒一托利多仪分析仪器上海有限公司产品；I F F M D 型流动注射化学发光分析仪：西安瑞迈科技有限公司产品。1 2 卡拉胶低聚糖的制备将3 0 0g 舻卡拉胶(K C)溶于t2 0 0m L 浓度为0 2m o l I。的H C l 溶液中，于6 0 下降解4h。冷却，用0 2m o l I。N a O H 调节溶液p H 至7 0，先通过微孑L 过滤器过滤(0 4 5 肚m)，再用截留相对分子质量分别为35 0 0 和70 0 0 的透析袋在蒸馏水中透析6d，冷冻干燥后分别得到K 一卡拉胶低聚糖A和B 各约1 2g L 8 J。1 3 马来酰衍生物的制备分别将1 2g 两种低相对分子质量卡拉胶用7 3 2 型阳离子氢型树脂在4 下交换1h，过滤，再用四丁基氢氧化铵调节溶液p H 值至6 0，冻干，得两种卡拉胶四丁基铵盐。将卡拉胶四丁基铵盐8 9 8m g 溶解于2 0m LN，N 一二甲基甲酰胺中，然后依次加入1 3 1m g4-二甲基氨基吡啶，3 1 0m L 三丁基胺，1 2 7g 马来酰酐于装有磁力搅拌器和冷凝管的三口烧瓶中，通N。保护，在6 0 下反应6h，然后于4 的三水合乙酸钠的过饱和乙醇溶液中沉淀1 5h，用无水乙醇洗涤离心3 次后，将沉淀溶于蒸馏水中，在质量分数5 N a H C O。溶液中透析2d，再在蒸馏水中透析4d，冻干后分别得两种低聚卡拉胶马来酰化产物M A 和M B 各约0 6g _ 2 。1 4测试表征红外光谱在E Q U N o X 5 5 傅立叶红外一拉曼光谱仪上进行，采用K B r 压片法制样，测定波数范围为4 0 0 40 0 0c m，分辨率为0 8e m。采用G P C 法测定卡拉胶酰化衍生物的相对平均分子质量及其分布。G P C 测试条件如下：流动相：0 1m o l I。硝酸钠水溶液；监测器：W a t e r s2 4 1 0示差折光监测器；柱子：U l t r a h y g r o g e l5 0 0，1 2 0 串连；温度：4 0。标准物质为：葡聚糖。1 5 取代度测定配制一系列不同浓度的马来酸酐标准溶液，用石英比色皿于2 5 4n m 紫外光下测定吸光度。对吸光度与浓度作图可得吸光度与马来酸酐浓度的直线方程，利用该方程与衍生物在2 5 4n m 的吸光度可以求得衍生物的酰化取代度(D S)L 9 。1 6对羟基自由基o H 的清除用P H 为7 4 0 的0 0 5m o l LK H 2P 0 4 一N a O H缓冲溶液分别配制浓度为0 6 4m m o l I，的鲁米诺溶液、0 0 1 2m o l LH 2 0 2 和0 8m g m I 亚铁氰化钾溶液。以缓冲液作为溶剂，配制成系列不同浓度的样品溶液。用流动注射化学发光分析仪依次测定从稀到浓的样品溶液，读出峰面积。清除率一(A，一A：)n。1 0 0。式中A。为空白溶液峰面积；A。为样品溶液峰面积。经S O D，过氧化氢酶及甘露醇检测，该体系产生的自由基为羟基自由基O HE 1 0 。1 7 对D P P H 自由基的清除在装2 0m L 浓度为0 1m m o l L D P P H 无水乙醇溶液的比色管中，加入不同浓度的样品溶液2 0m L，摇匀，3 3 避光静置3 0m i n，在5 1 7n m 处测量吸光度A。用去离子水代替样品溶液，得吸光度A。，无水乙醇代替D P P H，得吸光度A，清除率一(1(A：一A，)A。)1 0 0 L 1 1 。1 8 还原能力的测定还原能力根据文献 1 2 测定并稍做改进。取2 0m L 不同浓度的样品，加入p H 一6 6 的0 2m o l L 磷酸缓冲液和1 铁氰化钾溶液各2 5m L，混匀，5 0 水浴2 0m i n 后迅速冷却，加入2 5m L质量分数1 0 三氯乙酸溶液，混匀后在20 0 0r m i n 下离心1 0m i n，取上清液2 0m L，加入2 5m L 去离子水和0 5m L 质量分数0 1 的三氯化铁溶液，静置1 0m i n 后在7 0 0n m 处测定吸光度。2 1K 一卡拉胶马来酰衍生物的结构表征图l 为原料卡拉胶(K C)和两种马来酰衍生物(M A 和M B)的红外光谱图。从图中可以看出，M A和M B 均保留原料卡拉胶的3 个特征吸收峰嗍，即12 7 0c m。1 吸收峰处的O-S O 对称伸缩振动吸收峰；8 4 0c m。吸收峰处的C O S 伸缩振动吸收峰；，9 3 0c m。1 吸收峰处的3，6 一内醚一n 半乳糖中G O C 的伸缩振动吸收峰，这表明卡拉胶经过马来酰化后，其结构单元未发生变化。M A 和M B 在15 8 0食品与生物技术学报2 0 1 2 年第3 l 卷第7 期0万方数据c m 1 和14 3 0c m1 处出现特征吸收峰，它们分别是由马来酰基中一c()()一的不对称伸缩振动和对称伸缩振动引起的在16 5 0c m。的特征吸收峰归属于C C。这表明酰化后的产物为卡拉胶的马来酰基化衍生物2。G P C 结果及取代度测试结果表明：卡拉胶原料(K C)、马来酰衍生物(M A 和M B)的平均相对分子质量分别为：3 5 1 0 5、32 0 0 和45 4 0；其取代度分别为0 4 5 和0 4 4。盯、M Au、丽B、卜匕n 以30 0 025 0 020 0 015 0 010 0 05波数c m I图1原料卡拉胶及两种衍生物的红外光谱图F i g 1F T-I Rs p e c t r ao fK-c a r r a g e e n a np o I y s a c c h a r i d ea n dt h ea c y l a t e dd e r i v a t i v e s2 2对羟基自由基O H 的清除图2 描述了K 一卡拉胶马来酰衍生物(M A 和M B)对羟基自由基()H 的清除效果。它们对羟基自由基()H 的清除活性随着浓度的升高而逐渐增强，其半抑制浓度分别为0 0 6 9，0 1 3 5m m o l l。即清除羟基自由基()H 的能力为：M A M B。农度(m m o l 图2 酰化衍生物对羟基自由基O H 的清除F i g 2H y d r o x y lr a d i c a ls c a v e n g i n ga c t i v i t i e so ft h ea c y l a t e dd e r i v a t i v e s2 3 对I)P I，H 自由基的清除图3 描述了c 一卡拉胶马来酰衍生物(M A 和M B)对D P P H 自由基的清除效果。它们对D P P H自由基的清除活性随着浓度的升高而逐渐增强，其对于D P P H 自由基的半抑制浓度I C 5 0 分别为0 0 6 9 和0 2 7 3m m o l I，。即清除D P P H 自由基的能力为：M A M B。M AM Bo 4图3 酰化衍生物对D P P H 自由基的淆除F i g 3D P P Hr a d i c a ls c a v e n g i n ga c t i v i t i e so ft h ea c y l a t e dd e r i v a t i v e s2 4 还原能力的测定还原能力是表示抗氧化物质提供电子能力的重要指标，通过提供电子，阻断了F e 引向F e H 的转变，从而表现出一定的还原能力。研究表明，抗氧化活性和还原能力之间存在着密切的关系。图4描述了K 一卡拉胶马来酰衍生物(M A 和M B)的还原能力。由图可知，随着浓度的增加，样品的吸光值也随之增加，还原能力逐渐增强。在0 8m m o l l。时，其吸光度分别为0 8 9 4 和0 7 4 7。即还原能力为：M A M B。M AM B2O 4(浓度(m m o图4酰化衍生物的还原能力F i g 4T h eR e d u c i n gp o w e ro ft h ea c y l a t e dd e r i v a t i v e s综上所述，M A 对于羟基自由基()H、D P P t-r自由基的清除活性以及还原能力均强于M B。卡拉胶衍生物的抗氧化活性可能主要是分子中羟基含量、取代基团性质以及取代度协同作用的结果。作oJ o u r n a lo fF o o dS c i e n c ea n dB i o t e c h n o l o g yV 0 1 3lN o 72 0 1 27474_(O9，8，舶厂一O一0一一扩F一万方数据孙：辱等：(1 6 1 们对分子懂世K 卡j iH t 码表_ t 衍它物的I,t 氢化活性者合成了取代度相近但相对分子质量不同的卡拉胶马来酰衍生物，抗氧化性能比较结果显示：相对分子质量为32 0 0 的M A 优于相对分子质量为45 4 0 的M B，即M A 中与自由基反应的羟基较M B多。造成这一结果的原因可能由于，较相对分子质量小的衍生物相比，相对分子质量较大的卡拉胶马来酰衍生物分子中的羟基易于形成分子内或分子间氢键，使得其与自由基反应的羟基数目减少，从而其抗氧化性能下降。参考文献(R e f e r e n c e s)：用H C l 水解法制备并通过透析得到两种卡拉胶低聚糖，分别与马来酸酐合成得到马来酰衍生物(M A 和M B)。抗氧化性能测试表明，当取代度相近时，相对分子质量越低，抗氧化能力越强。表明相对分子质量可能是影响其抗氧化活性的重要因素。作者为K 一卡拉胶的抗氧化活性研究以及多糖类抗氧化剂的研究与开发提供一定的参考。1 1Y a m a d aT，O g a m oA P r e p a r a t i o no fO a c y l a t e dl o w m o l e c u l a r w e i g h tc a r r a g e e n a n sw i t hp o t e n ta n t i H I Va c t i v i t ya n dl o wa n t i c o a g u l a n te f f e c t J C a r b o h y dP o l y m，2 0 0 0，4 1；1 1 5 1 2 0 E 2 1Y u n p e n gJ i a n g，X i k u nG u o O M a l e o y ld e r i v a t i v eo fl o wm o l e c u l a rw e i g h tK c a r r a g e e n a n：s y n t h e s i sa n dc h a r a c t e r i z a t i o n J C a r b o h y dP o l y m，2 0 0 5，6 1：4 4 1 4 4 5 3 郭锡坤，田秀芳，庄东红等x 一卡拉胶的0 一琥珀酰基化衍生物的制备与表征 J 汕头大学学报，2 0 0 6，2 1(1)：2 3 3 2 GUOX i k u n，T I A NX i uf a n g，Z H U A ND o n gh o n g，e ta 1 P r e p a r a t i o na n dc h a r a c t e r i z a t i o no fO s u c c i n y ld e r i v a t i v eo fK c a r r a ge e n a n J J o u r n a lo fS a n t o uU n i v e r s i t y，2 0 0 6。2 1(1)：2 3 3 2(i nC h i n e s e)E 4 3 唐凤翔，陈方，李峰等小分子量海藻硫酸多糖”一卡拉胶的乙酰化口 福州大学学报，2 0 0 6，5：7 5 5 7 5 9 T A N GF e n g x i a n g，C H E NF a n g，I。IF e n g，e ta 1 A c e t y l a t i o no fl o w m o l e c u l a r w e i g h tK c a r r a 9 6 e n a r i J J o u r n a lo fF u z h o uU n i v e r s i t y，2 0 0 6，5：7 5 57 5 9(i nC h i n e s e)5 3 郭锡坤，余成艳邻苯二甲酰基化x 一卡拉胶的合成及其生物活性 J 汕头大学学报，2 0 0 7，2 2(1)：3 7 4 1，5 3 G U OX i k u n，Y uC h e n g y a n。P r e p a r a t i o na n dt h eb i o l o g i c a la c t i v i t i e so fp h t h a l o y lK c a r r a g e e n a n J 。J o u r n a lo fS a n t o uU n i v e r s i t y，2 0 0 7，2 2(1)：3 7 4 1，5 3(i nC h i n e s e)6 1 姚倩，孙涛，徐轶霞等壳聚糖壳寡糖衍生物的制备及其抗氧化性能研究E J；食品与生物技术学报，2 0 0 9，2 8(2)：1 8 8 1 9 1 Y A OQ i a n，S U NT a G，X UY i x i a，e ta 1 P r e p a r a t i o no fe h i t o s a n c h i t o s a no l i g o s a c c h a r i d ed e r i v a t i v e sa n dt h e i ra n t i o x i d a n ta c t i v i t i e s J J o u r n a lo fF o o dS c i e n c ea n dB i o t e c h n o l o g y，2 0 0 9，2 8(2)：1 8 8 1 9 1(i nC h i n e s e)7 3 孙涛，陶慧娜，周冬香等不同降解方式对”一卡拉胶低聚糖抗氧化活性的影响E J 食品与发酵工业，2 0 0 9，3 5(7)：2 4 2 7 S U NT a o，T A GH u i n a，Z H O UD o n gx i a n g，e ta 1 T h ee f f e c t so fd i f f e r e n td e g r a d a t i o nm e t h o d sO na n t i o x i d a n ta c t i v i t i e so fK c a r r a g e e n a no l i g s a c c h a r i d e s J F o o da n dF e r m e n t a t i o nI n d u s t r i e s，2 0 0 9，3 5(7)：2 4 2 7(i nC h i n e s e)8 王长云，顾谦群，周鹏等红藻多糖卡拉胶分子修饰研究I 酸降解 J 中国海洋药物，2 0 0 3(2)：2 4 2 7 W A N GC h a n g y u n，G UQ i a nq u n，Z H O UP e n g，e ta 1 M o l e c u l a rm o d i f i c a t i o no fc a r r a g e e n a n，ap o l y s a c c h a r i d ef r o mr e ds e a w e e dk a p p a p h y c u ss t r i a t u mI a c i d i cd e g r a d a t i o n J 1 C h i n e s eJ o u r n a lo fM a r i n eD r u g s，2 0 0 3，3：2 4 2 7(i nC h i n e s e)9 1 郭锡坤，孙文兵，林树东水杨酸改性*卡拉胶的研究 J 汕头大学学报，2 0 0 8，3(2 3)：5 1 5 7，6 2 G U OX i k u n，S U NW e n b i n g，L I NS h u d o n g R e s e a r c ho nK C a r r a g e e n a nm o d i f i e db ys a l i c y l i ca c i d J J o u r n a lo fS a n t o uU n i v e r s i t y，2 0 0 8，3(2 3)：5 1 5 7，6 2(i nC h i n e s e)1 0 3 孙涛，周冬香，毛芳等流动注射化学发光法对超氧阴离子自由基()z 一和羟基自由基O H 的检测 J 食品工业科技，2 0 0 6，1 1：1 8 2 1 8 4 S U NT a G，Z H O U D o n gx i a n g，M A OF a n g，e ta 1 F l o wi n j e c t i o nc h e m i l u m i n e s c e n c ed e t e r m i n a t i o no ft h es u p e r o x i d ea n i o nr a d i c a l()2。一a n dh y d r o x y lr a d i c a l O H J S c i e n c ea n dT e c h n o l o g yo fF o o dI n d u s t r y，2 0 0 6，1 l：1 8 2 1 8 4(i nC h i n e s e)一 1 1 Y a m a g u c h iT，T a k a m u r aH，M a t o b aT，e ta 1 H P L CM e t h o df o re v a l u a t i o no ft h ef r e er a d i c a l s c a v e n g i n ga c t i v i t yo ff o o d s，b yu s i n g1，1-d i p h e n y l 一2 一p i c r y l h r a z y l J B i o s c iB i o t e c hB i o c h，1 9 9 8(6 2)：1 2 0 1 1 2 0 4 1 2 Y e nG C，C h e nH Y A n t i o x i d a n ta c t i v i t yo fv a r i o u st e ae x t r a c t si nr e l a t i o nt Ot h e i ra n t i m u t a g e n i c i t y J JA g r i cF o o dC h e m。1 9 9 5，4 3：2 7 3 2 食品与生物技术学报2 0 1 2 年第3 1 卷第7 期o万方数据不同相对分子质量-卡拉胶马来酰衍生物的抗氧化活性不同相对分子质量-卡拉胶马来酰衍生物的抗氧化活性作者：孙涛，李铭，陶慧娜，谢晶，毛芳，SUN Tao，LI Ming，TAO Hui-na，XIE Jing，MAO Fang作者单位：上海海洋大学食品学院,上海,201306刊名：食品与生物技术学报英文刊名：Journal of Food Science and Biotechnology年，卷(期)：2012,31(7)本文链接：http:/