黑木耳多糖的超聲波改性研究

李公斌

摘要：特定條件下，不同的時間對黑木耳多糖進行作用，研究黑木耳多糖經超聲波輻射降解后的變化，結果表明，黑木耳多糖經超聲波輻射降解后，隨時間的增加，黏度逐步降低、溶解性增加，葡萄糖醛酸含量基本保持不變。

關鍵詞：黑木耳多糖;超聲波;改性

天然多糖分子量很大，幾十萬到幾百萬不等，造成粘度高、溶解度低等，把較高分子量的多糖降解成適宜的，較低分子量的多糖片段或寡糖，能顯著提高其活性。目前，多糖降解的方法主要有化學降解、酶降解和超聲波降解等。

超聲波廣泛應用于對多種生物大分子（如DNA、葡聚糖等）進行結構修飾。低頻（1MHz）、高強度（3W/cm2）的超聲波主要是通過增加質點震動能量來切斷生物大分子中的某些化學鍵，從而降低分子量，增加水溶性，提高生物學活性。經過超聲波降解后的多糖分子量分布具有一定的規律性，即不管處理前多糖的分子量分布如何，產物的分子量總分布在較窄的范圍內，且超聲降解不會引起多糖空間構象發生變化。

超聲波降解的速率受以下因素的影響： 母體分子量、濃度、體積、超聲輻照時間和反應溫度等，Chen等[1]認為，相對分子量越高或濃度越低，則降解速度越快。此外，增大超聲波的強度、降低環境溫度、施加外壓或在外加氣體存在條件下均可導致降解速度提高。

黑木耳多糖的分子修飾及修飾后生物活性研究的不多，李翔等[2]用超聲波輻射降解黑木耳酸性雜多糖后，其相對分子質量和相對分子質量分散度指數均隨時間增加而降低，超聲波輻射不影響該多糖的糖醛酸含量。認為可采用超聲波輻射方法制備系列不同相對分子質量的酸性雜多糖。

本文主要研究研究黑木耳多糖（AAP）在超聲波輻射降解前后性質（動力黏度、溶解性、葡萄糖醛酸等），為以后研究其功能奠定基礎。

1 材料與方法

1.1試劑

1.2儀器

2試驗方法

2.1黑木耳多糖的超聲波改性方法

將黑木耳多糖配制成1%的水溶液，冰箱中預冷后，在超聲波細胞粉碎機中進行降解，條件為：20MHz，500W;間隙時間1s，超聲時間1s，保護溫度為50℃，作用不同時間。超聲波工作結束后，濃縮、冷凍干燥，得不同分子量的黑木耳多糖。

2.2葡萄糖醛酸的測定方法

己糖醛酸比色測定法測定多糖中的葡萄糖醛酸含量。

⑴標準曲線的制作

精密量取葡萄糖醛酸標準溶液0.00mL，0.05mL，0.10mL，0.15mL，0.20mL，0.25mL于帶塞試管中，用蒸餾水補加至0.25mL。在冰水浴中預冷后加入1.5mL四硼酸鈉硫酸試液。振蕩混合，在沸騰水浴中加熱5min。以冰浴冷卻至室溫后，以微量加樣器加25μL間羥聯苯試液。搖勻后，在520nm處測定光吸收，以“0”管作空白對照，繪制標準曲線。

⑵樣品測定

吸取樣品溶液（相當于4～12μg己糖醛酸），余操作同標準曲線制作。

回歸方程為：

y=0.0383x-0.0072 R2=0.9992

其中：y是樣品在520nm處的吸光度，x是待測液濃度（μg/mL）

葡萄糖醛酸的含量=測量濃度×稀釋倍數×溶液體積

2.3黏度測定

將降解前后的AAP配制成1%的水溶液，25℃水浴中至恒溫，黏度計測定其黏度。

3結論與討論

3.1超聲波改性黑木耳多糖的性質

黑木耳多糖經超聲波輻射降解后，隨時間的增加，溶液逐步變得澄清，黏度變小。冷凍干燥后，進行水溶解，發現隨超聲波輻射降解時間的增加，黑木耳多糖由難溶逐漸變得易溶。

黑木耳多糖經超聲波輻射降解后的紫外吸收圖譜幾乎完全重合，也未出現增色效應，說明結構基本沒有變化。

3.2不同時間超聲波輻射對黑木耳多糖糖醛酸含量的影響

由圖2可知，黑木耳多糖經不同時間的超聲波輻射改性后，黑木耳多糖的葡萄糖醛酸的含量隨改性時間的不同，而出現波動，從超聲波改性前的7.40%到改性60min的7.44%及70min的6.93%，說明其葡萄糖醛酸含量幾乎不變，超聲波輻射降解未引起糖醛酸的破壞。

3.3超聲波改性對黑木耳多糖黏度的影響

由圖3可知，黑木耳多糖1%的水溶液的動力黏度為11.02mpa·s，經不同時間的超聲波輻射改性后，其黏度逐漸下降，到40min時，已下降了59.44%，之后降速緩慢。

制備超聲波輻射降解時間為20min、40min、60min的三種降解多糖，分別命名為AAP-US1、AAP-US2、AAP-US3做進一步研究。

3.4討論

超聲波是一種20KHz以上的高頻機械波，它在溶液體系中產生的聲空化過程一液體中空腔的形成、振蕩、生長、收縮至崩潰，是集中聲場能量并瞬間釋放的過程。空化泡崩潰時，在極短的時間和在空化泡周圍的極小空間內，可產生5000K以上的高溫和大約50Mpa的高壓，溫度變化率可高達109K/s，并伴有強烈的沖擊。超聲波輻射無論輻射時間長短，解聚分子量有個低限;而且，解聚物具有相當窄的分子量分布，即使原多糖具有較寬的分子量分布。

超聲波也可引起多糖解聚裂褶菌多糖經控制性超聲波處理，部分解聚，分子量降低，同時粘度下降，但基本重復結構不變，而且保持了原有活性。

李翔等[2]用超聲波輻射降解黑木耳酸性雜多糖后，其相對分子質量和相對分子質量分散度指數均隨時間增加而降低，超聲波輻射不影響該多糖的糖醛酸含量。認為可采用超聲波輻射方法制備系列不同相對分子質量的酸性雜多糖。并且認為，超聲波輻射更容易打斷相對分子質量較大的鏈，隨相對分子質量的降低被打斷的可能性變小;相對分子質量的降低是逐步進行的，不會存在大量過高或過低的相對分子質量的碎片。

4小結

⑴黑木耳多糖經超聲波輻射降解后，隨時間的增加，黏度逐步降低、溶解性增加，葡萄糖醛酸含量基本保持不變。

⑵黑木耳多糖經超聲波輻射20min、40min、60min后，制備了三種多糖AAP-US1、AAP-US2、AAP-US3。

參考文獻

[1]Chen RH， Chang JR， Shyur JS. Effects of ultrasonic conditions and storage in acidic solut- ions on changes in molecular w eight and polydispersity of treated ch itosan. Carbohydr Res， 1997， 299： 287～294.

[2]李翔，張俐娜.黑木耳酸性雜多糖的超聲波輻射降解.應用化學，1996，13（1）：98～100