黑木耳多糖的超声波改性研究

李公斌

摘要：特定条件下，不同的时间对黑木耳多糖进行作用，研究黑木耳多糖经超声波辐射降解后的变化，结果表明，黑木耳多糖经超声波辐射降解后，随时间的增加，黏度逐步降低、溶解性增加，葡萄糖醛酸含量基本保持不变。

关键词：黑木耳多糖;超声波;改性

天然多糖分子量很大，几十万到几百万不等，造成粘度高、溶解度低等，把较高分子量的多糖降解成适宜的，较低分子量的多糖片段或寡糖，能显著提高其活性。目前，多糖降解的方法主要有化学降解、酶降解和超声波降解等。

超声波广泛应用于对多种生物大分子（如DNA、葡聚糖等）进行结构修饰。低频（1MHz）、高强度（3W/cm2）的超声波主要是通过增加质点震动能量来切断生物大分子中的某些化学键，从而降低分子量，增加水溶性，提高生物学活性。经过超声波降解后的多糖分子量分布具有一定的规律性，即不管处理前多糖的分子量分布如何，产物的分子量总分布在较窄的范围内，且超声降解不会引起多糖空间构象发生变化。

超声波降解的速率受以下因素的影响： 母体分子量、浓度、体积、超声辐照时间和反应温度等，Chen等[1]认为，相对分子量越高或浓度越低，则降解速度越快。此外，增大超声波的强度、降低环境温度、施加外压或在外加气体存在条件下均可导致降解速度提高。

黑木耳多糖的分子修饰及修饰后生物活性研究的不多，李翔等[2]用超声波辐射降解黑木耳酸性杂多糖后，其相对分子质量和相对分子质量分散度指数均随时间增加而降低，超声波辐射不影响该多糖的糖醛酸含量。认为可采用超声波辐射方法制备系列不同相对分子质量的酸性杂多糖。

本文主要研究研究黑木耳多糖（AAP）在超声波辐射降解前后性质（动力黏度、溶解性、葡萄糖醛酸等），为以后研究其功能奠定基础。

1 材料与方法

1.1试剂

1.2仪器

2试验方法

2.1黑木耳多糖的超声波改性方法

将黑木耳多糖配制成1%的水溶液，冰箱中预冷后，在超声波细胞粉碎机中进行降解，条件为：20MHz，500W;间隙时间1s，超声时间1s，保护温度为50℃，作用不同时间。超声波工作结束后，浓缩、冷冻干燥，得不同分子量的黑木耳多糖。

2.2葡萄糖醛酸的测定方法

己糖醛酸比色测定法测定多糖中的葡萄糖醛酸含量。

⑴标准曲线的制作

精密量取葡萄糖醛酸标准溶液0.00mL，0.05mL，0.10mL，0.15mL，0.20mL，0.25mL于带塞试管中，用蒸馏水补加至0.25mL。在冰水浴中预冷后加入1.5mL四硼酸钠硫酸试液。振荡混合，在沸腾水浴中加热5min。以冰浴冷却至室温后，以微量加样器加25μL间羟联苯试液。摇匀后，在520nm处测定光吸收，以“0”管作空白对照，绘制标准曲线。

⑵样品测定

吸取样品溶液（相当于4～12μg己糖醛酸），余操作同标准曲线制作。

回归方程为：

y=0.0383x-0.0072 R2=0.9992

其中：y是样品在520nm处的吸光度，x是待测液浓度（μg/mL）

葡萄糖醛酸的含量=测量浓度×稀释倍数×溶液体积

2.3黏度测定

将降解前后的AAP配制成1%的水溶液，25℃水浴中至恒温，黏度计测定其黏度。

3结论与讨论

3.1超声波改性黑木耳多糖的性质

黑木耳多糖经超声波辐射降解后，随时间的增加，溶液逐步变得澄清，黏度变小。冷冻干燥后，进行水溶解，发现随超声波辐射降解时间的增加，黑木耳多糖由难溶逐渐变得易溶。

黑木耳多糖经超声波辐射降解后的紫外吸收图谱几乎完全重合，也未出现增色效应，说明结构基本没有变化。

3.2不同时间超声波辐射对黑木耳多糖糖醛酸含量的影响

由图2可知，黑木耳多糖经不同时间的超声波辐射改性后，黑木耳多糖的葡萄糖醛酸的含量随改性时间的不同，而出现波动，从超声波改性前的7.40%到改性60min的7.44%及70min的6.93%，说明其葡萄糖醛酸含量几乎不变，超声波辐射降解未引起糖醛酸的破坏。

3.3超声波改性对黑木耳多糖黏度的影响

由图3可知，黑木耳多糖1%的水溶液的动力黏度为11.02mpa·s，经不同时间的超声波辐射改性后，其黏度逐渐下降，到40min时，已下降了59.44%，之后降速缓慢。

制备超声波辐射降解时间为20min、40min、60min的三种降解多糖，分别命名为AAP-US1、AAP-US2、AAP-US3做进一步研究。

3.4讨论

超声波是一种20KHz以上的高频机械波，它在溶液体系中产生的声空化过程一液体中空腔的形成、振荡、生长、收缩至崩溃，是集中声场能量并瞬间释放的过程。空化泡崩溃时，在极短的时间和在空化泡周围的极小空间内，可产生5000K以上的高温和大约50Mpa的高压，温度变化率可高达109K/s，并伴有强烈的冲击。超声波辐射无论辐射时间长短，解聚分子量有个低限;而且，解聚物具有相当窄的分子量分布，即使原多糖具有较宽的分子量分布。

超声波也可引起多糖解聚裂褶菌多糖经控制性超声波处理，部分解聚，分子量降低，同时粘度下降，但基本重复结构不变，而且保持了原有活性。

李翔等[2]用超声波辐射降解黑木耳酸性杂多糖后，其相对分子质量和相对分子质量分散度指数均随时间增加而降低，超声波辐射不影响该多糖的糖醛酸含量。认为可采用超声波辐射方法制备系列不同相对分子质量的酸性杂多糖。并且认为，超声波辐射更容易打断相对分子质量较大的链，随相对分子质量的降低被打断的可能性变小;相对分子质量的降低是逐步进行的，不会存在大量過高或过低的相对分子质量的碎片。

4小结

⑴黑木耳多糖经超声波辐射降解后，随时间的增加，黏度逐步降低、溶解性增加，葡萄糖醛酸含量基本保持不变。

⑵黑木耳多糖经超声波辐射20min、40min、60min后，制备了三种多糖AAP-US1、AAP-US2、AAP-US3。

参考文献

[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，张俐娜.黑木耳酸性杂多糖的超声波辐射降解.应用化学，1996，13（1）：98～100