论文部分内容阅读
中性多糖溶胶-凝胶体系中，除氢键作用外，评估其它次级相互作用的角色和贡献，是糖化学研究必须回答的基本科学问题。脱乙酰魔芋葡甘聚糖（DeacetylatedKonjac Glucomannan，d-KGM）在自卷、簇集及溶胶-凝胶相转变中的驱动力及维系力的本质，至今仍是魔芋科学中悬而未决的难题。为价格逐年趋高的魔芋找到针对其优势的高值利用途径，亦是产业升级的必然要求。本研究利用采用粘度法、TPA分析初步探讨从极稀至浓溶液的浓度范围内，d-KGM发生自卷、簇集及凝胶中疏水作用存在的可能性；并利用光谱探针刚果红的荧光光谱、CD、UV-Vis等对其进一步讨论。研究着重利用芘荧光探针技术，结合AFM在纳米尺度上的图像分析，对疏水相互作用存在性进行了确证和粗略度量。最后尝试将d-KGM用于生物分离的凝胶电泳基质组成物，以探索疏水作用对生物分离的可能影响，亦为发展一种低成本、低电内渗、高效率的新型凝胶基质奠定基础。主要研究结果如下：1、NaCl、CaCl2、Na2SO4、NaNO3溶液浓度增加，d-KGM分子尺寸的减小，减小幅度Cl->SO42->NO3-、Ca2+>Na+;低浓度的尿素因可破坏少量氢键而特性粘度略增，但高浓度时反而迅速降低，表明自卷并非仅为氢键作用加强所致;极稀浓度的SDS使d-KGM表观分子尺寸显著增加，提示d-KGM自卷体中可能存在疏水微区并与SDS的疏水端发生共簇集。2、尿素因氢键开裂作用使凝胶体的硬度急剧下降，而凝胶体的弹性和内聚性几无变化，表明维系凝胶整体网络结构（硬结构）的，还有另一种较强作用力；添加低于0．08 mol／L SDS的d-KGM凝胶，其硬度、弹性、内聚性、回复力均有所上升，提示SDS可能参与硬结构中疏水微区的形成，加强了疏水作用。温度提高可显著提高凝胶硬度、内聚性等，并在约65℃达到高点，证实维系凝胶的主要作用力肯定不是氢键作用，其表现类似于蛋白质的疏水作用的理论。3、KGM与d-KGM的动态接触浓度（Cs）分别为0．55gm和0．65g／L，临界接触浓度（Ce）分别为5．60g／L和4．50g／L。CD和荧光光谱分析表明脱乙酰导致KGM分子非对称立体构象的加强和分子结构从无序到部分有序的显著构象转变；UV-Vis表明d-KGM的有序结构与螺旋结构显著不同，再次提示疏水作用存在的可能性。4、添加了芘探针的d-KGM极稀及亚浓溶液中，I1/I3随d-KGM浓度增加而下降，确证了疏水相互作用的存在，但由于d-KGM缺少疏水基团，疏水相互作用较弱，I1／I3降幅较小。Na2SO4可被认为是d-KGM的解簇剂，NaCl和NaNO3则可认为是促簇剂；浓度大于1．00 mol／L的尿素，减弱了d-KGM分子间的疏水相互作用，SDS与d-KGM分子间存在着较强共簇集作用，促进d-KGM疏水微区更多生成。5、AFM图像表明，完全脱乙酰后KGM强烈的自卷曲，形成了稳定的圆锥状结构；芘探针存在于圆锥状d-KGM的顶部，分子间疏水作用促进了芘探针的增溶；添加尿素后，d-KGM分子无规则堆积但仍有相当部分维持了其球状构象，表明低浓度的尿素并不影响疏水相互作用;SDS则可与d-KGM形成了规律排列的复合体，聚集体仍是由球状分子，但尺寸更大，高度4-5nm，估计为SDS与d-KGM疏水缔合的体现。6、d-KGM的加入使AG凝胶的电内渗值明显降低，添加0．75％的d-KGM时已经近似为零，凝胶电泳后均一性亦较纯AG凝胶亦有极大改善；不同分子量DNA的扩散系数因d-KGM的加入，混合凝胶扩散系数增幅变小，但混合凝胶的扩散系数与AG扩散系数表现为不同的规律：添加d-KGM后凝胶基质迁移率斜率大大上升，DNA电泳较短时间即能获得高分辨率清晰图像，同时分辨率更高，但分辨率的变化也与d-KGM量的关系不显著，说明DNA在d-KGM凝胶中分离机制与AG不同，因疏水相互作用表现出一定的特异性。