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O-羧甲基壳聚糖(O-CMCS)是一种水溶性的壳聚糖衍生物,具有出色的粘度、无毒性、生物相容性和生物可降解性,在食品工程领域具有很好的应用前景。但O-CMCS的生物活性较低,因此有必要对其进行结构改性以扩大其在食品领域的应用范围。本论文以抗坏血酸/过氧化氢(AA/H2O2)氧化还原对作为自由基引发剂,将没食子酸(GA)接枝到O-CMCS上,合成羧甲基壳聚糖-没食子酸接枝共聚物(GA-g-CMCS),并主要对接枝共聚物的结构特征、抗氧化活性、体外模拟消化及发酵特性进行系统研究。研究结果对于改善O-CMCS的生物活性并拓宽其在功能食品领域的应用具有重要的意义。(1)通过自由基介导的方法合成GA-g-CMCS,并利用多种仪器分析方法对GA-g-CMCS的结构特征和理化特性进行分析。Folin-Ciocalteu 比色法的结果显示,GA-g-CMCS的接枝率为60.8 mg GAE/g。GA-g-CMCS仅在薄层色谱硅胶板的起始线处呈现一黄色斑点且没有发生迁移,说明样品中不含有游离的没食子酸;GA-g-CMCS的傅立叶变换红外光谱在1640 cm-1处出现一个新的吸收峰,对应于酰胺键的C=O伸缩振动,说明GA主要是通过酰胺键接枝到O-CMCS上的;GA-g-CMCS的核磁共振氢谱在7.1 ppm处呈现一新的质子峰,对应于GA的苯基质子信号。X射线衍射图谱显示GA-g-CMCS呈无定形状态;扫描电子显微镜的观察结果进一步显示,GA-g-CMCS呈现圆形、片状和杆状等多种形态。研究结果表明,GA已成功地接枝到了 O-CMCS上。(2)采用体外和细胞试验评价GA-g-CMCS的抗氧化活性。体外试验的结果表明,通过接枝GA可显著提高O-CMCS对1,1-二苯基-2-三硝基苯肼自由基的清除活性以及还原能力。细胞试验的结果进一步表明,GA-g-CMCS在25-400 μg/mL的浓度内对小鼠巨噬细胞RAW264.7无毒性作用;同时,GA-g-CMCS对过氧化氢(H2O2)诱导的RAW264.7细胞氧化损伤具有保护作用。与H2O2单独处理的模型组细胞相比,经100、200和400μg/mL的GA-g-CMCS预处理的细胞具有较强的细胞存活率,较低的细胞凋亡率和细胞内活性氧的产生量,以及较高的细胞膜完整性和细胞内抗氧化酶(超氧化物歧化酶、过氧化氢酶、谷胱甘肽过氧化物酶)活性。研究结果表明,GA-g-CMCS可以作为一种新型的抗氧化剂。(3)通过模拟人体消化系统,研究了唾液、胃液和小肠液对GA-g-CMCS的消化作用。结果表明,经消化后O-CMCS的平均分子量显著降低,而GA-g-CMCS的平均分子量未发生明显变化;薄层色谱进一步证明GA-g-CMCS经消化后未释放出接枝的GA基团。扫描电子显微镜的观察结果显示O-CMCS的形态发生了显著变化,由表面光滑的片状降解为不规则的碎片,而GA-g-CMCS的形态几乎未发生变化。利用Illumina二代测序技术对肠道菌群进行高通量测序,研究GA-g-CMCS经体外发酵后对肠道菌群的影响。结果表明,GA-g-CMCS能够提高肠道菌群的多样性,在门水平上能显著增加厚壁菌门(Firmicutes)和拟杆菌门(Bacteroides)的丰度,并抑制梭杆菌门(Fusobacteria)的丰度;在属水平上能促进Subdoligranulum、布劳特氏菌属(Blautia)和拟杆菌属(Bacteroides)的生长,显著抑制梭杆菌属(Fusobacterium)的生长,并促进短链脂肪酸的产生。研究结果表明,GA-g-CMCS具有一定的肠道菌群调节功能。