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阿拉伯木聚糖(AX)是谷物中含量最为丰富的非淀粉多糖,阿魏酰基是AX重要的功能基团,与其氧化凝胶性能密切相关。然而,常规提取方法(水提法、碱提法)限制了阿魏酰AX的制备和性能。近期研究表明,亚临界水在阿魏酰AX提取上具有较大的潜力,但其对阿魏酰AX的氧化凝胶性能的作用尚不明确,这限制了阿魏酰AX的制备及其凝胶性能的发挥。因此,明确亚临界水提取阿魏酰AX的机理,阐明亚临界水条件、AX结构和氧化交联性能的内在联系具有重要意义。本文以麦麸阿魏酰AX提取为例,明确了AX在亚临界水中的迁移和结构转变规律,系统解析了亚临界水对AX结构和氧化交联行为的调控机制,在此基础上探究了阿魏酰AX水凝胶的不同制备策略及性能。阿魏酰AX亚临界水提法的建立及麦麸物质迁移规律。考察了亚临界水温度(120~180℃)、pH(4~10)、提取时间(10~180 min)、循环次数(1~3次)对提取的影响,并与水提法、碱提法对比分析。结果表明,亚临界水对麦麸不同组分选择性顺序为蛋白、AX、纤维素和木质素。在较高提取温度(180℃)、酸性条件(pH 4)或长时间提取(120min)时,AX的含量较高(50%~60%)。亚临界水提取AX的A/X值(0.5~0.6)介于水提AX(WEAX)(0.4)和碱提AX(0.7)之间。与碱提法相比,亚临界水提法能有效保留AX的阿魏酰基(13~15 mg/g AX)。与WEAX相比,亚临界水提取AX含有更高的阿魏酸二聚体(DFA),这表明它来自细胞壁交联组分。对亚临界水提法残渣的结构表征分析发现,长时间的亚临界水处理(>120 min)使残渣微观结构发生明显破坏,大量半纤维素的脱除(68%)促进其被纤维素酶水解,水解率达到90%。不同条件亚临界水对AX的提取率范围为1%~35%,而WEAX提取率为9%。对提取过程的质量衡算表明,亚临界水提法会导致一定量的木糖(<20%)、阿拉伯糖(<55%)和酚酸(30%~40%)的水解损失。综合来看,亚临界水作用机制涉及到侧链α-糖苷键和主链β-糖苷键的水解、8-5-DFA的清除、氢键的断裂多靶点共同作用,从而将细胞壁交联AX释放出来。亚临界水提取AX的结构特征与氧化交联行为分析。亚临界水可造成AX不同程度的解聚,可制备出不同分子量的AX(2~60×104 g/mol)。其中,温和的中性或弱碱性亚临界水条件(160℃,10 min,pH 7~10)得到的AX分子量(4~5×105 g/mol)超过了WEAX分子量(2×105 g/mol),仅略低于碱提AX分子量(>7.0×105 g/mol)。亚临界水提取AX的糖苷键连接模式与WEAX相似,主链以O-3和O-2,3取代为主,且O-2,3取代基对亚临界水解作用更敏感。利用漆酶/O2诱导AX氧化交联,动态流变分析显示不同亚临界水条件所得AX的氧化凝胶性能差异显著。温和条件(120~160℃,10min,pH 7~10)所得AX凝胶性能最强,其2%凝胶强度ΔG’(80~180 Pa)远大于WEAX(8 Pa)。而剧烈条件(160℃~180℃,10~120 min,pH 4~7)所得AX凝胶性能较差(2%凝胶ΔG’为0.5~7 Pa)。此外,碱提AX无法氧化交联。AX经氧化交联后,阿魏酸减少了50%~80%,并伴随着大量8-5-DFA的生成。AX氧化交联的两个必要条件是阿魏酸含量和分子量,AX氧化交联性能与其阿魏酰基含量、分子量均呈极强的正相关性(r>0.8)。当AX的阿魏酰基达到8 mg/g AX,重均分子量超过105 g/mol时可获得理想的凝胶性能(2%凝胶ΔG’>10 Pa)。亚临界水提法可制备出满足上述条件的AX,具备优异的凝胶性能。此外,亚临界水对AX分子量的可控性好,可作为凝胶结构的调控手段。不同分子量AX共混对氧化交联的影响。以160℃,10 min,pH 7和4依次从麦麸提取高分子量的HAX和低分子量的LAX,提取率分别为7.65%和16.22%,总提取率达到24%。HAX和LAX的分子量分别为2.5×105和6.2×104 g/mol。在溶液中两者均为线团球形构象,但HAX线团更松散,在无离子影响时更加伸展。对溶液流变分析显示,HAX和LAX的临界交叠浓度范围分别为1%~2%和4%~6%,两者均表现出剪切变稀行为。经过氧化交联分析可知,HAX和LAX的最低凝胶浓度分别为0.5%和4%,HAX的凝胶性能远强于LAX,但是高浓度LAX凝胶拥有更好的热稳定性(<75℃)。将两者进行共混凝胶发现,低浓度的HAX(0.5%~1%)与较高浓度的LAX(4%~8%)组合表现出协同作用,增强了凝胶强度。HAX、LAX及其混合溶液经氧化交联均形成了分子量相似的交联体(106~108 g/mol)。增大凝胶浓度和强度更容易抑制HAX的交联,表现为DFA含量降低。在交联过程中,AX线团先迅速聚集形成可溶性交联体,随着体系黏度升高,交联体之间进一步形成凝胶网络。在共混凝胶中,HAX通过增强共混交联体强度,表现出与LAX的协同作用。采用四种方法分析了HAX、LAX及其凝胶的抗氧化性能,结果显示,HAX和LAX的抗氧化性(ORAC值45和60μM TE)优于WEAX和碱提取AX(ORAC值约27μM TE)。但是氧化交联后抗氧化性下降。HAX-LAX共混凝胶的抗氧化性(23~47μM TE)比单一的HAX凝胶更好(8~15μM TE)。AX-溶菌酶共混凝胶的制备和性能表征。在pH 5.5(氧化交联pH)溶液中,HAX带负电荷(-10.35 m V),溶菌酶带正电(4.29 m V),两者之间可通过静电吸引作用结合起来。将两者共混氧化交联发现,高浓度(3%~4%)HAX中加入一定比例的溶菌酶(0.1%~1%)显著提高了共混凝胶的强度(<65%)。两者共混交联体的分子量(107 g/mol)比HAX交联体(5×106 g/mol)略大,构象更加松散。具有显著增强效应的共混凝胶中的8-5-DFA含量比同浓度的HAX单一凝胶更高,说明溶菌酶促进了HAX的交联。由此推测,溶菌酶吸附在HAX线团中,屏蔽了局部电荷并通过静电作用拉近了相邻链段的距离,从而促进了交联。溶菌酶的氧自由基吸收能力(ORAC值46μM TE)和亚铁离子螯合能力(螯合率98%)较强,与HAX结合后部分抗氧化基团被掩蔽,导致共混凝胶的ORAC值(13~20μM TE)和亚铁离子螯合率(40%~50%)比HAX单一凝胶略低。而溶菌酶在共混凝胶中能够充分发挥其活力。