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褐藻胶是一种可溶性膳食纤维,广泛存在于海藻中,是丰富的自然资源。大量研究结果已证明褐藻胶独特的理化特性使它具有抗菌、降血糖、预防肥胖、肿瘤等生理活性。但天然褐藻胶是一种生物大分子,即使在较低浓度下也会形成粘度高,流动性差、难吞咽的胶状体,使它在食品体系中的添加量受到限制,无法满足生理需求水平。因此降低天然褐藻胶的粘度特性,有利于促进褐藻胶作为膳食纤维增补剂应用到食品体系中,充分发挥其生理作用。本课题利用来自实验室保藏需钠弧菌vibrio natriegens SK42.001生产的褐藻胶裂解酶和来源于黑曲霉的纤维素酶,以不同方式降解褐藻胶多糖,获得降解工艺条件,并对分子量参数进行表征,研究了酶解前后不同分子量片段化学结构,糖链构象以及生理活性。首先,利用多角度激光光散射检测器(HPSEC-MALLS-RI)研究褐藻胶裂解酶(ALyase)和纤维素酶(Cellulase)一步法和分步法降解方式下褐藻胶产物分子量参数变化,分析并确定链剪切模型及低分子量褐藻胶降解条件。结果表明Cellulase无法单独作用于褐藻胶。ALyase表现为多次剪切模型和中央剪切模型,ALyase分步降解法(iA)提高了酶利用率。ALyase降解条件:一步法和分步法反应时间分别控制在2 h和5 h内,酶量2.56-10.24 U/g。分步法中进一步探究了ALyase和Cellulase的协同作用,加酶间隔时间为0 min(iACS),30 min(iACM),60 min(iACE)。结果表明ALyase主要作用于M_w≥10~5 g/mol,Cellulase主要作用于10~4-10~5 g/mol。iACE法中产物分散系数(PDI)保持稳定且无限趋近于2,呈现出随机剪切模型。iACS和iACM法中使产物分子量组分增加,PDI值上升至5.14和7.02。其次,对ALyase一步法降解获得的四种片段表观粘度进行测定。采用红外(FT-IR)、核磁共振氢谱(~1H NMR)和脉冲阴离子交换色谱(HPAEC-PAD)进行一级结构表征,结合稀溶液理论、均方回转半径和原子力显微镜(AFM)对糖链构象进行表征。四种片段分别定义为PDA1(2.56 U/g)、PDA2(5.12 U/g)、PDA3(7.68 U/g)和PDA4(10.24U/g)。结果表明:PDA1-4的分子量分别为10.48×10~4 g/mol、6.75×10~4 g/mol、4.81×10~4g/mol和3.99×10~4 g/mol,分子量下降了5-10倍。PDI从1.7增加至2.3。β-D-甘露糖醛酸与α-L-古罗糖醛酸比例(M/G)由0.8上升至1.8。~1H NMR表明褐藻胶裂解酶对古罗糖醛酸匀聚段(poly-G)具有较高的降解特异性。结合稀溶液理论和AFM微观结构表征,PDA1和PDA2以无规卷曲的形态存在于溶液中,PDA3和PDA4以紧密球型和无规卷曲两种形态同时存在于溶液中。最后,通过体外模拟初步探究了PDA的生理活性。结论显示葡萄糖浓度范围为5-200 mmol/L时,PDA3和PDA4葡萄糖吸附能力始终大于未降解褐藻胶(ALG),且PDA4和ALG吸附能力与葡萄糖浓度呈线性关系,斜率分别为2.3和1.4;PDA1和PDA2葡萄糖吸附能力低于ALG。100 mmol/L葡萄糖溶液中,PDA2和PDA4葡萄糖释放延缓指数高于ALG(22%-27%),分别为28%-34%,31%-44%。0.5%-3%的PDA对α-淀粉酶表现出有效抑制(P<0.05)。浓度为3%时PDA对糖化酶表现出抑制作用(P<0.05)。静态流变特性表明PDA都表现为剪切变稀的胀塑性流体,动态流变特性说明PDA-玉米淀粉混合体系中PDA的加入增加了混合体系的弹性,降低了混合体系粘度,有利于改善食品体系流变性能。肠道消化模拟实验显示PDA在浓度0.5%-3%的范围内能减缓食糜的消化速率,减缓葡萄糖的释放量,且随PDA浓度的增加葡萄糖释放量越低,其中主要归因于两点:PDA的加入提高了食糜的粘度,PDA对消化酶的抑制作用。综上所述,PDA具有作为膳食纤维增补剂的潜在应用价值。