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晶态是物质最原始、最稳定的相态,是获得对构象和性质全面认识的基点。当今多糖晶态的研究备受关注,但多糖结构的复杂性、特殊性已成为该领域研究和应用的瓶颈。研究多糖晶态的影响因素,对突破上述瓶颈具有重要价值。本文基于国内课题组对魔芋葡甘聚糖螺旋构象及液晶态研究基础,结合美国普渡大学合作课题组对同步辐射X-射线纤维衍射在多糖晶态结构上的研究手段,研究魔芋葡甘聚糖和小分子对结冷胶类糖晶态的影响。本文尝试采用同步辐射X-射线纤维衍射技术研究不同因素影响下结冷胶类糖晶态特征、晶格的类型,分析了晶体内部分子构象及分子间非共价作用力,同时也对其流变性和热熔稳定性进行研究,旨在为多糖晶态研究提供理论和应用基础,主要研究结果如下:(1)魔芋葡甘聚糖(Konjac Glucomannan,KGM)对结冷胶类糖具有不同的影响。对于定优胶(Diutan gum,DG)和威兰胶(Welan gum,WG)而言KGM分子链可以与结冷胶类糖分子链产生不同的相互作用,KGM与DG和WG具有协同增效作用,体系中分子排列更加紧密而有序,分子螺旋结构发生改变,促进其形成斜方晶系晶体结构,衍射层线明显,从而改善溶胶的流变性:而KGM对高酰基结冷胶(High acyl gellan gum,HAG)和低酰基结冷胶(Low acyl gellan gum,LAG)并没有协同增效作用,反而破坏了它们的晶态,引起溶胶的流变性降低。加热和微波处理之间的区别不大。(2)金属离子对定优胶和威兰胶的影响受金属离子化合价的制约。同步辐射X-射线衍射研究表明,单一金属离子作用后,定优胶和威兰胶由原来的部分结晶转变为三方晶系,晶格参数a=b≠c,其中一价金属离子离子作用下的定优胶三方晶系晶体结构是由三倍单螺旋分子组成,分子间相互作用主要为-COO---M+--W--M+---OOC-和-COO---M+--W--M+---OC-;而在二价金属离子作用下,定优胶和威兰胶的三方晶系晶体结构是由三倍双螺旋分子组成,分子间相互作用主要为-COO---M2+---OOC-和-COO---M2+---OC-:流变结果也表明,一价金属离子并没有明显改善定优胶和威兰胶的流变性,而二价金属离子使定优胶和威兰胶双螺旋之间的相互作用增强,体系的流变性得到明显改善,热熔稳定性增强。(3)维持定优胶和威兰胶晶态稳定的非共价作用力主要是金属键,氢键等为次要作用力。尿素的加入在一定程度上破坏了 DCa和WCa的晶态结构,打断了螺旋分子间的氢键,表现出类晶态,不同浓度尿素对定优胶流变性几乎没有影响,而低浓度的尿素通过配位作用增强威兰胶的流变性。盐酸胍没有引起DCa和WCa晶态完全破坏,而是由三方晶系错位为斜方晶系,验证了金属键是维持DCa和WCa的主要非共价作用力。流变学研究表明盐酸胍可以显著改善DCa和WCa在低温时的凝胶性能,这可能与盐酸胍电解质本质有关。(4)钙离子和KGM共存时对结冷胶类糖晶态的影响具有排斥性。Ca2+的加入使KD和KW由无定型非晶态转变为三方晶系晶态,流变性和热熔性增强;但是KGM使DCa和WCa的晶格变小,流变性变差。KGM和二价金属离子可以促进定优胶和威兰胶晶体的形成和生长,改善它们的流变性和热熔稳定性;但是二者同时存在时,KGM却阻碍了二价金属离子与定优胶和威兰胶之间的作用。