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玉米皮是玉米淀粉产业中的副产品,通常用作饲料、发酵纤维乙醇,但更多是被当作垃圾扔掉。它含有丰富的半纤维素和纤维素等碳水化合物,因此在多糖方面表现出了潜在的商业价值。研究和开发玉米皮多糖对功能性食品甚至药品的开发有重要意义。本课题以玉米皮为原料,首先对其进行挤压膨化预处理,之后用亚临界水法提取粗多糖,然后对其进行分离纯化,最后进行结构表征和体外抗氧化性的研究,以此探究挤压膨化预处理对亚临界水法提取玉米皮多糖的影响。在110℃和180℃的挤压温度下分别对玉米皮进行挤压膨化预处理,然后对预处理前后的玉米皮分别进行电镜扫描(SEM)、热重分析(TG)、X射线衍射分析(XRD)和红外光谱分析(FT-IR)。结果表明挤压膨化预处理破坏了玉米皮的表面物理结构,增加了孔隙率,提高了溶剂和样品的接触面积,改善了玉米皮降解过程中的热稳定性,对玉米皮中半纤维素和非结晶区的纤维素会造成一定程度的影响,使其发生部分降解。综合来看,双螺杆挤压膨化预处理主要改变了玉米皮的物理结构和热化学性质。考察不同提取温度和提取时间对提取玉米皮多糖的影响,使用高效阴离子交换色谱(HPAEC)和FT-IR对玉米皮粗多糖进行初步分析。结果显示,粗多糖得率最大时,未处理玉米皮的提取温度为180℃,提取时间为40min;而经过预处理的玉米皮的提取温度为170℃,提取时间为20min。玉米皮粗多糖中含有葡萄糖、阿拉伯糖、半乳糖、木糖、甘露糖和糖醛酸,其中葡萄糖含量最高,达39.37%~57.67%。相比之下,双螺杆挤压膨化预处理可提高多糖得率,降低提取温度和缩短提取时间。各单糖成分含量的变化说明较高的提取高温和挤压膨化预处理更容易破坏半纤维素的结构,有助于半纤维素的降解。三种玉米皮粗多糖的红外光谱分析结果显示双螺杆挤压膨化预处理对玉米皮粗多糖的结构没有实质性的影响。对三种玉米皮粗多糖分别采用Sevag法脱蛋白、D101型大孔树脂脱色、透析法脱小分子杂质,粗多糖溶液变得澄清透亮,品质得到了提高。经过DEAE-52纤维素柱层析和Sephadex G-50柱层析的分离纯化,三种粗多糖各得到了两个组分,分别命名为CBP-1、CBP-2、110P-CBP-1、110P-CBP-2、180P-CBP-1、180P-CBP-2。各组分在G-50凝胶柱层析的洗脱曲线中都显示出一个洗脱峰,表明它们是单一组分。分别用高效液相色谱(HPLC)和HPAEC测定分子量和单糖组成。结果显示CBP-1、CBP-2、110P-CBP-1、110P-CBP-2、180P-CBP-1、180P-CBP-2的分子量分别为39305Da、6653Da、27008Da、6035Da、13240Da、6058Da。其中CBP-1、110P-CBP-1、180P-CBP-1的分子量依次降低,并且只含有葡萄糖,是一种同多糖和中性多糖。CBP-2、110P-CBP-2、180P-CBP-2含有8.62%~10.87%阿拉伯糖、14.17%~18.00%半乳糖、11.13%~16.58%葡萄糖、42.46%~47.73%木糖和12.41%~18.20%糖醛酸,是一种杂多糖和酸性多糖。结果表明玉米皮经过挤压膨化预处理后,中性多糖的分子量减小,酸性多糖中木糖和糖醛酸的含量升高,葡萄糖含量相对降低。FT-IR和TG表明挤压膨化预处理对玉米皮多糖的基本结构没有显著影响,但会降低中性多糖的热稳定性,提高酸性多糖的热稳定性。核磁共振图谱(NMR)结合其他数据,推测出中性多糖可能是一种存在α-1,4和β-1,4两种糖苷键构型的葡聚糖,酸性多糖可能是一种以β-木糖残基为主链的超分支结构多糖。玉米皮多糖对羟基自由基、DPPH自由基以及超氧阴离子自由基都有一定的清除效果,并且随着多糖浓度的增加,清除率不断增强。在实验条件下,最大清除率分别达到了32.56±0.79%(110P-CBP,1mg/mL)、48.68±0.86%(180P-CBP,1mg/mL)和16.63±0.47%(110P-CBP,1mg/mL)。挤压膨化预处理使玉米皮粗多糖的抗氧化能力得到了不同程度提高,但纯化多糖组分的抗氧化能力有所下降。