芭蕉芋残渣中抗氧化酚类功能因子及其酸溶性果胶构象探讨

芭蕉芋为主产于我国西南部贫困地区的一种淀粉来源低碳农业产品，提取淀粉后产生大量废渣，严重污染当地环境。本课题拟对芭蕉芋提取淀粉后残渣进行应用基础研究，分两部分进行。对酚类部分，以ORAC法（Oxygen radical absorbance capacity）为活性筛选模型，从芭蕉芋残渣中跟踪分离抗氧化功能因子，运用现代分析手段和化学方法鉴定平面结构和空间构型。对酸性果胶部分，运用2D-NMR等传统分析方法进一步鉴定已得单体组分的空间构型，并将原子力显微镜（AFM）和部分酸水解及单糖分析相结合鉴定芭蕉芋残渣中酸溶性果胶及其单体组分的分子构象，然后将两种方法鉴定的单体组分结构相比较， 验证改进果胶模型，建立AFM测定果胶构象的新方法。本研究将发现芭蕉芋残渣中的抗氧化功能因子，揭示其主成分酸溶性果胶构象，完善果胶模型，并开拓测定果胶构象的新方法，为其回收利用和解决环境污染打下良好科学基础。

项目针对主产于我国西南部贫困山区的芭蕉芋提取淀粉后剩余残渣的浪费和污染问题，从中发现高附加值的抗氧化酚类成分和果胶等功能物质。. 在酚类部分，建立了抗氧化ORAC筛选模型，采用单因素设计和响应面法从芭蕉芋残渣中提取得到了总酚类化合物，对总酚提取物进行了基本鉴定，得知其主要由苯甲酸和肉桂酸衍生物组成。以ORAC为活性筛选模型，对抗氧化活性部位进行了跟踪分离，得到了11个单体化合物，并运用现代光谱技术对单体化合物的结构进行了鉴定，确定了1个新化合物，即4-(3-(3,4-二羟基苯)丙烯酰基)-6-羟基-1-甲氧基-1,2,3,4-四氢奈-2-羧酸，和10个已知化合物的结构，即迷迭香酸、丹参酸B、阿魏酸、咖啡酸、1-咖啡酸、3-咖啡酸、4-咖啡酸、5-咖啡酸、水杨酸和没食子酸。. 在果胶部分，提取分离得到水溶性果胶、螯合性果胶、酸溶性果胶和碱溶性果胶，进行了温和水解，得到单糖水解的难易程度和减少速率，表征了形貌特征，运用AFM结合部分酸水解及单糖分析研究了果胶的分支状况和分子量分布并推测了结构，与传统分析手段鉴定得到的结果进行了比较，完善了果胶模型，即中性糖和同聚半乳聚糖侧链与鼠李糖半乳聚糖聚糖主链相结合，建立了单糖分析辅助的AFM鉴定果胶构象的新方法，研究了果胶对胃蛋白酶和胰蛋白酶消化β-乳球蛋白的影响及脂肪酶消化三丁酸甘油酯的影响。. 此外，从芭蕉芋残渣中提取得到果胶/纤维素复合物，表征了热力学特征，评价了体外生理学活性；采用6种方法制备得到可溶性膳食纤维，鉴定了单糖组成、金属离子含量、结构特征、分子量分布和色泽等；运用普通湿热法和微波湿热法制备得到淀粉/果胶复合物，以三偏磷酸钠为交联剂制备得到淀粉/可溶性膳食纤维复合物，分析了晶体特征，研究了对α-淀粉酶、β-淀粉酶、葡萄糖苷酶、淀粉葡萄糖苷酶和胰酶等关键碳水化合物消化酶水解的抵抗。. 总之，本项目对芭蕉芋残渣进行了深入的基础研究，从中发现鉴定了高价值的酚类化合物、果胶和可溶性膳食纤维，制备得到淀粉/果胶和淀粉/可溶性膳食纤维复合物，为芭蕉芋残渣的回收利用提供了科学依据。. 在项目的资助下，发表了17篇期刊论文，其中17篇被SCI收录，12篇被EI收录；申报发明专利9项，授权6项；招收（包括联合培养和协助培养）硕士研究生9人（毕业2人），协助培养博士研究生1人。