高直链菠萝蜜种子淀粉/香草兰精油超分子体系构建及非共价互作机理研究

The study that the subject compound has strict requirements on the object in the supramolecular system affect the complexation effect between the subject and object, and the choice of the object type has become the focus of the academic circles. In the previous study, the high amylose from jackfruit was found to be significantly different from those of other crops as the subject. However, the mechanism of complex space structure and non-covalent interaction between the host and object in the supramolecular system is not clear. Therefore, this project intends to construct and characterize the supermolecular system of the high amylose from jackfruit (JFSS) and vanilla essential oil (VEO). And it is inferred for wrapped mode between the subject and object. The possibility of molecular recognition was predicted by using the molecular program to simulate the high amylose from jackfruit subject and VEO object. The effect of hydrogen bonding pattern and its effect on molecular structure will be analyzed by using two-dimensional correlation spectra in the supermolecular system of JFSS/VEO. Molecular dynamics simulation was used to analyze molecular function and structural characteristics in the supermolecular system of JFSS/VEO. The non-covalent interaction mechanism will be revealed in the supramolecular compound of JFSS/VEO. This program will provide theoretical reference for the seed starch of jackfruit as a new type of wall material.

超分子体系中主体化合物对客体的严格要求影响主客体的络合效果及客体种类的选择而成为学术界普遍关注的焦点问题。前期研究发现作为主体化合物的高直链菠萝蜜种子淀粉与大宗作物淀粉具有显著差异，但超分子体系中主客体络合的空间结构及非共价相互作用机理不清晰。由此，本项目拟构建和表征高直链菠萝蜜种子淀粉/香草兰精油超分子体系，并推测主客体可能的包结模式。通过分子程序模拟直链菠萝蜜种子淀粉主体、香草兰精油客体，构建超分子体系并预测发生分子识别的可能性；利用二维相关光谱分析高直链菠萝蜜种子淀粉/香草兰精油超分子体系中存在的氢键结合模式及其对分子结构排列的影响；采用分子动力学模拟分析高直链菠萝蜜种子淀粉与香草兰精油主要化合物分子作用的本质及结构特征。揭示高直链菠萝蜜种子淀粉/香草兰精油超分子体系包合物形成的非共价互作机理，为菠萝蜜种子淀粉作为新型包合壁材提供理论参考。

超分子包合体系中主体化合物对客体的严格要求影响主客体的络合效果及客体种类的选择，前期研究发现作为主体化合物的高直链菠萝蜜种子淀粉与大宗作物淀粉具有显著差异，但其包合作用不清晰。因此，本项目以高直链菠萝蜜种子淀粉及香草兰精油作为研究对象，构建和表征高直链菠萝蜜种子淀粉及香草兰精油超分子包合体系，并推测最优的包合模式。研究发现菠萝蜜种子原淀粉、直链、支链淀粉均能与香草兰精油构成包合体系，并通过核磁共振、红外吸收光谱、扫描电镜、X-射线粉末衍射对包合体系进行了性能表征，结果表明三种淀粉均能对香草兰精油进行包合，但原淀粉及直链淀粉包合效果优于支链淀粉。为了进一步分析淀粉与香草兰精油中主要化合物的作用，利用直链淀粉与精油中的主要脂肪酸（亚油酸、油酸、硬脂酸、软脂酸）进行包合体系相互作用研究，研究发现直链淀粉与脂肪酸（亚油酸、油酸、硬脂酸、软脂酸）形成了较好的包合体系，通过红外光谱、核磁共振、XRD分析、扫描电镜、TG分析对包合物进行性能表征，较好的证明了包合物的形成。采用分子对接模拟进一步分析直链淀粉与脂肪酸(油酸、亚油酸、硬脂酸、软脂酸)的主-客体包合模式。结果发现，直链淀粉与四种脂肪酸的对接构象类似，二者的几何中心并没有重叠，分子均处于直链淀粉的空腔中。客体包合物中主-客体结合紧密使能量降低。直链淀粉的空腔对脂肪酸分子均具有较好的空间匹配性。此外，∆Gbind值越低说明主体与客体间的亲和力就越强。其中，直链淀粉与亚油酸具有更强的亲和力。直链淀粉与脂肪酸之间均形成氢键，因此，氢键是驱动直链淀粉与脂肪酸包合物形成的因素之一。研究结果为更好的利用直链菠萝蜜种子淀粉作为精油风味分子的新型包合壁材提供了理论借鉴。