植物糖原的提取纯化、结构修饰及应用研究进展

植物糖原是一种从植物的含糖突变籽粒中提取的碳水化合物聚合物,是天然的树枝状葡聚糖纳米颗粒大分子,安全性极高。植物糖原外紧内松的高度分支结构不仅赋予了其高保水性、低黏度、良好的分散稳定性、抗氧化性、抗菌性和成膜性等优异性能,还有优异的负载能力。因此,近年来植物糖原逐渐成为国内外研究的热点之一。然而,到目前为止鲜见关于植物糖原的提取纯化、结构分析和综合利用的报道。因此,本综述重点介绍植物糖原的结构与性质,继而探讨植物糖原的最新提取方法,并详细综述了其在食品领域中的应用,且对未来的研究前景进行了展望,旨在为扩大植物糖原的应用范围提供理论参考。

植物糖原与真菌糖原的精细结构比较分析

植物糖原和真菌糖原存在于植物突变体和真菌细胞中,与其生长发育、代谢途径和应激响应等生理过程紧密相关。该研究通过体积排阻色谱、荧光辅助碳水化合物电泳和透射电子显微镜分别对3种植物糖原和4种真菌糖原的精细结构进行比较分析。研究发现,植物糖原呈现单峰(10~20 nm)的全分子分布,而真菌糖原主要呈现双峰(10~20nm和>40nm)的全分子分布。与植物糖原(4.4~6.9DP)相比,真菌糖原的平均链长(8.7~10.4DP)更高。植物糖原和真菌糖原均呈现花椰菜状,植物糖原以β颗粒(10~20 nm)为主,而真菌糖原则同时存在α颗粒(50~180 nm)和β颗粒。该结果表明真菌拥有可以作为储能物质的大分子糖原,也有能够快速释放能量的小分子糖原;而在突变体植物只存在不稳定的小分子植物糖原。这项研究可以帮助理解植物糖原和真菌糖原在生物学功能上的差异以及在生物演化历程中的进化关系。

玉米植物糖原超声辅助提取工艺优化及其生物活性评价

本文主要探究超声辅助法从甜玉米中提取植物糖原(phytoglycogen,PG)的最佳工艺并对其理化性质和生物活性进行初步评价。该实验以PG的得率为指标,考查固液比、超声功率和超声时间对PG得率的影响,并利用正交试验优化工艺参数。在此基础上,研究了超声辅助法制备得到的PG的理化性能,并开展PG的体外抗氧化、细胞毒性、凋亡以及溶血评价。结果表明:正交试验优化后得到最佳工艺为固液比1:9(g/mL)、超声功率160 W、超声时间80 min,在此条件下实际得率为14.31%±0.38%;表征结果显示超声辅助法获取的PG颗粒尺寸低于传统水提醇沉法;体外抗氧化实验表明PG具有一定的抗氧化能力,尤其是对DPPH自由基更为敏感,在20 mg/mL时清除率达到54.58%±1.39%;生物安全性评价结果显示不同浓度的PG在与小鼠成纤维细胞(3T3)孵育24或48 h后,细胞存活率均高于95%;同时,PG也没有对细胞产生明显的凋亡效应,在最大浓度时,凋亡率低于7%;此外,在共孵育2 h后,PG对红细胞造成的溶血率也远低于国家标准(5%),这些结果证实了PG对正常细胞和红细胞均有良好的生物相容性。总体上,本研究表明超声辅助法有助于提高PG的得率和理化性能,同时,也证实了PG是一种无毒的天然纳米颗粒,在药物或食品因子递送方面具有较大的应用潜力。

纳米植物糖原/壳聚糖复合涂膜鸡蛋保鲜效果研究

研究纳米植物糖原与壳聚糖混合膜对鸡蛋保鲜效果的影响。设置3个组别进行试验,分别是空白组,45℃处理组,植物糖原组,通过感官评定和测定鸡蛋气室高度、蛋黄高度、失水率、哈夫单位、蛋清p H值和鸡蛋总菌数来评价鸡蛋的保鲜效果。结果表明纳米植物糖原涂膜组的鸡蛋的各项指标均优于空白组和45℃处理组;贮藏30 d后植物糖原涂膜保鲜感官评定蛋黄扁平、浓蛋清几乎看不见、系带极细,脱落,测得涂膜组鸡蛋气室高度为4 mm,蛋黄指数为0.66,失水率为3.01%,哈夫单位为72.5,蛋清p H值为7.5,菌落总数为785 cfu/g。

高度支化碳水化合物植物糖原的研究进展

植物糖原是植物su1突变体内存在的一种可溶性的α-D-葡聚糖。由于这些突变体缺乏淀粉脱支酶,导致其在植物胚乳内形成了高度支化的植物糖原纳米颗粒,取代了普通淀粉颗粒的合成。植物糖原是比支链淀粉分支更多、更短,结构更加紧密的球形颗粒。高度支化结构赋予植物糖原相对于淀粉和其他多糖更特殊的性质,可应用于某些独特的领域。通过与支链淀粉对比,对植物糖原的生物合成机理、结构及理化性质等方面的研究进行了全面综述,介绍了植物糖原在应用研究方面的最新进展。

植物糖原负载提高姜黄素的稳定性和生物活性

植物糖原(phytoglycogen,PG)是一种碳水化合物天然纳米粒,以PG为载体负载姜黄素(curcumin,CCM)制备PG-CCM复合物,可显著提高CCM的溶解度。本实验进一步研究PG负载对CCM的稳定性、生物活性及释放的影响,探讨负载前后以及不同复合物中CCM的稳定性和生物活性变化的可能机制。通过制备不同PG质量分数的PG-CCM复合物(1%PG-CCM、3%PG-CCM和5%PG-CCM),使用激光粒度仪测定负载前后纳米粒的粒径和表面电位,分析不同复合物中CCM的负载特征;通过测定紫外光加速光解、不同pH值环境等条件下CCM的保留率,研究复合物中CCM的稳定性;同时,采用总还原力和2,2’-联氮-双-3-乙基苯并噻唑啉-6-磺酸阳离子自由基清除实验研究复合物的抗氧化活性,采用噻唑蓝法检测复合物对MCF-7和A549癌细胞的抑制活性,采用体外实验研究不同复合物在模拟胃、肠液中释放行为。结果表明,CCM负载前后,PG纳米粒的粒径和表面电位无明显变化,分别为70~75 nm、0 mV(pH 7.0)。负载于PG后,CCM的紫外稳定性、抗氧化活性及癌细胞抑制活性均明显增强;生物活性的提高与负载后CCM具有更好的分散性有关。"突释"是PG-CCM复合物中CCM释放的共同特征,CCM在胃液中的释放率高于肠液。PG-CCM复合物制备时使用的PG质量分数极大影响CCM的负载特征、释放规律、稳定性以及生物活性。1%PG-CCM和5%PG-CCM复合物中分布于载体表面的CCM比例分别为37.5%和17.3%。5%PG-CCM复合物的紫外稳定性和酸碱稳定性均显著优于1%PG-CCM复合物。1%PG-CCM复合物在体外模拟胃、肠液中的释放率以及对两种癌细胞的抑制作用均高于5%PG-CCM复合物。两种复合物稳定性、释放特性及生物活性的差异与CCM在PG中的分布状态有关。PG负载可显著改善CCM的稳定性、提高抗氧化活性、保障其癌细胞抑制活性的发挥,提高CCM的生物利用率。综上,该方法可在食品、药品等领域应用。

植物糖原-槲皮素复合物的制备及特征

本实验以植物糖原(phytoglycogen,PG)为载体负载槲皮素(quercetin,Qu),制备PG-Qu复合物,研究PG-Qu复合物对Qu的增溶效果,探讨复合物的抗氧化活性以及对癌细胞的抑制作用,并采用动态激光光散射、透射电子显微镜、傅里叶变换红外光谱、X射线衍射对PG-Qu复合物的粒径、形貌、分子相互作用等结构表征进行了分析。结果表明:PG是Qu的高效载体,形成的PG-Qu复合物显著提高了Qu的表观溶解度(P<0.05),负载效果与PG和Qu质量浓度有关,碱性条件有利于PG对Qu的负载,NaCl和醋酸盐的存在不影响复合物的形成。采用5 mg/mL的PG溶液和6 mg/mL的Qu-乙醇溶液在pH 8、不含磷酸盐的条件下负载,制备了PG-Qu复合物溶液,制备的PG-Qu复合物冻干后复溶至PG质量浓度为50 mg/mL时,Qu的表观溶解度为509.46 μg/mL,负载能力为9.68μg/mg,负载效率为79.88%。与游离Qu相比,PG-Qu复合物的总还原力、羟自由基清除能力以及对癌细胞(MCF-7细胞和A549细胞)增殖的抑制作用均有显著提高;PG和PG-Qu复合物均呈光滑的球形结构,激光粒度仪测定复合物的平均粒径为68~72 nm,且粒度分布均匀;PG负载Qu后Zeta电位由-4.12 mV显著下降至约-10 mV;Qu在PG-Qu复合物中以无定型非晶体的形式存在;氢键是Qu与载体PG发生作用的主要作用力。因此,PG是一种高效的载体,PG-Qu复合物制备简单,可显著提高Qu的表观溶解度、抗氧化活性和癌细胞抑制作用。制备PG-Qu复合物有望成为保障Qu生物学效应、拓宽其在食品工业领域应用的重要途径。

植物糖原负载提高姜黄素溶解度

为提高姜黄素(curcumin,CCM)表观溶解度,以植物糖原(phytoglycogen,PG)为载体负载CCM,制备PG-CCM复合物;分析体系PG质量浓度、CCM质量浓度、pH值以及离子质量浓度对CCM表观溶解度的影响;并采用动态激光光散射法研究复合物的粒径分布,通过透射电镜对复合物的形貌进行观察,通过红外光谱、差示扫描量热分析、荧光光谱研究PG与CCM的相互作用、负载前后CCM的存在状态以及存在微环境的变化。结果表明:PG是CCM的高效载体,形成的PG-CCM复合物显著提高了CCM的表观溶解度。负载效果与PG和CCM质量浓度有关,负载体系对pH值敏感,但低浓度离子对负载无显著影响。当采用10 mg/mL PG、4 mg/mL CCM、pH 7体系时,CCM的表观溶解度为18.68μg/mL。复合物纳米粒的平均粒径为70~75 nm,且粒径分布均匀,呈电中性;载体PG呈现光滑的球形结构,而PG-CCM复合物表现为较大的、不规则的平面片状结构;PG-CCM复合物中的CCM以无定型非晶体结构存在,氢键是CCM与载体PG发生作用的主要作用力,CCM由极性较大的微环境向极性较小的PG作用区域转移。结论:PG是一种高效的载体,PG-CCM复合物制备简单,可显著提高CCM的表观溶解度,有望在食品工业中拓宽CCM的应用。

纳米植物糖原改造壳聚糖膜工艺研究

以壳聚糖为基料,加入纳米植物糖原、甲基纤维素等来改善膜的性能。通过测定膜的透水率、透光率、溶解率、抗菌性,分析膜组分中的各物质对成膜效能的影响。结果表明,在植物糖原纳米保鲜剂中,植物糖原对透水率溶解率、透光率的影响最大。此外,通过正交试验对膜进行优化,得出在60 m L 2%的乙酸水中植物糖原为0.3 g,壳聚糖为0.5 g,氢氧化钙为0.7 g,甲基纤维素为0.9 g时,成膜效能最好,此时,透水率为33.1%,溶解率为3.361%,透光率为12.19%。

阳离子植物糖原的制备及性能研究

以2,3-环氧丙基三甲基氯化铵(GTA)为季铵化试剂,通过季铵化反应赋予超支化葡聚糖植物糖原(PG)阳离子性。通过单因素试验得到优化后的条件为:催化剂氢氧化钠质量分数为0.3%,反应温度为(50±2)℃,反应时间2h,GTA与PG质量比为1.2:1,此时反应产物阳离子植物糖原(PG-GTA)取代度可达到0.294。研究了PG-GTA与洗发水中的表面活性剂相互作用的絮凝情况,结果表明,当洗发水被稀释至5倍时有良好的絮凝效果。在此基础上,研究了添加PG-GTA的洗发水的梳理性能,与不加PG-GTA的洗发水相比,梳理功降低了31.29%。

不同添加剂对海藻酸钠复合膜性能的影响

为改善海藻酸钠膜的性能,分别向其中加入植物糖原、水杨酸、茶多酚、槲皮素、牛至油、大蒜素、肉桂醛与百里香酚,测定复合膜的厚度、色差、含水量等指标,以研究不同添加剂对可食性海藻酸钠复合膜性能的影响。结果表明,不同添加剂对可食性海藻酸钠复合膜性能具有显著影响。其中牛至油的添加有利于降低复合膜厚度、色差、水溶性以及溶胀度,提高复合膜机械性能、抗氧化能力、阻水性能以及抗菌性能。同时植物糖原的加入也有利于提高复合膜的综合性能。通过对复合膜各项性能指标进行综合评定,发现牛至油和植物糖原能综合提高海藻酸钠膜的力学性能、阻水性能和阻氧性能。因此,牛至油/植物糖原/海藻酸复合膜具有最佳性能。

Effects of Plant Growth Regulators on the Contents of Reducing Sugar and Starch in Potato(Solanum tuberosum L.)

[Objective] The aim was to investigate the effects of plant growth regulators on contents of reducing sugar and starch in potato（Solanum tuberosum L.）.[Method]A potato cultivar named ＇Holand-212＇ with three treatments by spraying Diethyl aminoethyl hexanoate（DTA-6）,Uniconazole（S3307）and SOD mimics（SODM）were employed to compare differences of the contents of reducing sugar and starch in potato leaves,stolons and tubers in a field experiment.[Result]DTA-6 treatment could significantly reduce the contents of starch and reducing sugar in potato stolons in the period of 100-110 d after seeding,and it could also reduce the content of reducing sugar in tubers,but there is an opposite result in leaves in the same period,significantly.S3307 could extremely significantly increase the content of starch,and can promote the transfer of starch in stolons,in addition,it also could reduce the content of reducing sugar in tubers,and extremely significantly increase the content of starch in leaves at the 110 d after sowing.Moreover,there is a similar effect between SODM and S3307.[Conclusion]The research results are significant for understanding mechanisms of plant growth regulators and promoting application of plant growth regulator in potato.

Nitrogen Removal Efficiencies for Two Biological Nutrient Removal （BNR） Plants in Thailand： Molasses as an External Carbon Source for Enriched Denitrifying Culture in a BNR Process

Two biological nutrient removal （BNR） wastewater treatment plants （WWTPs） in Thailand were selected for study： the Nonghkaem WWTP and the Suvarnabhumi Airport WWTP. For each site the influents, effluents, and supernatant liquids from anaerobic sludge digesters were analyzed for total Kjeldahl nitrogen （TKN）, total nitrogen （TN）, total chemical oxygen demand （TCOD）, biodegradable chemical oxygen demand （bCOD）, and biochemical oxygen demand （BOD）. Nitrogen removal efficiencies in the Nonghkaem WWTP and the Suvarnabhumi Airport WWTP were evaluated. Inadequate nitrogen removal at the Nonghkaem centralized WWTP was found during the summer period. Influent ratios of bCOD：N at the Nonghkaem plant and the Suvarnabhumi Airport plant were 2.42：1-5.45：1 and 4.1：1-6.5：1, respectively. The efficacy of addition of molasses as a carbon source for enriched denitrifying culture in a BNR process at Nonghkaem was studied. Fluorescent in situ hybridization technique （FISH） was used to identify specific nitrifying bacteria （Nitrosomonas spp., Nitrobacter spp. and Nitrospira spp.）. Nitrospira spp. was the most prevalent species in the aeration tank at the Nonghkaem WWTP. This result from FISH suggests that there were significantly low oxygen and nitrite concentration in the aeration tank at the Nonghkaem WWTP during a period of low nitrogen removal.

水包油型皮克林乳液包埋乳酸链球菌素和肉桂醛的抑菌效应分析

乳酸链球菌素(Nisin)和肉桂醛(Cinnamaldehyde,CA)作为一类天然无毒安全的防腐剂,广泛应用于食品工业的各个方面。利用改良的植物糖原纳米颗粒和中链甘油三酯(Medium-chain triacylglycerol,MCT)制备的一种新型的性能良好并长期稳定的皮克林乳液,用该种皮克林乳剂包埋Nisin和CA的联合物对S.aureus的抑菌效应进行研究。采用棋盘试验法对S.aureus ATCC29213进行体外协同抗菌活性评价,确定Nisin和CA的最佳联合配比。再进行灭菌曲线试验和牛津杯试验,通过灭菌曲线试验和牛津杯试验验证当Nisin 8μg和CA 0.5 mg配比并被皮克林乳剂包埋时具有很强的抑菌效应。