壳寡糖-羟基吡啶酮缀合物的制备、生物活性及其在虾保鲜中的应用

来源 :浙江工商大学 | 被引量 : 1次 | 上传用户:ting1991
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南美白对虾因味道鲜美,营养丰富,深受消费者的青睐。由于其高蛋白和高水分的特点,容易受到微生物的污染和多酚氧化酶的催化氧化,发生腐败和黑变,从而影响虾的商业价值。壳寡糖作为一种碱性氨基寡糖,具有抗菌、抗氧化、高安全性、生物相容性和可生物降解性等优点,已经被广泛应用。但是与传统的食品保鲜剂相比,壳寡糖的抗氧化、抑菌等活性较低,限制了其在食品行业中的应用。化学修饰是提高壳寡糖生物活性的最有效方式之一,本文在壳寡糖链上引入羟基吡啶酮基团,成功制备了两种壳寡糖-羟基吡啶酮缀合物COS-HPO1和COS-HPO2,测定了缀合物的抗氧化活性、酪氨酸酶抑制活性和抑菌活性,并进一步探究了活性较好的缀合物(COS-HPO2)对腐败希瓦氏菌的抑菌机理。最后评价了COS-HPO2对南美白对虾的保鲜效果。主要研究结果如下:1、以壳寡糖为原料,通过亲电取代反应引入5-羟基吡啶酮基团,合成两种壳寡糖-羟基吡啶酮缀合物,通过核磁共振氢谱、傅里叶红外光谱、紫外-可见吸收光谱和X-结晶衍射分析对缀合物进行结构鉴定,结果表明衍生化同时发生在氨基和羟基上。热稳定性实验结果表明两种缀合物的热稳定性高于壳寡糖,铁螯合实验结果表明缀合物具有良好的铁离子螯合能力。2、体外抗氧化实验显示,COS、COS-HPO1和COS-HPO2对DPPH自由基清除率的IC50值分别为0.66、0.14和0.10 mg/m L;对ABTS自由基清除率的IC50值分别为2.89、0.17和0.12 mg/m L;对羟基自由基清除率的IC50值分别2.11、1.32和1.31 mg/m L。COS-HPO1和COS-HPO2对三种自由基的清除能力均显著强于壳寡糖(P<0.05),铁还原力从强到弱依次为COS-HPO2、COS-HPO1和COS。3、酪氨酸酶抑制实验结果表明COS-HPO1和COS-HPO2对酪氨酸酶抑制能力显著强于壳寡糖,对单酚酶的IC50值分别为0.67和0.28 mg/m L,对二酚酶的IC50值分别为0.73和0.30 mg/m L。二酚酶抑制动力学实验结果表明,COS-HPO1和COS-HPO2对酪氨酸酶的抑制作用均为可逆混合型抑制;COS-HPO1和COS-HPO2对游离酶的抑制常数KI分别为0.79和0.47 mg/m L,对酶-底物复合物的抑制常数KIS分别为1.62和1.11mg/m L。铜离子螯合实验结果表明COS-HPO2具有较强的Cu2+螯合能力,COS-HPO2可能可通过螯合酪氨酸酶活性部位的铜离子抑制该酶活性。荧光实验结果表明,COS-HPO2可与酪氨酸酶结合形成复合物,从而淬灭内源荧光,但不能改变酪氨酸酶的三级结构。4、以腐败希瓦氏菌、铜绿假单胞菌、大肠杆菌、金黄色葡萄球菌和单增李斯特菌作为供试菌种研究了两个缀合物的抗菌活性。抑菌圈、最小抑菌浓度(MIC)和最小杀菌浓度(MBC)实验结果表明,COS-HPO2和COS-HPO1对五种菌株的抑制作用显著强于壳寡糖(P<0.05)。并研究了COS-HPO2对腐败希瓦氏菌的抑菌机理,实验结果表明缀合物COS-HPO2可能通过多种机制抑制细菌的生长:破坏细胞壁(膜)的完整性;螯合细菌生长繁殖所需的铁离子;抑制DNA复制。5、以南美白对虾为研究对象,以p H、挥发性盐基氮(TVB-N)、硫代巴比妥酸(TBA)、细菌总数和色差为新鲜度指标,研究了COS-HPO2对南美白对虾的保鲜作用,结果表明COS-HPO2(0.5%)对南美白对虾的保鲜效果显著优于同浓度壳寡糖(P<0.05),可延长南美白对虾货架期至10天,COS-HPO2(0.5%)+ε-PL(0.1%)的配方可进一步延长南美白对虾货架期至12天。细胞毒性实验表明COS-HPO2在细胞水平上是无毒的,表明COS-HPO2有潜在的应用前景。
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