本發(fā)明涉及一類多功能多糖的制備方法，通過多糖與抗氧化劑接枝增強多糖的抗氧化性和增稠能力，尤其是水溶性阿拉伯木聚糖的抗氧化性和增稠能力，可以應(yīng)用于化妝品、食品、保健品等領(lǐng)域。

技術(shù)背景

自由基是目前被確定的，最重要的內(nèi)源性衰老因素，因此，抗衰老在很大程度上就是抗自由基、抗氧化。對抗氧化劑的研究一直以來都是醫(yī)學(xué)、食品、化妝品等行業(yè)研究的熱門。天然多糖具有安全、無副作用、高效、來源豐富等特點，現(xiàn)已被廣泛應(yīng)用與研究。人們在對植物多糖的研究中發(fā)現(xiàn)，許多植物多糖具有廣泛的生物活性。因此，抗氧化性多糖，特別是一些同時具有抗氧性和增稠能力等的多功能多糖的研究和開發(fā)在食品、醫(yī)藥保健和化妝品行業(yè)具有廣闊的前景。

羥基肉桂酸是國際公認(rèn)的天然抗氧化劑，被廣泛應(yīng)用于醫(yī)藥、保健品、化妝品和食品添加劑等領(lǐng)域，主要存在于水果蔬菜谷物等植物。由于其結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定，不水溶，應(yīng)用也受到一定的限制。現(xiàn)目前發(fā)現(xiàn)的羥基肉桂酸主要有四種：對香豆酸、阿魏酸、芥子酸和咖啡酸。

谷物阿拉伯木聚糖是谷物細(xì)胞壁中的主要半纖維素，它廣泛存在于谷物麩質(zhì)和胚乳中。谷物阿拉伯木聚糖的基本結(jié)構(gòu)是由線性(1→4)-β-D-鍵接的木糖吡喃環(huán)(Xylp)形成主鏈，α-L-阿拉伯呋喃環(huán)(Araf)側(cè)基連接在主鏈的O-3和/或O-2位。此外，還有少量的阿魏酸基團連接在阿拉伯呋喃環(huán)上。谷物阿拉伯木聚糖的分子量以及側(cè)基的連接方式和數(shù)量由于來源不同而有較大的差別。其平均分子量可以從幾萬到幾百萬g/mol。谷物阿拉伯木聚糖來源廣泛、結(jié)構(gòu)多樣、價格低廉、具有良好的生物相容性、無毒無刺激性、成膜性、抗氧化性和生理活性等。本發(fā)明將羥基肉桂酸接枝到阿拉伯木聚糖上，增強了其抗氧化能力，同時由于羥基肉桂酸的疏水締合作用增強了其增稠能力，因此在醫(yī)藥、食品等領(lǐng)域具有巨大的潛在用途。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一類多糖抗氧化性仿生合成的方法，尤其是水溶性谷物阿拉伯木聚糖，通過與抗氧化劑接枝以此增強阿拉伯木聚糖的抗氧化性同時增加其增稠能力。

本發(fā)明采用的技術(shù)方案：本發(fā)明是一類基于阿拉伯木聚糖仿生合成的多功能多糖，其結(jié)構(gòu)如下：

其中R₁,R₂均為OCH₃或均為H或一為OH一為H。

阿拉伯木聚糖改性的合成路線為：

其中R₁,R₂均為OCH₃或均為H或一為OH一為H。

本發(fā)明還提供了多功能阿拉伯木聚糖的制備方法，包括以下步驟：

將一當(dāng)量羥基肉桂酸加入到單口瓶中，然后加入一定量二氯甲烷和一滴DMF(催化劑)，攪拌均勻，將1.2當(dāng)量SOCl₂用CH₂Cl₂稀釋后加入恒壓滴液漏斗，在N₂保護下，緩慢加入到反應(yīng)瓶中，然后加熱回流4h，蒸餾除去溶劑和多余的SOCl₂，所得羥基肉桂酰氯隔絕水汽封存待用。

在三口瓶中加入一定量阿拉伯木聚糖和一定量DMA，加熱到120℃，均勻攪拌完全直至溶解，冷卻到室溫，加入一定量三乙胺，將準(zhǔn)備好的羥基肉桂酰氯用DMA稀釋加入到恒壓滴液漏斗，N₂保護下緩慢滴加到三口瓶中，滴加完畢后，升溫至80℃，反應(yīng)一定時間，停止反應(yīng)，待反應(yīng)液冷卻至室溫，向反應(yīng)液中加入4倍量乙醇析出白色絮狀沉淀物，靜置過夜，收集固體，用乙醇索氏提取48h，烘干得到目標(biāo)終產(chǎn)物羥基肉桂酸阿拉伯木聚糖酯。

所述阿拉伯木聚糖為水溶性阿拉伯木聚糖，阿拉伯糖殘基/木糖殘基(即阿拉伯糖殘基與木糖殘基摩爾比)為0.4～1.2，例如0.5～1.0，0.5～0.95，0.5～0.93，0.6～1.0，0.6～0.95，0.6～0.93，0.7～1.0，0.7～0.95，

或0.7～0.93。所述阿拉伯木聚糖優(yōu)選水溶性谷物阿拉伯木聚糖。所述谷物阿拉伯木聚糖可以選自，例如，從玉米麩質(zhì)、小麥麩質(zhì)、玉米胚乳、小麥胚乳、大麥胚乳、黑麥胚乳、黑小麥胚乳、燕麥胚乳中提取的水溶性阿拉伯木聚糖。

所述羥基肉桂酸選用：

本發(fā)明的有益效果：本發(fā)明將天然的抗氧化劑羥基肉桂酸通過?；笾苯咏又Φ桨⒗揪厶巧?，方法簡單，接枝效率高，仿生合成天然高分子抗氧化劑，增強了阿拉伯木聚糖的抗氧化性能，同時由于羥基肉桂酸的疏水締合作用增強了其增稠能力，可以廣泛應(yīng)用于食品、保健品、化妝品等領(lǐng)域。

附圖說明

圖1為原料阿拉伯木聚糖(A)、對香豆酸阿拉伯木聚糖酯(B)、芥子酸阿拉伯木聚糖酯(C)和咖啡酸阿拉伯木聚糖酯(D)的紅外譜圖。

表1阿拉伯木聚糖和羥基肉桂酸阿拉伯木聚糖酯的紅外譜圖解析

由圖1和表1可以看出，三種羥基肉桂酸阿拉伯木聚糖酯與原料阿拉伯木聚糖相比，在1763cm^-1和1535cm^-1處均出現(xiàn)兩個新的峰，分別為羥基肉桂酸與阿拉伯木聚糖連接的酯鍵和苯環(huán)，表明羥基肉桂酸以酯鍵的形式連接到了阿拉伯木聚糖上。

圖2為原料阿拉伯木聚糖、對香豆酸阿拉伯木聚糖酯、芥子酸阿拉伯木聚糖酯、咖啡酸阿拉伯木聚糖酯的¹H-NMR譜圖。

從圖2可以看出阿拉伯木聚糖上，化學(xué)位移在3.5-4.1ppm的峰為木糖吡喃糖主鏈的峰；4.2-4.5ppm為阿拉伯呋喃糖峰；2.0-4.8ppm為阿拉伯糖連接在呋喃糖的異頭質(zhì)子峰；4.47ppm、4.41ppm和4.28ppm三處的峰分別為阿拉伯糖O-3，O-2，O-1的峰；3.39ppm，3.81ppm，3.73ppm和3.66ppm處的峰分別為木糖O-3，O-1，O-2和O-4的峰。對香豆酸阿拉伯木聚糖酯和阿拉伯木聚糖相比，1.5ppm處出現(xiàn)一個新峰，這是對香豆酸與阿拉伯木聚糖連接的酯鍵峰；1.82ppm和1.26ppm出現(xiàn)的新峰是對香豆酸上的烯烴峰；7.7ppm附近出現(xiàn)兩個新峰是對香豆酸苯環(huán)峰。芥子酸酸阿拉伯木聚糖酯和阿拉伯木聚糖相比，1.5ppm處出現(xiàn)一個新峰為芥子酸與阿拉伯木聚糖連接的酯鍵峰；1.82ppm和1.26ppm出現(xiàn)的新峰是芥子酸上的烯烴峰；6.5-8ppm出現(xiàn)三個新峰是芥子酸苯環(huán)峰?？Х人岚⒗揪厶酋ズ桶⒗揪厶窍啾?，1.5ppm處出現(xiàn)一個新峰為咖啡酸與阿拉伯木聚糖連接的酯鍵峰；1.82ppm和1.26ppm出現(xiàn)的新峰是咖啡酸上的烯烴峰；6.4-7.8ppm出現(xiàn)三個新峰是咖啡酸苯環(huán)峰。

圖3為原料阿拉伯木聚糖、對香豆酸阿拉伯木聚糖酯、芥子酸阿拉伯木聚糖酯、咖啡酸阿拉伯木聚糖酯的¹³C-NMR譜圖。

表2阿拉伯木聚糖和羥基肉桂酸阿拉伯木聚糖酯的¹³C-NMR譜圖解析

從圖3和表2可以看出，與阿拉伯木聚糖比，芥子酸阿拉伯木聚糖酯在174ppm，46ppm，7ppm處出現(xiàn)三個新峰分別為苯環(huán)峰，甲氧基峰，酯鍵碳峰。對香豆酸阿拉伯木聚糖酯和咖啡酸阿拉伯木聚糖酯在174ppm和7ppm處出現(xiàn)兩個新峰分別為苯環(huán)峰和酯鍵峰。

核磁共振氫譜和碳譜均證明羥基肉桂酸已成功連接到阿拉伯木聚糖上。

圖4為阿拉伯木聚糖和改性阿拉伯木聚糖對自由基DPPH的清除能力。

從圖4可以看出，隨濃度的增加，阿拉伯木聚糖和改性阿拉伯木聚糖對自由基DPPH的清除能力增加。在相同的濃度下，改性后的阿拉伯木聚糖酯對自由基DPPH的清除能力明顯高于未改性的阿拉伯木聚糖。

圖5為阿拉伯木聚糖和改性阿拉伯木聚糖水溶液粘度與剪切速率的關(guān)系，阿拉伯木聚糖和改性阿拉伯木聚糖的濃度均為20mg/mL.

從圖5中可以看出在相同濃度和相同剪切速率(低剪切速率)下，改性后的阿拉伯木聚糖的粘度明顯高于未改性的阿拉伯木聚糖，因此改性后的阿拉伯木聚糖具有更好的增稠性能。

具體實施方式：

下面結(jié)合具體實施例對本發(fā)明作進一步描述。

1.對香豆酸阿拉伯木聚糖酯的制備

將1g(6.06mmol)對香豆酸加入到單口瓶中，然后加入50mL二氯甲烷和一滴DMF(催化劑)，攪拌均勻，將0.53mL(7.27mmol)SOCl₂用10mL二氯甲烷稀釋后加入恒壓滴液漏斗，在N₂保護下，緩慢加入到反應(yīng)瓶中，然后加熱回流4h，反應(yīng)液變澄清，蒸餾除去溶劑和多余的SOCl₂，得到對香豆酰氯隔絕水汽封存待用。

在三口瓶中加入3.93g阿拉伯木聚糖(24.24mmol脫水糖苷元)和160mLDMA，加熱到120℃，均勻攪拌完全直至溶解，冷卻到室溫，加入1.23mL(9.09mmol)三乙胺，將6.06mmol對香豆酰氯用20mLDMA稀釋加入到恒壓滴液漏斗，N₂保護下緩慢滴加到三口瓶中，滴加完畢后，升溫至80℃，反應(yīng)16h，停止反應(yīng)，待反應(yīng)液冷卻至室溫，向反應(yīng)液中加入4倍量乙醇析出白色絮狀沉淀物，靜置過夜，收集固體，用乙醇索氏提取48h，烘干得到取代度為1.84的對香豆酸阿拉伯木聚糖酯。

2.芥子酸阿拉伯木聚糖酯的制備

將1g(4.46mmol)芥子酸加入到單口瓶中，然后加入50mL二氯甲烷和一滴DMF(催化劑)，攪拌均勻，將0.39mL(5.35mmol)SOCl₂用10mL二氯甲烷稀釋后加入恒壓滴液漏斗，在N₂保護下，緩慢加入到反應(yīng)瓶中，然后加熱回流4h，反應(yīng)液變澄清，蒸餾除去溶劑和多余的SOCl₂，得到芥子酰氯隔絕水汽封存待用。

在三口瓶中加入2.17g阿拉伯木聚糖(13.38mmol脫水糖苷元)和80mLDMA，加熱到120℃，均勻攪拌完全直至溶解，冷卻到室溫，加入0.86mL(6.69mmol)三乙胺，將4.46mmol芥子酰氯用20mLDMA稀釋加入到恒壓滴液漏斗，N₂保護下緩慢滴加到三口瓶中，滴加完畢后，升溫至80℃，反應(yīng)12h，停止反應(yīng)，待反應(yīng)液冷卻至室溫，向反應(yīng)液中加入4倍量乙醇析出白色絮狀沉淀物，靜置過夜，收集固體，用乙醇索氏提取48h，烘干得到取代度為1.21的芥子酸阿拉伯木聚糖酯。

3.咖啡酸阿拉伯木聚糖酯的制備

將1g(5.55mmol)咖啡酸加入到單口瓶中，然后加入50mL二氯甲烷和一滴DMF(催化劑)，攪拌均勻，將0.48mL(6.66mmol)SOCl₂用10mL二氯甲烷稀釋后加入恒壓滴液漏斗，在N₂保護下，緩慢加入到反應(yīng)瓶中，然后加熱回流4h，反應(yīng)液變澄清，蒸餾除去溶劑和多余的SOCl₂，得到咖啡酰氯隔絕水汽封存待用。

在三口瓶中加入3.60g阿拉伯木聚糖(22.2mmol脫水糖苷元)和150mLDMA，加熱到120℃，均勻攪拌完全直至溶解，冷卻到室溫，加入1.1mL(8.32mmol)三乙胺，將5.55mmol咖啡酰氯用20mLDMA稀釋加入到恒壓滴液漏斗，N₂保護下緩慢滴加到三口瓶中，滴加完畢后，升溫至80℃，反應(yīng)20h，停止反應(yīng)，待反應(yīng)液冷卻至室溫，向反應(yīng)液中加入4倍量乙醇析出白色絮狀沉淀物，靜置過夜，收集固體，用乙醇索氏提取48h，烘干得到取代度為1.29的咖啡酸阿拉伯木聚糖酯。