麦草原料中LCC的定向分离及其生物活性构效关系

批准号:
31670591
项目类别:
面上项目
资助金额:
62.0 万元
负责人:
曹云峰
依托单位:
学科分类:
C1604.林产化学
结题年份:
2020
批准年份:
2016
项目状态:
已结题
项目参与者:
刘祝兰、王志国、马朴、李婷婷、苏晨、韩寅
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中文摘要
木质纤维中木质素-碳水化合物复合体(LCC)具有独特的抗氧化、抗菌活性和细胞毒性功能,是一种有重要应用前景的生物活性物质。传统的LCC制备提取技术会导致其化学结构改变及生物活性的丧失。LiCl/DMSO木质纤维全溶体系具有绿色、环保,且对木质纤维各组分的化学结构友好等特点,对提取原本LCC卓有成效。轻度球磨预处理的麦草纤维经LiCl/DMSO全溶处理,通过开展“液-液提取”并组合多种分级提取方法,定向分离出麦草中具有不同酸碱度、分子量、以及木质素/碳水化合物组成的LCC等方面的系统研究,掌握全溶体系下LCC的提取、分离及提纯新技术;揭示麦草在LiCl/DMSO全溶体系中的溶解规律与特性;研究分析各级分LCC的抗氧化、抗菌活性和细胞毒性,确定药效结构,最终建立LCC的生物活性构效关系,为开发与利用禾本科原料LCC生物活性物质提供理论依据。
英文摘要
The lignin-carbohydrate complex (LCC) in lignocellulose has unique antioxidant, anti-microbial activities and low cytotoxicity. It is a kind of bioactive substances with great application potential. The traditional method for LCC extraction may cause the chemical structure alternation and the biological activity loss. LiCl/DMSO solution is an environmental solvent for dissolving lignocellulose, and also has great effect on the extraction of proto-LCC. Wheat straw with slightly ball-milling will be dissolved in LiCl/DMSO, then extract the LCC which has different acidic groups, molecular, and the ratio of lignin to carbohydrate. Then a novel technology of LCC extraction, separation and purification will be presented, and the specific properties of lignocellulose dissolution of wheat straw in LiCl/DMSO will be in-depth reveled. Finally, the bioactive structure-activity relationship of isolated LCC is going to be established by discussing the antioxidant, anti-microbial activities and cytotoxicity, as well as elucidating its pharmacophore. All these research will make contribution to complementing the theoretical foundation for efficient utilization of bio-activity LCC of gramineae lignocellulose
木质素-碳水化合物复合体(LCC)具有独特的抗氧化和抗菌等生物活性。LCC传统提取方法效率不高,得率低,且剧烈的球磨处理会导致其化学结构改变及生物活性的丧失。本研究以LiCl/DMSO溶液溶解轻度球磨麦草,再以Dioxane水溶液、KOH水溶液或H2O对其进行再生和LCC同步液液体取(LL-LCC),从而获得有机溶剂可溶性LCC(LLdiox-LCC)、碱溶性LCC(LLKOH-LCC)和水溶性LCC(LLH2O-LCC),并表征其化学组成、结构和生物活性。探讨球磨工艺、反相溶液及分级分离工艺等因素对麦草溶解-再生性能、LCC分离效率、化学结构及生物活性等相关性质的影响作用,并建立其构效关系。.结果表明:二级配球法球磨效果最佳,采用最佳配球法 A110B9 时,麦叶溶解性能优于麦鞘和麦秆,最佳球磨时间为6 h。麦草溶解后经5%KOH或不同浓度的二氧六环dioxane/水溶液等反相溶剂进行再生和同步LCC液液提取,随着球磨时间延长,再生产物得率降低,而同步液液提取效率提高。二氧六环和水的比例相差较大时,有利于麦草溶液的再生,而随着二氧六环和水所占比例差距的减小,麦草溶液再生性能降低而“液液”提取效率提高,当二氧六环/水溶液浓度为75%时,达到最佳提取效果。结合经典Borjkman LCC固液提取和纯化方法(SL-LCC),分离得到SLdiox/LLdiox-LCC、SLH2O/LLH2O-LCC和SLKOH/LLKOH-LCC。液液提取效率较固液提取高,分离得到的LL-LCC得率均显著高于SL-LCC。LLdiox-LCC为富含木质素型LCC,LLH2O-LCC和LLKOH-LCC均为富含碳水化合物型LCC。且LL-LCC中特征键型含量较固液提取SL-LCC高,液液提取对LCC分子量破坏较小。综合分析,在富含木质素的LCC中,木质素对其抗氧化和抗菌活性占主导作用,且其抗氧化性与其分子量成负相关。酚羟基是木质素提供抗氧化能力的主要官能基团,其次是S/G比例(甲氧基含量)等,而多糖的存在会削弱其抗氧化和抗菌能力;在富含碳水化合物的LCC中,多糖对LCC的抗氧化和抗菌能力占主导作用,其抗氧化性与分子量成正相关,而随着糖含量降低,LCC分子量降低,其抗氧化能力也相应下降。
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Fabrication of thermo-sensitive lignocellulose hydrogels with switchable hydrophilicity and hydrophobicity through an SIPN strategy.
通过 SIPN 策略制备亲水性和疏水性可切换的热敏木质纤维素水凝胶
DOI:10.1039/c9ra05575d
发表时间:2019-09-18
期刊:RSC ADVANCES
影响因子:3.9
作者:Xia, Jianyu;Liu, Zhulan;Chen, Yan;Wang, Zhiguo;Cao, Yunfeng
通讯作者:Cao, Yunfeng
DOI:10.16561/j.cnki.xws.2018.03.03
发表时间:2018
期刊:纤维素科学与技术
影响因子:--
作者:韩寅;谢迪;刘祝兰;苏晨;王志国;曹云峰
通讯作者:曹云峰
DOI:10.13550/j.jxhg.20200778
发表时间:2020
期刊:精细化工
影响因子:--
作者:董勇;伍锦秀;徐媚;曹云峰;刘祝兰
通讯作者:刘祝兰
DOI:10.16561/j.cnki.xws.2017.02.10
发表时间:2017
期刊:纤维素科学与技术
影响因子:--
作者:姚华;刘祝兰;曹云峰;赵林果
通讯作者:赵林果
Characterization of lignocellulose aerogels fabricated using a LiCl/DMSO solution
使用 LiCl/DMSO 溶液制备木质纤维素气凝胶的表征
DOI:10.1016/j.indcrop.2019.01.057
发表时间:2019-05-01
期刊:INDUSTRIAL CROPS AND PRODUCTS
影响因子:5.9
作者:Liu, Zhulan;Wu, Jinxiu;Wang, Zhiguo
通讯作者:Wang, Zhiguo
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