《半乳糖基甘油糖脂的酶促合成及其抗菌活性和機理研究》是趙海珍為項目負責人，南京農業大學為依託單位的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：半乳糖基甘油糖脂的酶促合成及其抗菌活性和機理研究
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：趙海珍
- 依託單位：南京農業大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
尋求廣譜、高效、安全、天然的食品防腐劑是食品工業發展的當務之急。最近幾年，糖脂類生物表面活性劑的抗菌活性受到研究者的極大關注，關於甘油糖脂抗菌活性及其抑菌機理的研究鮮有報導。本項目旨在通過微水介質中脂肪酶催化的選擇性脂醯基化反應合成各種具有不同脂肪酸鏈長、飽和度的半乳糖基甘油單酯和二酯的基礎上，研究其對食品中常見腐敗菌（革蘭氏陽性菌、革蘭氏陰性菌、酵母、黴菌）的抗菌活性（MIC、MBC）及影響其抗菌活性的相關因素，並從細胞和分子水平上研究其抗菌機理，明確甘油糖脂的抗菌活性構效關係，並闡明其作用機理。本項目開展的研究工作可以為設計、合成新型甘油糖脂類抗菌物質以及為開發高效、安全、天然的糖脂類食品防腐保鮮劑提供理論基礎,同時也豐富天然食品防腐劑的品種。
結題摘要
為了尋求一種廣譜、高效、安全、天然的食品防腐劑，本項目為半乳糖基甘油糖脂為研究對象，通過β-半乳糖苷酶催化甘油和D-半乳糖糖苷化反應製備了甘油半乳糖苷，通過單因素及回響曲面最佳化法獲得其最佳酶促反應條件為溫度39.75 ℃，反應時間48 h，酶濃度為350 U/mL，底物摩爾比為8.65:1，即甘油16 mmol，半乳糖1.85 mmol，在此條件到最高產量為140.03±5.87 mg/mL，半乳糖轉化率為55.71±2.33%，並建立了活性炭柱法分離純化甘油半乳糖苷的方法，產物回收率為76.95%，純度為98.33%。採用MS及多種NMR方法對純品進行結構鑑定，得到甘油半乳糖苷結構為關於甘油2-位的順反異構體：(2R)-/(2S)-3-O-β-D-吡喃半乳糖基-sn-甘油，兩種同分異構體的比例為1:1。以此甘油半乳糖苷為底物，己酸（短鏈酸）、 月桂酸（中鏈酸）和棕櫚酸（長鏈酸）為底物，在脂肪酶催化的酯化反應下製備半乳糖基甘油酯，通過單因素和回響曲面法建立了三種半乳糖基甘油酯的最佳反應條件，最終產物產率分別為半乳糖基甘油己醯酯88.08%；半乳糖基甘油月桂醯酯89.21%；半乳糖基甘油棕櫚醯酯90.17%。在此基礎上製備了多種半乳糖基甘油酯： C10、C18、C18:1、C18:2、，採用柱層析法對所獲得產物進行分離純化並採用MS及NMR方法對產品結構進行鑑定，鑑定所得產物為1-O-脂醯基-3-O-β-D-吡喃半乳糖基甘油或3-O-(6’-O-脂醯基-β-D-半乳糖基)-sn-甘油和1-O-脂醯基-3-O-(6’-O-脂醯基-β-D-吡喃半乳糖基)- sn-甘油。將所製備的甘油半乳糖苷、半乳糖基甘油單酯和半乳糖基甘油二酯進行體外抗菌活性，發現甘油半乳糖苷沒有抗菌活性，半乳糖基甘油酯對所測細菌均有抗菌活性， 對酵母和黴菌無效。醯基鏈長度對半乳糖基甘油酯的抑菌活性影響較大，半乳糖基甘油月桂酸單酯的抑菌效果最好，對G-的 MIC 為 78 μg/mL，對 G+的 MIC 為 156 μg/mL。對半乳糖基甘油月桂酸單酯抑菌機理的進一步研究發現，半乳糖基甘油月桂酸單酯可能作用於細菌的細胞壁和細胞膜， 使其通透性增大，完整性破壞，造成胞內蛋白、核酸的泄漏，並進一步影響胞內DNA和蛋白質的合成。研究成果為新型食品防腐劑的開發和利用奠定了堅實的基礎。
