单臂型直链糊精的酶法合成及其增溶特性研究.pdf

摘要

摘要

直链糊精（LinearDextrin,LD）在中性和酸性水溶液中呈“内疏水、外亲水”的左

手单螺旋构象，具有一定柔性的空腔能够容纳不同尺寸的客体分子，有着广阔的应用前

景。然而随着聚合度（degreeofpolymerization，DP）的增加（DP10），LD易形成分

子间氢键而自组装成双螺旋，溶解度降低，使其在水溶液中完全分散的能耗和难度增加，

极大地限制了LD的应用。因此能否在提高LD溶解度的同时，保留其灵活包埋能力的

两亲性螺旋空腔，值得进一步探究。本研究提出制备一种在LD还原端连接一段强柔性

α1→6糖链的新型糊精，即单臂型直链糊精（single-armlineardextrin，SLD）。利用γ-环

糊精葡萄糖基转移酶（γ-cyclodextringlycosyltransferase，γ-CGTase）以γ-环糊精（γ-

cyclodextrin，γ-CD）作为糖基供体，在异麦芽低聚糖（isomalto-oligosaccharides，IMOs）

非还原端进行α1→4糖链的延长以合成SLD，并分别对其结构、增溶特性进行了表征与

探究。本研究为解决LD的溶解度问题提供了新的策略，并为淀粉类材料精细结构的设

计与鉴定提供了系列方法。主要研究内容如下：

（1）SLD合成相关酶的选择与表达。利用E.coliBL21（DE3）对来源于Bacillus

sp.FJAT-44876的γ-CGTase、来源于Lactobacillusreuteri180的葡聚糖蔗糖酶突变体

GTF180-ΔNL940W以及来源于Streptococcusmutans的外切型右旋糖酐酶（Dextran

Glucosidase,DGase）进行异源表达，采用镍亲和层析柱对三种酶进行纯化，经SDS

验证获得电泳纯蛋白。

（2）SLD前体IMOs的合成与结构分析。根据GTF180-ΔNL940W酶学性质监测

结果确认合成IMOs的反应条件为：pH5.0，37℃反应12h。底物浓度单因素试验表明

了蔗糖浓度影响IMOs分散的均匀性，优选2.0M蔗糖制备IMOs，PDI为1.28。经右旋

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糖酐酶、DGase水解分析及一维核磁共振氢谱（Hnuclearmagneticresonance，HNMR）

验证，IMOs是以葡萄糖基-α1→6糖苷键在蔗糖上连续延伸而成的低聚糖，聚合度在7-

̅̅̅̅

12之间优势分布，平均聚合度（averagedegreeofpolymerization，DP）为10.8。

（3）SLD的酶法合成、纯化与结构鉴定。优选了γ-CGTase催化γ-CD与IMOs的

转糖基反应。通过对反应过程中γ-CD的消耗以及副产物麦芽寡糖和β-CD的监测，确

定反应条件为50℃、pH10.0，并选择γ-CD：IMOs3：1（w/w）、加酶量1.5U/mL反

应2h制备模式SLD。反应后，利用环十二酮络合与低温沉淀除去CDs，DGase消化

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IMOs以获得SLD。利用酶指纹图谱及HNMR分析，验证了SLD是一种嵌合糖，非还

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原端有一段连续的α1→4糖链（DP为10.6），结构中存在一段连续的α1→6糖链，一单

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位蔗糖位于糖链的还原端，因没有游离的C1-OH而不表现还原性。SLD的DP为21.4。

（4）SLD增溶功能因子的应用研究。比较SLD与IMOs、γ-CD