[01639020]双酯化蔗渣木聚糖系列功能衍生物的合成与应用开发

“双酯化蔗渣木聚糖系列功能衍生物的合成与应用开发”课题是由桂林市科学技术局2016年立项下达的桂林市科学技术与研究计划项目。该项目针对蔗渣木聚糖具有的独特生物活性,首先探究了分别采用浓硫酸-乙醇法、ClSO3H-Pyridine有机相法、NaNO2-NaHSO3水相法来合成蔗渣木聚糖硫酸酯,实现了以蔗渣木聚糖硫酸酯或其他单酯化衍生物为先导物,进一步设计引入第二种生物活性基团,构建开发了多种系列的双酯化修饰衍生物。因为木聚糖酯化衍生物具有特定的化学结构,使得改性后的木聚糖衍生物增加了许多木聚糖本身并不具备的生物活性,如水溶性、阳电性、疏水性、表面活性、抗凝血活性、抗HIV活性等。基于木聚糖酯化衍生物的特点,进一步研究复合蔗渣木聚糖酯化衍生物的生物活性机制可以大大提高废弃蔗渣的研究价值,期望得到更高活性和更广泛的应用范围。木聚糖酯化衍生物的多样生物活性及其应用研究,丰富了人类的医疗、药物领域,为解决更多的实际医疗、药物问题提供了更多的选择,课题进一步开发了蔗渣木聚糖的在食品、医药、材料、环境、化工等方面的应用。 目前国内外已经有一些木聚糖的提取与改性的相关文献报道,也有研究者对木聚糖进行了简单的变性,如酯化、烷基化、季铵化、羟丙基化、氧化、交联/羧甲基化等化学方法,但这些都是对木聚糖简单的单步变性,并对变性后的木聚糖进行了简单的应用研究,没有对木聚糖进行深一步的变性和应用研究。本项目旨在以从蔗渣中提取的木聚糖为原料,经过双步酯化改性,合成一类具有双活性的蔗渣木聚糖双酯化系列衍生物,对其结构与性能进行研究,探讨目标产物的功能特性和生物活性,以提高蔗渣木聚糖及双酯化蔗渣木聚糖活性系列衍生物的经济附加价值,为开发蔗渣木聚糖在食品、医药、材料、环境、化工等方面的应用提供技术支持。 以蔗渣木聚糖为主要原料,在第一步硫酸酯化的前提下,再与具有抗HIV等活性的基团对蔗渣木聚糖分子上的羟基进行第二步酯化反应,通过酯化反应引入了第二种具有功能活性的基团,合成了系列16种新型酯化蔗渣木聚糖衍生物,并对多种目标产物进行了红外光谱、X-射线衍射、热重和扫描电镜分析,确定成功合成了目标产物,并研究了目标产物的部分物化性质。项目采用分子模拟法模拟了蔗渣木聚糖系列双酯化衍生物的链式结构、无定型构型、结构的优化过程,将模拟所得的数十种种肉桂酸系蔗渣木聚糖酯化衍生物和拉米夫定分子的优化结构模型导入SYBYL软件中分别和蛋白配体进行分子模拟。并采用现代仪器和科学方法对目标产物的热稳定性、表面活性、取代度、吸附性等性能进行研究,开发木聚糖衍生物的功能特性、生物活性及在食品、医药等领域的应用。 双酯化蔗渣木聚糖系列功能衍生物的合成与应用开发的基础原料为甘蔗渣,甘蔗渣可再生及对环境友好的资源,价格低廉,来源广泛,且应用范围宽。将从蔗渣中提取的木聚糖经过相关改性,其理化性能有所提高和改善,功能特性和生物活性得到增强,应用范围更加广泛。将具有良好的经济与社会价值,可提高广西甘蔗的经济效益,大幅度提高木聚糖的功能附加价值,提高甘蔗的综合利用率,促进广西经济的发展。所得产品易降解,不污染环境,是一种环境友好型产物。木聚糖的改性不仅可以拓展木聚糖自身的应用领域,而且还可以提高农林废弃物的附加值,具有经济、社会和生态等多重效益。尤其是在当今石化能源逐渐减少以及使用石化能源带来的环境污染问题比较严峻的形势下,木聚糖作为一种绿色环保的可再生资源,其改性产品在今后代替不可再生资源方面将会发挥重要的作用。 将从蔗渣中提取的木聚糖经过修饰改性,其理化性能得到提高和改善,功能特性和生物活性也得到增强,应用范围更加广泛。项目的实施具有良好的经济与社会价值,可提高广西甘蔗的经济效益,大幅度提高木聚糖的功能附加价值,促进广西经济的发展。所得产品易降解,不污染环境,是一种环境友好型产物。木聚糖的改性不仅可以拓展木聚糖自身的应用领域,而且还可以提高农林废弃物的附加值,具有经济、社会和生态等多重效益。 近年来项目完成单位与桂林有关企业联合进行工业化生产与产品的市场开发,取得了显著效果,部分产品如蔗渣木聚糖硫酸酯、氧化蔗渣木聚糖、蔗渣木聚糖双酯化衍生物、交联两性蔗渣木聚糖、纳米级阿魏酸蔗渣木聚糖酯等已经实现工业化生产及市场应用,取得了显著的经济效益、生态效益和社会效益。