一种羧甲基木聚糖锌络合物在保健药物或食品中的应用

技术领域

本发明涉及一种羧甲基木聚糖锌络合物在保健药物或食品中的应用，属于医药保健品和食品研究领域。

背景技术

木聚糖是自然界中含量最丰富的一种半纤维素，其含量和结构因物种而异。木聚糖骨架上有许多羟基，这些羟基可以通过化学修饰连接其他基团来调整木聚糖的性质和生物活性。因此，可以对木聚糖进行修饰，以探究其的生物活性。

木聚糖的修饰方法主要包括羧甲基化、乙酰化和硫酸化，除此之外还可以通过甲基化、磺化、磷酸化等方法获得木聚糖衍生物。其中羧甲基化是获得水溶性阴离子木聚糖衍生物的一种修饰方法，也能够提高木聚糖水溶性。陈婷等从桉木废液中提取半纤维素（主要成分为木聚糖），对其进行羧甲基化改性，羧甲基最高取代度为1.47，经实验测定衍生物在抗氧化性，吸湿性，保湿性和抑菌性方面比修饰前有更好的效果。

短链脂肪酸（SCFAs）是内源性微生物群和肠上皮细胞的主要能量来源，与肠道健康和某些代谢功能相关。结肠和盲肠内容物的pH值下降，在很大程度上取决于SCFAs浓度的增加，这已在其他研究中得到证实。盲肠细菌群落有超过200种不同的非淀粉多糖降解酶，具备更强的降解木聚糖、果胶和纤维素的能力。因此，结肠、盲肠和粪便中的低pH值有利于形成良好的肠道微环境。

锌不仅是人体必需微量元素之一，它也是人体内含量第二丰富的微量元素。锌缺乏症主要是由于锌的摄入和吸收不足，若缺乏锌元素，会导致各种疾病或营养缺乏。因此，本发明将已增强水溶性的羧甲基木聚糖与锌螯合形成络合物，探究它对肠道健康的影响及其价值。

发明内容

本发明的目的是提供一种羧甲基木聚糖锌络合物的制备方法，利用小鼠体内肠道内容物试验确定其有益肠道健康的作用，为羧甲基木聚糖锌络合物在保健食品和药品研究领域的应用提供参考依据。

一种羧甲基木聚糖络合物的制备方法，具体包括：用NaOH-氯乙酸法进行羧甲基化修饰的木聚糖，再通过单因素考察反应物质量比、反应温度和反应时间三因素的影响，得到锌络合的最佳条件，并在此条件下将羧甲基木聚糖进行锌络合反应，得到羧甲基木聚糖锌络合物。NaOH-氯乙酸法修饰木聚糖：将木聚糖溶于异丙醇和NaOH混合水溶液中冰水浴3 h，将氯乙酸溶于异丙醇和NaOH混合水溶液中，再将后者缓慢滴入前者中，在65℃下反应3 h，冷却后用盐酸调节pH至6.5，流水透析48 h，冷冻干燥，得到羧甲基木聚糖；进行单因素实验：将羧甲基木聚糖搅拌溶解于蒸馏水中，加入适量ZnSO

本发明通过以下技术方案达到上述目的：

（1）采用NaOH-氯乙酸法制备羧甲基木聚糖：将木聚糖溶于异丙醇和20% NaOH混合水溶液后，冰水浴3 h，将氯乙酸溶于异丙醇和20% NaOH混合水溶液中，混匀后缓慢滴入木聚糖反应体系中，在65℃下反应3 h。冷却后用盐酸调节pH至6.5，流水透析48 h，冷冻干燥，得到羧甲基木聚糖（CXY）。

（2）进行单因素实验，分别考察反应物质量比、反应温度和反应时间对络合反应的影响：将羧甲基木聚糖搅拌溶解于蒸馏水中，加入不同质量比（Zn: CXY 为 0.1、0.2、0.3、0.4、0.5）的ZnSO

（3）在最佳锌络合条件下制备羧甲基木聚糖锌络合物：将羧甲基木聚糖溶于蒸馏水中，常温搅拌溶解10 min，加入Zn: CXY质量比为0.3的ZnSO

附图说明

图1为实施例1-3所述羧甲基木聚糖锌络合物对小鼠体重的影响

图2为实施例1-3所述羧甲基木聚糖锌络合物对小鼠摄食量的影响

图3为实施例1-3所述羧甲基木聚糖锌络合物对小鼠肠道内容物pH的影响

具体实施方式

为了便于理解本发明一种羧甲基木聚糖锌络合物在保健药物或食品中的应用，以下给出了本发明的实施例对本发明的技术方案做进一步说明，但并不因此而限制本发明的范围。

实施例1：

将50 mL异丙醇和25 mL 20% NaOH水溶液加入3.0 g木聚糖中，冰水浴3 h。再将50mL异丙醇和25 mL的20% NaOH水溶液加入15.0 g氯乙酸中，混匀后缓慢滴入木聚糖反应体系中，在65 ℃下反应3 h。冷却后用1 M的盐酸调节pH至6.5，流水透析48 h，冷冻干燥，得到羧甲基木聚糖。

将所制备的羧甲基化木聚糖称取1.0 g溶于450 mL蒸馏水中，常温搅拌溶解10min，加入0.88 g ZnSO

实施例2：

称取1.0 g羧甲基化木聚糖溶于450 mL蒸馏水中，常温搅拌溶解10 min，加入1.32g ZnSO

实施例3：

称取1.0 g羧甲基化木聚糖溶于450 mL蒸馏水中，常温搅拌溶解10 min，加入1.76g ZnSO

实施例4：

研究CXY-Zn-1、CXY-Zn-2、CXY-Zn-3和木聚糖（XY）对小鼠体重、摄食量和肠道内容物pH的影响。将小鼠随机均分为5组，设置空白组和实验组进行比较，分别为正常组（N）、CXY-Zn-1组、CXY-Zn-2组、CXY-Zn-3组和XY组。先将小鼠置于实验环境温度为24±2℃，湿度为40%-60%下适应一周，实验期间自由饮水和进食，小鼠的灌胃剂量为0.4 g/kg/d。每次灌胃前使用无菌蒸馏水配制样品。在每天的相同时间给药，正常组灌胃相应用量的无菌蒸馏水，持续14天。实验结束，取下结肠和盲肠后收集肠道内容物。

（1）体重和摄食量

研究实施例1-3制备的羧甲基木聚糖锌络合物对小鼠体重和摄食量的影响，结果如图1、2，小鼠生长发育状态良好，各处理组体重没有明显差异，正常组体重变化较为平稳，其余处理组体重在一定范围内上下波动；正常组摄食量变化平缓，各组摄食量也没有明显差异，近似以正常组为中心呈正态分布的状态。说明CXY-Zn-1、CXY-Zn-2、CXY-Zn-3和木聚糖对小鼠的体重和摄食量并没有明显的不利影响。

（2）肠道内容物pH

研究实施例1-3制备的羧甲基木聚糖锌络合物对小鼠肠道内容物pH的影响，结果如图3，正常组结肠内容物pH为7.04，CXY-Zn-1、CXY-Zn-2和CXY-Zn-3组结肠内容物的pH分别为6.90、6.59和6.66，均低于XY组（6.98），且CXY-Zn-2组结肠内容物的pH下降程度更大。正常组的盲肠内容物pH为7.73，与之相比，CXY-Zn-2组盲肠内容物pH为5.33显著下调，低于正常组（P<0.05），CXY-Zn-1和CXY-Zn-3组盲肠内容物pH均低于正常组，但没有CXY-Zn-2组显著。结果表明，在实施例2最佳条件下所制得的羧甲基木聚糖锌络合物对降低肠道pH最有利，说明羧甲基木聚糖锌络合物可以在一定程度上促进短链脂肪酸的产生，降低肠道环境的pH值，有利于肠道健康。