芬顿反应制备低分子量硫酸软骨素及其降解机制

• Published in: 农业工程学报 Vol. 39; no. 21; pp. 269 - 278
• Main Authors: 王康宇, 王雯芳, 侯成立, 郭玉杰, 张春晖
• Format: Journal Article
• Language: Chinese
• Published: 天津科技大学食品科学与工程学院食品营养与安全国家重点实验室,天津 300457 01.11.2023; 中国农业科学院农产品加工研究所,农业农村部农产品加工综合性重点实验室,北京 100193%中国农业科学院农产品加工研究所,农业农村部农产品加工综合性重点实验室,北京 100193
• Subjects: standard density functional theory; 降解; chondroitin sulfate; 芬顿反应; molecular dynamics simulation; degradation; 分子动力学模拟; 硫酸软骨素; Fenton method; 标准密度函数理论
• ISSN: 1002-6819
• DOI: 10.11975/j.issn.1002-6819.202306162

TS251.1; 为了提高硫酸软骨素(chondroitin sulfate,CS)的生物活性和生物利用率,该研究通过芬顿反应制备了不同来源的低分子量硫酸软骨素(low molecular weight chondroitin sulfate,LMCS)并探究了其潜在降解机制.使用鸡来源的硫酸软骨素(chondroitin sulfate from chicken cartilage,CCS)、牛来源的硫酸软骨素(chondroitin sulfate from bovine cartilage,BCS)、鲨鱼来源的硫酸软骨素(chondroitin sulfate from shark cartilage,SCS),通过单因素试验优化CS的降解条件,随后测定了降解产物的化学组成和结构,并且通过密度泛函理论(density functional theory,DFT)和分子动力学模拟(molecular dynamics,MD)试验探究了其潜在的机制.结果表明,CS的降解条件分别为乙酸铜浓度0.5 mmol、pH值7.5和反应温度45 ℃.降解产物的单糖和双糖组成结果表明,CS中的硫酸软骨素A(CSA)的GlcA残基在降解反应中可能被优先攻击.红外图谱结果表明CS可能和羟基自由基反应生成了羧基衍生物.分子动力学模拟试验结果表明,CSA比非硫酸化软骨素(non-chondroitin sulfate,CSO)和硫酸软骨素C(CSC)更容易与·OH相互作用.密度泛函数计算表明,GlcA 的 C1-H(CSO:-65.288 3 kJ/mol、CSA:-69.985 3 kJ/mol、CSC:-64.826 2 kJ/mol)发生抽氢反应所需的能量比 GalNAc(CSO:-75.273 1 kJ/mol、CSA:-76.097 5 kJ/mol、CSC:-68.782 9 kJ/mol)的低.这些结果为生产LMCS提供了指导.