编者按：王玉栋主任医师，是广东药科大学附属第一医院口腔科主任、口腔教研室主任，《国际医药卫生导报》编委兼审稿专家，长期从事口腔的临床诊断、治疗和科研工作，有丰富的临床诊断和治疗经验、一定影响的学术建树，并热心学术审稿工作，扶持后进。这是王玉栋主任专门为我刊撰写的他和他的团队正从事的一项课题研究的进展，希望对口腔科的临床诊断和治疗大有裨益。

魔芋葡甘聚糖（KGM）是从魔芋属植物的块茎中提取的一种高分子量、水溶性、非离子型天然多糖。它是β-（1，4）连接的D-甘露糖和D-葡萄糖的线性无规共聚物，在甘露糖的C-3位置具有一些分支点，并在其C-6位有一个随机的乙酰基。乙酰基的频率范围从1/20个糖单位到1/9个糖单位[1-3]。KGM具有良好的生物降解性，生物相容性和许多独特的药理功能。它不能被人体内的消化酶水解，被认为是一种难以消化的膳食纤维，已被认为可以降低患糖尿病和心脏病的风险[4]。在高粘度饮食中，KGM通常用于改善葡萄糖和脂质分布的控制，提示其在治疗胰岛素抵抗综合征中具有治疗潜力[5]。此外，KGM可以形成坚固的弹性凝胶，使其可用于制药[6-7]、化学工程[8]、食品[9]、酶催化的生物医学应用[10]。由于其非免疫原性和生物粘附特性，它在药物载体的输送中也具有潜力[11-13]。研究多糖在水中和无毒溶剂中的凝胶化机理，对进一步开发其应用具有重要意义。多糖在水中的不良溶解性导致多糖的胶凝机理仍未明确。KGM在碱化处理的条件下，通过脱乙酰反应，可以形成热稳定的凝胶[14-16]。KGM分子链的乙酰基通过碱处理除去，并通过氢键等键相互结合，使分子形成三维网络[17-18]。尽管KGM的脱乙酰基被认为是凝胶化的关键步骤，但由于精制的KGM含有少量乙酰基或没有乙酰基，因而难以获得分离良好的KGM样品且缺乏灵敏的技术，乙酰基的作用并未得到很好的阐明[19]。带有或不带有标记的荧光光谱是一种功率分析工具，已被广泛用于获得大分子链的分子水平信息[20-22]。

尽管已经广泛研究了KGM水溶液在碱性催化剂作用下的脱乙酰化和溶胶-凝胶转变行为，并讨论了浓度、温度和pH值对凝胶化过程的影响，但据我们所知，在溶胶-凝胶转变的早期阶段，还没有关于KGM稀水溶液的凝胶化机理和脱乙酰的影响的报道。荧光技术方法具有灵敏度高、发光参数高、线性范围宽、选择性好等优点，适用于凝胶过程的研究。本研究目的是阐明KGM稀水溶液在早期的溶胶-凝胶过程中的凝胶化机理和脱乙酰作用。

1 材料与方法

酒精沉淀纯化后，使用魔芋葡甘聚糖粉末（KGM，Mw=980 000，Mw/Mn=1.7，来自中国北海市多环保健品有限公司）。本研究中所使用的所有化学品都是来自商业来源的分析级化学品，直接使用，无需进一步提纯。

如文献[23]所述，按以下步骤制备KGM溶液和水凝胶，将称好的KGM粉末于室温下，在蒸馏水中使用磁力搅拌分散数小时，直至溶液澄清透明，得到KGM水溶液。将20%（w/w）氢氧化钠水溶液加入加热搅拌后得到KGM水凝胶，在室温下保持1 h，冷却至室温。加热温度和时间与KGM溶液的浓度和pH值有关。

采用Vector 33光谱仪（德国）记录FTIR光谱。将样品和KBr混合并压制成测量板。光谱记录在400～4 000 cm-1的波数之间，由256次扫描组成，分辨率为4 cm-1。在D-MAX 2200 VPC （日本）衍射仪上进行X射线衍射，扫描速率为4°/min。衍射角范围是2θ=3°～50°。

在日立F-4500荧光光谱仪上记录荧光光谱，光源为150 W氙灯。激发波长为338 nm。激发和发射单色仪的光谱带宽均为1 nm。

图1 KGM（a）和KGM凝胶（b）的FTIR光谱

2 结果和讨论

2.1 KGM凝胶的FTIR光谱 图1显示了纯KGM和KGM凝胶在700～4 000 cm-1波长范围内的FTIR光谱。对于纯KGM的FTIR光谱，在3386 cm-1处的宽峰归因于＜OH基团的拉伸，KGM中甘露糖的特征吸收带出现在802 cm-1和890 cm-1处，2 895 cm-1和2 927cm-1处的拉伸峰为甲基的CH，1 730 cm-1处为峰位，归属于KGM分子中的乙酰基。

然而，对于KGM凝胶的光谱，1 628 cm-1附近的光谱带应归因于水分子的面内变形[24]，此外，用碱处理的KGM在1 628 cm-1处的峰值强度变得更强，表明水化作用可以增强；并且，在KGM凝胶的光谱中，在1 730 cm-1处的峰消失。这些结果与Zhang H等[24]和Maekaji K[25]通过NMR分析对KGM脱乙酰基的结果相一致，即是说，KGM主链的脱乙酰基是形成KGM凝胶的关键步骤。

图2显示了纯KGM和KGM凝胶的WAXRD图谱。纯KGM的谱图未显示任何衍射峰，但在2θ为20.9°时显示出较弱的宽峰，这表明纯KGM是无定形的。KGM凝胶的图案在2θ分别为11.9°、21.2°和38.3°处呈现3个衍射峰，这表明KGM凝胶为结晶性。脱乙酰水合后，KGM主链上的大多数乙酰基被羟基取代。羟基之间的强相互作用导致分子间氢键的形成，并使KGM凝胶的堆积结构变得比KGM的更规则。

文章来源：《水动力学研究与进展》 网址: http://www.sdlxyjyjzzz.cn/qikandaodu/2021/0127/477.html

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