烟草废弃物综合利用—烟秆多糖结构分析成果

2025-09-30 理论教育版权反馈

【摘要】：对烟秆多糖进行酸水解，然后进行HPLC单糖分析，方法见多糖样品处理章节。由之前的紫外检测表明烟秆多糖中含有蛋白质，从而推测烟秆多糖为结合少量蛋白质β-构型的吡喃杂多糖。从表2-2中可以看出烟秆多糖的Mw为3.142 × 104。烟秆多糖中的dn=1.247，接近于1，说明多糖分子的质量分布较窄，均一性较好。图2-5 烟秆多糖Mw、LS和dRI与流出时间的关系图图2-6 烟秆多糖均方根旋转半径与重均分子质量双对数关系图

对烟秆多糖进行酸水解，然后进行HPLC单糖分析，方法见多糖样品处理章节。分析结果如图2-3所示，根据标准样品的保留时间，确定多糖水解样品中含有的单糖分别为葡萄糖醛酸、半乳糖醛酸、葡萄糖、甘露糖/半乳糖、鼠李糖、阿拉伯糖，其中因Aminex HPX-87H色谱柱对糖分析的限制，无法将甘露糖、半乳糖两种糖分离开，所以不能确定是其中哪一种或多种，有待进一步研究。将其中各种多糖进行面积归一化处理，得到表2-1数据，可以看出烟秆多糖是一种杂多糖，其中各种单糖的组成及含量分别为葡萄糖醛酸 8.76%，半乳糖醛酸 12.80%，葡萄糖 11.47%，甘露糖/半乳糖42.88%，鼠李糖7.25%，阿拉伯糖16.84%。

图2-3 烟秆多糖的HPLC图

1—葡萄糖醛酸 2—半乳糖醛酸 3—葡萄糖 4—甘露糖/半乳糖 5—鼠李糖 6—阿拉伯糖

表2-1 烟秆多糖的单糖组成

烟秆多糖的红外分析光谱图，如图2-4所示，通过对红外光谱吸收图分析，在 3440cm^-1处有强而宽的吸收峰，为—OH的O—H伸缩振动；2930cm^-1处较强的吸收峰是由于—CH₃或—CH₂的C—H伸缩振动引起；1650cm^-1处的红外吸收峰是由于N—H的变角振动，可能含有氨基或酰胺基的结构，进一步说明多糖中含有蛋白质；1420cm^-1和1260cm^-1处的红外吸收峰，是C—O伸缩振动和O—H面内变形振动的偶合引起，可能含有羧基；1000cm^-1处为C—O键的伸缩振动峰，为典型的吡喃糖红外光谱图；890cm^-1处的红外吸收峰为β-构型多糖的异头碳伸缩振动峰。由之前的紫外检测表明烟秆多糖中含有蛋白质，从而推测烟秆多糖为结合少量蛋白质β-构型的吡喃杂多糖。

图2-4 烟秆多糖的红外光谱图(https://www.chuimin.cn)

烟秆多糖的SEC/MALLS参数，如表2-2所示。

表2-2 烟秆多糖的SEC/MALLS参数表

图2-5是烟秆多糖重均分子质量（M_w）、光散射（LS）和示差信号（dRI）与流出时间的关系图。从图2-5中可以看出多糖的重均分子质量为145000～19000g/mol。从表2-2中可以看出烟秆多糖的M_w为3.142 × 10⁴。多分散系数d_n=M_w/M_n，d_n越接近 1，试样越均一。烟秆多糖中的d_n=1.247，接近于1，说明多糖分子的质量分布较窄，均一性较好。均方根旋转半径对分子质量的关系可用关系式表示，该关系式的α值也可用于推断高分子在溶液中的链构象。通常，α值为1、0.5～0.6和0.33时，分别表示高分子在溶液中呈现刚性棒状链、无规线团和球形链构象。对于支化高分子，α值一般小于0.5，有时甚至低于0.33。将烟秆多糖的=14.1nm，对与M_w的双对数作图，如图2-6所示，分子质量小于20000g/mol时为部分Ⅰ，分子质量大于20000g/mol时的部分为Ⅱ，当分子质量小于20000g/mol时不适合均方根旋转半径与重均分子质量双对数关系模型，只讨论Ⅱ部分。对Ⅱ部分的双对数模型进行拟合，得到的直线斜率α为0.188，从而可知，多糖在水中构象为球形，并且高度支化。

图2-5 烟秆多糖M_w、LS和dRI与流出时间的关系图

图2-6 烟秆多糖均方根旋转半径与重均分子质量双对数关系图

烟草废弃物综合利用—烟秆多糖结构分析成果

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