山东阜丰发酵有限公司；1，-二苯基-2 -苦基 肼（DPPH.)，辐照对黄原胶分子量及抗氧化活性的影响，日本和光纯药（Wako);番红O，Sigma公 司；其余试剂均为国产分析纯。

1.1.2试验仪器JascoV550型紫外-可见分光光度 计，日本分光公司；乌氏粘度计（内径0. 57mm)，上海 申立玻璃仪器有限公司；重铬酸银（Ag2Cr2〇7)剂量 计，本实验室自制。

1.2 辐照

60 Co Y辐照在中国农业科学院农产品加工研究所 进行。称取50 g黄原胶粉末，放入瓶中，封口后进行 0、10、20、50、100、200、300、400 和 500kGy 剂量的辐 照，剂量率为0.5kGy/h，辐照温度25°C ±2°C。辐照场 采用重铬酸银剂量计标定，该剂量计与中国计量科学 院丙氨酸校准剂量计（NDAS)比对，剂量测量误差< ±3%。每个剂量辐照设置3次重复。

1.3测定方法

1.3.1 黄原胶及其辐照产物分子量测定根据 Mark-Houwink方程[n ] = K • ( Mn ) a，采用粘度法测定 辐照处理后黄原胶的粘均分子量。用0. 08mol/L NaCI 溶液溶解黄原胶，使用乌氏粘度计在25C ± 0. 1C下 测定[n]，对于黄原胶，取K =0. 0258，a =0.76[21]，代 入Mark-Houwink方程，即可计算出分子量Mn。

1.3.2还原力测定还原力的测定参考Oyaizu的方 法[22]并略有改动。将不同剂量辐照后的黄原胶从蒸馏 水配置成1mg/ml溶液，取1ml依次加入pH 6. 6的磷酸 缓冲液和1%铁氰化钾溶液各2. 5ml，混匀后50C水浴 20min，加入10%的三氯乙酸溶液2. 5ml，混匀，800r/min 离心10min，取上清液2. 5ml，再次加入蒸馏水和0. 1% 氯化铁溶液各2.5ml，混匀后静置10min，在 700nm处测 定吸光度。以0.01mg/ml TBHQ无水乙醇溶液为阳性 对照，吸光度越高，表明样品还原力越强。

1.3.3 DPPH•清除能力测定[23]将不同剂量辐照后 的黄原胶以蒸馏配置成1mg/ml溶液，取3ml加入2 X 10-4mmol/L的DPPH.无水乙醇溶液2ml，封闭摇匀， 反应30min后在517nm波长下测定其吸光度A,。以 0. 1 mg/ml TBHQ无水乙醇溶液为阳性对照。清除率 =[1 - (A, - A」）/A。] X100%，其中 A。为 DPPH.溶液 吸光度，A,为DPPH•溶液+样品溶液的吸光度，、为

黄原胶（Xanthan gum)是一类由野油菜黄单胞菌 (Xanthomonas campestris)分泌的胞外水溶性杂多糖， 分子量为2 x106〜5 x107[1]。黄原胶由葡萄糖以p - (1，）-糖苷键相连，构成其主链，间隔的葡萄糖基上 联接由P - D-甘露糖-p - D-葡萄糖醛酸- a - D -甘露糖组成的侧链。辐照对黄原胶分子量及抗氧化活性的影响，与主链相连的甘露糖通常由乙 酰基修饰，侧链末端的甘露糖则与丙酮酸发生缩醛反 应而被修饰[2]。黄原胶分子中带电荷的三糖侧链围 绕主链骨架结构反向缠绕，通过氢键维系形成类似棒 状的双螺旋刚性结构，并进一步形成螺旋复合体[3 ]。 这种结构使主链对酸、碱、热、酶等的作用具有较强的 抵抗能力，从而保持其结构及性能的稳定。研究发现 黄原胶具有抗氧化、增强免疫力及抑制肿瘤的作 用[4 - 7 ]，黄原胶分子量的大小对其功能特性有重要影 响。黄成栋、何晓燕等分别利用酶法降解黄原胶分子， 发现黄原胶寡糖拥有较强的抑制真菌生长的能力、植 物诱抗活性、抗氧化活性，以及很强的抗病毒活 性[8 ’9 ]。因黄原胶的特殊稳定结构及其低分子量降解 产物的新功能特性，人们开始关注其降解方法及降解 产物的研究。

辐照降解是利用电离辐射与物质的作用，使被辐 照物质分子中的化学键断裂，从而得到低分子量的产 物。辐照降解在环境污染治理、高分子材料降解等多 个领域得到研究和应用[10 ~13 ]，近年利用辐照进行多糖 降解的研究逐渐增多。壳聚糖及其他多糖的辐照降解 研究表明[14-20]，7射线辐照降解是有效、经济可行的 物理降解法，通过该法制备的多糖降解物无环境污染， 且生产过程可控性好，比传统的酸降解、氧化降解等方 法更具优势。关于黄原胶辐照降解的研究还很少见， 因此，本文利用Y射线辐照黄原胶，研究辐照对固态 黄原胶分子量及抗氧化活性的影响，探讨剂量与活性 间的关系，为黄原胶的辐照应用与开发提供理论基础 和技术支撑。

1材料与方法

1. 1材料

1.1.1试验材料与试剂固体黄原胶（食品添加剂无水乙醇+样品溶液的吸光度。EDTA Na2 -Fe2+溶液。以0. 02mg/ml TBHQ无水乙

1.3.4超氧自由基（O2—.)清除能力的测定[24]采 醇溶液为阳性对照。清除率=(A - A,) “A。- A,) x 用邻苯三酚自氧化法测定O2- •清除作用。在 100%，其中A为样品组的吸光度，A,为空白组的吸光 50mm〇l/L Tris~HCl (pH 8. 2)缓冲液2. 8ml中加入 度，A。为对照组吸光度。

0. lml浓度为1mg/ml的不同剂量福照后的黄原胶溶 1.4数据分析

液，25°C水浴10mm，随后加入25°C预温的60mmol/L试验数据采用Excel进行处理和作图，采用

邻苯三酚溶液0. lml(溶剂为10mmol/L HCl)，充分混DPS7. 55统计软件进行统计分析，用Duncan新复极差

匀后准确反应3mm，加入5%抗坏血酸0.05ml终止反检验处理平均数之间差异的显著性。

应，在420nm处测定吸光度。对照组以等体积纯水代 替样品，0.01mg/ml TBHQ无水乙醇溶液为阳性对照， 2 结果与分析 清除率=[(A。- (A -Ap))]/A。x100%，式中 A。为对

照组吸光度，A为样品组的吸光度，Ap为不加邻苯三 2.1辐照对黄原胶分子量的影响 本分的吸光度。辐照对黄原胶粘均分子量的影响如图1所示。经

1.3.5羟自由基（‘OH)清除能力的测定[25]采用 过10kGy剂量辐照后，黄原胶的粘均分子量从辐照前 Fenton体系检测黄原胶对• OH的清除作用。在 的1. 71 x106增大到2. 23 x 106，随着剂量的进一步增

0. 15m〇1/L的磷酸缓冲液（pH 7.4) 1.0ml、520pg/ml大，粘均分子量逐渐降低为1.84 x 106、1.01 x 106、

番红 O 溶液 0. 2ml、6mm〇1/L EDTA Na2 - Fe2+ 溶液4. 97 x 105、1. 22 x 105、4. 82 x 104、2. 57 x 104、和 1. 59

1.0ml的混合溶液中分别加入7. 0ml不同剂量辐照处 x104，说明在辐照作用下，黄原胶分子既可发生聚合

理后浓度为1mg/ml的黄原胶溶液，最后加入6%的 也可发生降解。在低于10kGy剂量辐照时，辐照效应 札〇2 0. 8ml启动反应，40C水浴30min，520nm处测量 以聚合为主，而在辐照剂量大于10kGy后，降解反应 定吸光度值。空白组以等体积的去离子水代替样品溶成为主要过程。辐照对黄原胶分子量及抗氧化活性的影响，不同剂量辐照处理后的黄原胶分子量

 

图1辐照对黄原胶粘均分子量的影响

Fig. 1 Effect of irradiation on viscosity average molecular weight (Mn) of xanthan gum

不同大小写字母分别表示处理在1%和5%水平差异显著，下图同

The different capital and common small letters indicated significant differences at level of 1% and 5% level， respectively. The same as following figures

液，对照组以等体积的去离子水代替样品溶液和 间存在极显著差异。

度值（还原力）分别增加24. 05%、48. 10%、60. 13%、 96. 84%、124. 05%、151. 90% 和 164. 22%，在 500kGy

时可以达到阳性对照TBHQ吸光度值（还原力）的 59. 43%。不同剂量辐照的样品间差异极显著（P < 0. 01 ) 。

2.2辐照对黄原胶还原力的影响

由图2可知，经过10kGy剂量辐照后，黄原胶的吸 光度值稍有降低，由0.053降到0.051，之后，吸光度 值随辐照剂量的增加而增大。与0kGy时相比，20、50、 100、200、300、400和500kGy剂量辐照的黄原胶吸光 

 

图2辐照对黄原胶还原力的影响

Fig. 2 Effect of irradiation on reducing activity of xanthan gum

图中TBHQ为特丁基对苯二酚，下图同

TBHQ is an abbrevation for tertiary butylhydroguinone. The same as following figure

 

2.3辐照对黄原胶清除DPPH•能力的影响

如图3所示，黄原胶及经不同剂量辐照后的产物对 DPPH•都有一定的清除作用，除了 10kGy剂量辐照时 清除作用比对照稍有不显著的降低（从17. 37%降为 16. 87% )，其余处理均随着剂量的增大，清除作用增 强，其变化趋势与对辐照对还原力影响的变化趋势相 似。经400kGy辐照后，黄原胶对DPPH•的清除率达 到58. 8%，是对照的2. 39倍，与食品中常用的抗氧化 剂TBHQ接近。进一步增大辐照剂量到500kGy，黄原 胶清除DPPH•的能力仍在增强，但趋势趋于平缓，仅 增加到60. 79%，与400kGy相比差异不显著。 

80

aA

 

0102050100200300400500 TBHQ

剂最 dose (kGy}

 

图3 辐照对黄原胶清除DPPH•活性的影响 Fig. 3 Effect of irradiation on DPPH • scavenging capacity of xanthan gum 

2.4辐照对黄原胶清除•活性的影响

图4所示，对照组黄原胶对O2— •的清除率为 18. 18%，辐照对黄原胶分子量及抗氧化活性的影响，经10kGy剂量辐照后，清除率降为8. 51%， 降幅53. 22%，差异极显著。这与黄原胶在相同剂量 下对DPPH •清除活性降低较小不同，可能是由于样品 在不同测试体系中的抗氧化机理及影响抗氧化活性的 因素不同而引起的。辐照剂量增加到20kGy时，黄原 胶对〇2—•的清除率又有较大增加，达到19.94%。之 后，随着剂量的增大，清除率逐渐增加，到400kGy时， 黄原胶对〇2— •的清除率达到29. 61%，与对照相比增 加了 62. 82%。进一步增大辐照剂量到500kGy时，黄 原胶样品对〇2—•的清除率继续增加，可以达到TBHQ 清除活性的92%，但相对于400kGy时，仅增加 1. 52%，差异不显著，说明随着剂量的增加大辐照对清 除〇2—•活性的影响趋于平缓。

2.5辐照对黄原胶清除*OH活性的影响

图5表明，黄原胶对• OH的清除率较低，仅为 9. 29%，经10kGy辐照后，清除率为9. 21%，稍有降

低，差异不显著。随着剂量的进一步增大，*〇H清除 率逐渐降低，但降低的幅度增加，到300kGy时清除率 为4. 65%，仅为对照样品的50%。进一步增大辐照剂 量，清除率降低幅度减小，500kGy时清除率比400kGy 时降低12. 24%，差异不显著，但其对*OH的清除率为 对照的30. 09%，差异极显著。到500kGy时，仅为阳性 对照TBHQ清除率的28. 66%。 

 

图4辐照对黄原胶清除O2- •活性的影响 Fig. 4 Effect of irradiation on 〇2 - • scavenging capacity of xanthan gum

 

图5辐照对黄原胶清除• OH活性的影响 Fig. 5 Effect of irradiation on • OH scavenging capacity of Xanthan gum

 

3 讨论

黄原胶经过辐照处理后，其分子量发生了显著的 变化。依据辐照效应的直接作用和间接作用理论，黄 原胶中产生的辐照效应可由黄原胶分子直接吸收辐射 能引起，即糖苷键的成键电子被Y光子激发，引起键 断裂；也可以由黄原胶及其所含水分子吸收辐射后产 生的活性粒子（H3〇+，eaq和*OH、H•等自由基）通过化 学反应加速糖苷键的断裂引起。对固态黄原胶进行辐 照处理，剂量低于10kGy时，黄原胶分子量均高于未 经辐照的黄原胶；而超过10kGy后，随着辐照剂量的 增加，黄原胶分子量逐渐降低。辐照对黄原胶分子量及抗氧化活性的影响，这与康斌[26]在用Y辐 照降解法制备小分子水溶性壳聚糖时的现象相似。黄 原胶本身含有10%的水分，在水存在的条件下，黄原 胶分子会膨胀并伸展，使分子链运动自由度加大，在辐 射的直接和间接作用下生成大分子自由基，降解与聚 合的机会都极大增加。小于10kGy的低剂量辐照时， 札0受辐照分解出的e^H •可使活性中心向长链转 移，从而引发分子间的聚合或交联。高于10kGy时， 产物分子量急剧减小，水的存在对其降解作用的影响 逐渐占主要地位，其机理目前仍未完全清楚，还有待进 一步探讨。但通过控制辐照剂量来促进黄原胶的降解 或聚合是行之有效的，这也为黄原胶的改性研究提供 

Journal of Nuclear Agricultural Sciences 2010,24 (6) :1208 - 1213

一种新的思路和方法。

辐照后黄原胶抗氧化活性的变化与其分子量的变 化表现出较强的相关性。在低于10kGy剂量时，辐照 效应以聚合为主，分子量增加，某些活性基团可能参与 到聚合过程中，造成活性基团的减少，或者由于聚合， 使原来暴露的活性基团被阻隔，甚至包埋起来，从而使 黄原胶的还原力，以及对DPPH•和02_*的清除能力下 降。辐照剂量大于10kGy后，随着降解反应成为主要 过程，具有较低分子量的链段增多，造成某些活性基团 含量增多。同时，降解还可能使被阻隔或者包埋在分 子链中的活性基团暴露出来，从而造成黄原胶的还原 力，以及对DPPH •和02_ •的清除能力随辐照剂量的增 加而增大。而黄原胶对*〇H清除率随辐照剂量增大而 持续降低可能与辐照效应反应机理有关。黄原胶中的 水份在辐照条件下产生的• OH，会与黄原胶分子反应， 在引起其聚合或降解的同时，也消耗了黄原胶清除* OH的能力，在10kGy以下，生成的以及与黄原胶反应 的*〇H都较少，对黄原胶清除《OH能力的消耗较少， 随着辐照剂量的增大，• OH的数量逐渐增多，对黄原 胶清除• OH能力的消耗增加，从而表现为辐照后黄原 胶对*〇H清除率持续降低。

4结论

辐照可使固态黄原胶发生聚合或降解，低于 10kGy时，辐照效应以聚合反应为主，辐照对黄原胶分子量及抗氧化活性的影响，超过10kGy后， 随着辐照剂量的增大，降解反应成为主要反应过程，且 降解程度逐渐加深；

黄原胶本身抗氧化活性不高，辐照处理后，其抗氧 化活性发生显著变化。在低于10kGy的剂量下，黄原 胶的还原力、对DPPH•和02_ •的清除率与剂量呈负相 关；剂量大于10kGy，黄原胶的还原力、对DPPH •和 0^ •的清除率与剂量呈正相关；而对*〇H活性的清除 能力与剂量呈负相关。