单糖/双糖对近中性pH下共轭亚油酸囊泡影响的比较

doi:10.7503/cjcu20210860

高等学校化学学报 ›› 2022, Vol. 43 ›› Issue (4): 20210860.doi: 10.7503/cjcu20210860

单糖/双糖对近中性pH下共轭亚油酸囊泡影响的比较

李磊¹^,², 方云²(), 夏咏梅¹(), 薄纯玲², 樊晔²

^1.江南大学食品科学与技术国家重点实验室
^2.化学与材料工程学院, 合成与生物胶体教育部重点实验室, 无锡 214122

收稿日期:2021-12-27 出版日期:2022-04-10 发布日期:2022-02-16
通讯作者: 方云,夏咏梅 E-mail:yunfang@126.com;ymxia@jiangnan.edu.cn
作者简介:夏咏梅, 女, 博士, 教授, 主要从事食品配料与添加剂生物制造研究. E-mail: ymxia@jiangnan.edu.cn
基金资助:
国家自然科学基金(21606107);国家重点研发计划项目(2017YFB308705)

Comparative Effects of Mono/disaccharides on Conjugated Linoleic Acid Vesicles at Near Neutral pH

LI Lei¹^,², FANG Yun²(), XIA Yongmei¹(), BO Chunling², FAN Ye²

^1.State Key Laboratory of Food Science and Technology，Jiangnan University，Wuxi 214122，China
^2.Key Laboratory of Synthetic and Biological Colloids（Ministry of Education），School of Chemical and Material Engineering，Jiangnan University，Wuxi 214122，China

Received:2021-12-27 Online:2022-04-10 Published:2022-02-16
Contact: FANG Yun,XIA Yongmei E-mail:yunfang@126.com;ymxia@jiangnan.edu.cn
Supported by:
the National Natural Science Foundation of China(21606107);the National Key Research and Development Program of China(2017YFB0308705)

1. ESM to 20210860.pdf(269KB)

摘要/Abstract

摘要：

比较了乳糖等3种双糖或核糖等3种单糖及其复配物对近中性范围共轭亚油酸(CLA)形成脂肪酸囊泡(FAV)的影响. 用激光丁达尔效应确定FAV的pH窗口及各相区, 用透射电子显微镜及动态光散射表征其形貌和尺寸, 用浊度法研究了其稳定性, 用等温滴定量热证明各种糖及其复配物与FAV表面的弱非共价键合作用, 并经理论计算获得结合能. 实验和计算结果表明, 各种糖及其复配物均可以双向拓宽CLA形成FAV的pH窗口, 且拓宽其近中性pH窗口的能力按照双糖<单糖≈双糖/单糖≤单糖/单糖的顺序依次增强. 主要归结为单糖在FAV表面的强竞争吸附, 以及双糖可能因多结合位点吸附而减少其自由羟基与环境水分子的缔合作用, 从而影响多羟基小分子依靠自由羟基增强囊泡表面亲水性的效果.

关键词: 脂肪酸囊泡, 共轭亚油酸, 双糖, 单糖, pH窗口

Abstract:

Effects of three disaccharides such as lactose and three monosaccharides such as ribose and their mixtures on the formation of fatty acid vesicles（FAV） of conjugated linoleic acid（CLA） in the near-neutral pH range were compared. The pH windows of FAV and phase regions were determined by laser Tyndall effect， the morphology and size of FAV were characterized by transmission electron microscopy and dynamic light scattering， the stabilities of FAV were studied by turbidimetry， the weak non-covalent binding of various saccharides and their mixtures on the FAV surface was proved by isothermal titration calorimetry， and the binding energies were calculated theoretically. The experimental and computational results show that all saccharides and their mixtures can both-side extend the pH window of FAV， and the near neutral-side pH window extends in the following order： disaccharide < monosaccharide ≈ disaccharide/monosaccharide ≤ monosaccharide/monosaccharide. It mainly comes down to the stronger compe-titive adsorption of monosaccharides than disaccharides on the FAV surface. Additionally， the possible multi-binding site adsorption of disaccharides on FAV surface may result in weaker association between the free hydroxyl groups of disaccharides and environmental water molecules than monosaccharides， which makes negative contribution to the enhanced hydrophilicity of the FAV surface relying on polyhydroxyl groups of small molecules.

Key words: Fatty acid vesicle, Conjugated linoleic acid, Disaccharide, Monosaccharide, pH Window

中图分类号:

O648

TrendMD:

李磊, 方云, 夏咏梅, 薄纯玲, 樊晔. 单糖/双糖对近中性pH下共轭亚油酸囊泡影响的比较. 高等学校化学学报, 2022, 43(4): 20210860.

LI Lei, FANG Yun, XIA Yongmei, BO Chunling, FAN Ye. Comparative Effects of Mono/disaccharides on Conjugated Linoleic Acid Vesicles at Near Neutral pH. Chem. J. Chinese Universities, 2022, 43(4): 20210860.

图/表 9

Fig.1 Determination of the pH window for FAV of CLA(A) and L?CLA(B) and other phase boundaries of the suspensions corresponding to pH variation by aid of the laser Tyndall effect observation

Fig.2 pH?VHCl curve and the laser Tyndall effect proofs corresponding to different phase regions(inset) of CLA(A) and L?CLA(molar ratio 0.1∶1.0)(B), TEM image(C), apparent particle size distribution using TEM(D), average hydrodynamic diameter(Dh) using DLS for L?CLA(molar ratio 0.1∶1.0)(E), and ITC determination of L titrating FAV in buffer solution at pH=7(F)

Table 1 pH window for FAV formation, average particle size at the near neutral-side pH window, and thermodynamic parameter of disaccharide(or monosaccharide)-CLA suspensions

Suspension	n（Saccharide）/n（CLA）	pH window	Average particle size/nm		Thermodynamic parameter/（kJ?mol^-1）
Suspension	n（Saccharide）/n（CLA）	pH window	TEM	DLS	pH	ΔH	TΔS	ΔG
CLA	0	7.8—9.2	―	―	―	―	―	―
L?CLA	0.1∶1.0	7.3—9.4	20.6	22.5	7	-0.55	11.40	-11.95
	0.5∶1.0	7.3—9.3			8	-1.14	8.64	-9.78
	1.0∶1.0	7.7—9.5			9	-0.32	11.22	-11.54
T?CLA	0.1∶1.0	7.3—9.3	20.4	22.6	7	-0.12	21.83	-21.95
	0.5∶1.0	7.4—9.5
	1.0∶1.0	7.6—9.4
S?CLA	0.1∶1.0	7.2—9.3	21.3	23.6	7	-0.90	9.75	-10.65
	0.5∶1.0	7.3—9.3
	1.0∶1.0	7.4—9.4
R?CLA^［22］	0.1∶1.0	7.0—9.5	22.5	26.4	7	-5.08	10.54	-15.63

Fig.3 pH?VHCl curve and the laser Tyndall effect proofs corresponding to different phase regions(inset) of L/R?CLA(molar ratio 0.1∶0.1∶1.0)(A), TEM image(B), apparent particle size distribution using TEM(C), average hydrodynamic diameter(Dh) using DLS for L/R?CLA(molar ratio 0.1∶0.1∶1.0)(D), and ITC determination of L/R mixture titrating FAV in buffer solution at pH=7(E)

Table 2 pH window for CLA-FAV formation, average particle size at the near neutral-side pH window and thermodynamic parameter of disaccharide/R(or monosaccharide/R)-CLA suspensions

Suspension	n（Saccharide）/n（CLA）	pH window	Average particle size/nm		Thermodynamic parameter/（kJ?mol^-1）
Suspension	n（Saccharide）/n（CLA）	pH window	TEM	DLS	pH	ΔH	TΔS	ΔG
L/R?CLA	0.1∶0.1∶1.0	7.1—9.3	20.4	22.4	7	-1.13	27.94	-29.07
T/R?CLA	0.1∶0.1∶1.0	6.9—9.3	22.5	24.0	7	-1.05	27.57	-28.62
S/R?CLA	0.1∶0.1∶1.0	6.9—9.4	23.5	26.4	7	-1.88	26.69	-28.57
A/R?CLA	0.1∶ 0.1∶1.0	6.5—9.2	18.3	20.7	7	2.85	31.26	-28.41
G/R?CLA	0.1∶0.1∶1.0	7.0—9.3	18.2	21.2	7	-2.71	28.44	-31.15

Fig.4 pH?VHCl curve and the laser Tyndall effect proofs corresponding to different phase regions(inset) of A/R?CLA(molar ratio 0.1∶0.1∶1.0)(A), TEM image(B), apparent particle size distribution using TEM(C), average hydrodynamic diameter(Dh) using DLS for A/R?CLA(molar ratio 0.1∶0.1∶1.0)(D), and ITC determination of A/R mixture titrating FAV in buffer solution at pH=7(E)

Table 3 Values of R(%) influenced by disaccharide-CLA, disaccharide/R(or monosaccharide/R)-CLA suspensions

Solutions	n（Saccharide）/ n（CLA）	R（%）（no NaCl）	R（%）（0.2 mol/L NaCl）	Solutions	n（Saccharide）/ n（CLA）	R（%）（no NaCl）	R（%）（0.2 mol/L NaCl）
L?CLA	0.1∶1.0	19.86±0.74	24.87±0.45	S?CLA	0.5∶1.0	10.51±1.26	19.37±0.45
	0.5∶1.0	17.90±1.04	24.71±0.60		1.0∶1.0	10.14±2.99	16.97±1.30
	1.0∶1.0	17.21±0.90	26.50±0.95	L/R?CLA	0.1∶0.1∶1.0	21.21±1.44	16.85±0.51
T?CLA	0.1∶1.0	16.81±0.56	17.16±1.13	T/R?CLA	0.1∶0.1∶1.0	17.28±0.99	16.70±0.56
	0.5∶1.0	12.14±1.26	17.29±0.49	S/R?CLA	0.1∶0.1∶1.0	10.87±1.88	17.87±1.70
	1.0∶1.0	14.19±1.13	20.48±1.00	A/R?CLA	0.1∶0.1∶1.0	19.08±0.62	16.48±1.42
S?CLA	0.1∶1.0	8.15±1.44	17.87±1.88	G/R?CLA	0.1∶0.1∶1.0	20.64±1.28	16.78±0.89

Fig.5 Optical micrographs of disaccharide?CLA(molar ratio 0.1∶1.0), disaccharide/ribose?CLA and monosaccharide/ribose?CLA(molar ratio 0.1∶0.1∶1.0) solutions at the alkaline?side pH window(pH=9.4) composed of L(A), T(B), S(C), L/R(D), T/R(E), S/R(F), A/R(G) and G/R(H)

Fig.6 Comparison of binding energies between saccharides and protonated/deprotonated CLA or water(A), and schematic illustration of the binding mechanism of saccharides on the FAV surface(B)

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单糖/双糖对近中性pH下共轭亚油酸囊泡影响的比较

Comparative Effects of Mono/disaccharides on Conjugated Linoleic Acid Vesicles at Near Neutral pH

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