怀山药(Dioscorea opposita)作为我国重要的药食同源块茎类植物,有着悠久的历史。本课题对山药块茎中分离出的大分子淀粉多糖糊化特性进行研究,通过系统研究不同介质对淀粉糊化过程的影响来阐述山药淀粉结晶结构的热糊化规律。通过对非淀粉活性多糖进行提取分离、结构鉴定,并比较了不同分子量片段多糖的小鼠体内降血糖功效。利用溶剂浸渍法提取分离,采用活性追踪法纯化成熟怀山药皮和肉,以及未成熟怀山药中的小分子活性成分,将活性成分在生长过程中的含量变化进行比较,并对其生物活性及构效关系进行系统研究。本研究有助于阐明怀山药作为药食两用物质的科学依据,对怀山药相关附加商品药品的开发奠定理论基础,并提供科学的方法。以不同介质对怀山药淀粉结晶结构糊化过程的影响为切入点,结合一种新型的数字图像分析方法,积分光密度IOD法,在线监测不同盐溶液、糖溶液对淀粉糊化过程的影响。利用晶变响应峰模型,对山药淀粉(C型淀粉)中的两个峰值,对应了其中的A、B型结构加以验证和讨论。IOD法是一种实时监测的方法,能够对处于部分糊化状态的淀粉颗粒进行表征,所得到的数据更能反映样品糊化过程中的真实情况,是一种最新的利用偏光显微镜测量淀粉糊化度的方法。利用这种新方法,结合―晶变响应峰模型‖研究不同浓度NaCl以及不同种类盐(NaCl,KCl,Ca Cl2,MgCl2,Fe Cl3,NaNO3,Na2CO3,Na2SO4和CuSO4)对山药淀粉糊化过程的影响。结果表明:随着NaCl浓度的增加(0~4M),C型山药淀粉中B型结晶结构的糊化温度先增大到最大值然后减小,而所有浓度对A型结晶结构均有糊化抑制作用。山药淀粉在氯化钠溶液中形成表面和脐点双向协同糊化模式,在低浓度下,NaCl溶液的糊化抑制作用主要归因于Na+的水结构构建作用;而在高浓度下淀粉羟基与Na+之间的金属耦合作用占主导。阴离子对淀粉糊化过程的影响与霍夫曼感胶离子序列相一致,而阳离子的作用更为复杂。高电荷密度的阳离子一方面可以增加水中的氢键强度,降低水分活度,抑制淀粉糊化,另一方面可以和淀粉链羟基基团结合,通过产生的额外热能瓦解淀粉,促进淀粉糊化;高电荷密度的阴离子一方面与水分子间有很强的静电交互作用,降低水分活度,另一方面与淀粉的羟基基团有排斥作用,从而可稳定淀粉颗粒,且这种排斥作用与电荷密度呈正比。研究不同浓度二糖(蔗糖)以及多种糖(单糖:D-核糖,D-半乳糖,D-葡萄糖,D-甘露糖和D-果糖;二糖:蔗糖,海藻糖和麦芽糖;三糖:棉子糖;四糖:水苏糖)对山药淀粉糊化过程的影响。结果表明:随着蔗糖浓度的增加(0~20%),淀粉糊化温度也增加;三糖和四糖的淀粉糊化抑制作用比二糖更强,而二糖对淀粉结构的保护作用强于单糖。糖类的糊化抑制作用与其ndhn(动态水合数)有很好的相关性,糖分子的赤道羟基个数e-(oh)越大,对淀粉的糊化抑制作用越强。除此之外,糖与水分子的结合能力还与糖分子的大小以及它们的三维结构有关。在三糖和四糖的比较中可知,四糖的理想模型为通过氢键形成螺旋结构,削弱其水合能力,因此线性结构的棉籽糖比水苏糖的糊化抑制作用更强。为了进一步研究怀山药的功能活性,本实验对成熟怀山药的皮和肉,以及未成熟怀山药中的活性物质进行提取分离,结构鉴定及活性分析。通过活性追踪法,最终鉴定出18种化合物,其中包括菲类(1,2,3,4),脑苷脂(5),载体类(6,7,13),糖脂类(8,14),脂肪酸类(9,10,11,12,15),糖类(16,17,18)。化合物c1(2,6-二羟基-4,7-二甲基菲)是新的化合物,而c4(6,7-二羟基-2,4-二甲基菲)首次从该种属中分离纯化得到。对粗提物和/或纯品化合物的mtt抗氧化活性,lpo抗氧化活性,cox-1和-2酶抑制活性,以及抗肿瘤活性进行评估。结果表明,四种菲类化合物具有很强的cox-1和-2酶抑制活性,且这四种化合物主要存在于成熟怀山药的皮中。本实验首次对c1、c2和c4进行cox-1和-2的酶抑制活性进行研究,并发现拥有更多自由羟基的化合物c1、3和4活性更强。怀山药在生长初期便完成了活性化合物的原始积累,具有更高的药用活性价值。利用沸水回流提取法和梯度醇沉法对怀山药多糖进行提取分离,结合切向流超滤膜包系统纯化不同分子量片段多糖,获得三个片段分子量的怀山药多糖hsy-Ⅰ(>50kda),hsy-Ⅱ(10~50kda),hsy-Ⅲ(<10kda)和hsy混合多糖(700kda~4kda)。其中hsy-Ⅰ所含单糖组成葡萄糖醛酸和半乳糖的摩尔比约为1.86∶5.19,主要以1→4糖苷键键合;hsy-Ⅱ的单糖组成包括葡萄糖醛酸、鼠李糖、阿拉伯糖、葡萄糖和半乳糖,且其摩尔比约为0.81∶2.35∶1.24∶66.79∶28.81,其中部分半乳糖以第Ⅲ类糖苷键(如1→3)键合,而其他糖均以第Ⅰ类(1→2,1→4)和第Ⅱ类(如1→6、1→)键合;hsy-Ⅲ的单糖组成为甘露糖、葡萄糖和半乳糖,且其摩尔比约为13.20∶12.79∶74.0,其中部分甘露糖以第Ⅲ类糖苷键(如1→3)键合,而其他糖均以第Ⅰ类(1→2,1→4)和第Ⅱ类(如1→6、1→)键合。建立地塞米松诱导的胰岛素抵抗糖/脂代谢紊乱糖尿病小鼠模型,来评价不同浓度混合多糖hsy和不同分子量段多糖hsy-Ⅰ,hsy-Ⅱ和hsy-Ⅲ的降血糖功效。以空腹血糖值、糖耐量、甘油三酯、胆固醇、空腹胰岛素水平作为判定指标,结果表明样品HSY混合多糖以及HSY-Ⅰ,HSY-Ⅱ具有辅助降血糖功能,并对其功效做对比分析,探讨其构效关系。