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绿色木霉产纤维素酶制备低聚壳聚糖

作　者: 常江波
导　师: 余晓斌
学　校: 江南大学
专　业: 发酵工程
关键词: 低聚壳聚糖水解条件酶水解-膜分离理化性质抑菌作用
分类号: TQ281
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

低聚壳聚糖(chitosan oligosaccharide)是壳聚糖的寡聚物,是由氨基葡萄糖以β-1,4键连接2-20个单元的低聚糖,分子量低于10000,可以广泛地应用于医药、食品、饮料、化妆品等多种工业领域中,其市场价值远远高于其它甲壳素产品。低聚壳聚糖可通过专一性酶和非专一性酶降解壳聚糖而获得,酶法制备低聚壳聚糖具有反应条件温和、水解效率高、环境清洁、产物安全性高等优点,而且容易控制产物的聚合度,代表了今后低聚糖合成的方向。而纤维素酶由于可有效降解壳聚糖生成低聚壳聚糖,并且廉价易得,日益成为降解壳聚糖的热门的水解酶。基于此,本论文对绿色木霉产纤维素酶降解壳聚糖条件进行了优化,并对水解产物低聚壳聚糖进行了质量评价和抑菌效果的研究。采用实验室保存的绿色木霉产的纤维素酶(壳聚糖酶活为7IU/mL)水解壳聚糖,并对纤维素酶水解壳聚糖的条件进行了研究,以产物中还原糖浓度、水解液的特性粘度和平均聚合度三个方面为指标,得出纤维素酶水解壳聚糖的最佳条件为：作用温度为50℃；最适作用pH为5.0；最佳酶加入量为6IU/(g底物)；底物浓度为3%等。通过薄层层析法和质谱法对水解液进行分析,以甲壳低聚糖(1-6糖)为标样,证明了水解液中含有1-7糖,即纤维素酶可有效水解壳聚糖。通过酶水解—膜分离的耦合机制制备分离低聚壳聚糖,这样不仅可以分离到分子质量分布窄的水解产物,还可以重复利用水解酶,连续进行水解,提高水解效率。膜通量与操作压力和超滤时间有关,操作压力达到0.40MPa及超滤时间为3.5h时,膜通量保持恒定。水解液透过分子量10000的水解膜,得到平均分子质量为2000的水解产物,水解得率为40.5%。对低聚壳聚糖(COS)的理化特性和功能性质进行了研究,结果表明：水解产物的平均相对分子质量为1485,脱乙酸度(D.D.)为91.61%,含水量为6.5%,低聚壳聚糖含量为81%,水解产物各方面均达到标准质量指标；水解产物在pH1-13的范围内都有良好的水溶性,当pH>8.0时,COS在水中的溶解性略有下降；COS在浓度40%的乙醇溶液中可以完全溶解,此后随着乙醇浓度的增加产品的溶解性下降；当pH<9.68时,COS显示阳离子性质；温度≤80℃,COS溶液较稳定；COS具有良好的吸湿保湿能力,保湿性较强于甘油,而它的原材料壳聚糖的保湿性差；COS易于发生美拉德褐变反应,应保存于干燥、低温环境下。论文初步讨论了水解产物低聚壳聚糖对大肠杆菌和绿色木霉的抑制作用,研究了其抑菌活性与浓度的关系。结果表明：低聚壳聚糖在酸性条件下对细菌大肠杆菌和真菌绿色木霉有良好的抑制生长作用,但对黑曲霉抑菌作用不明显,甚至促进其生长。

全文目录

摘要  3-4
Abstract  4-6
目录  6-8
第一章绪论  8-18
  1.1 低聚壳聚糖的降解制备研究进展  9-12
    1.1.1 物理降解  9-10
    1.1.2 化学降解  10-11
    1.1.3 酶降解  11-12
  1.2 低聚壳聚糖分离纯化方法  12
  1.3 低聚壳聚糖的性质  12-13
    1.3.1 低聚壳聚糖的溶解性  12-13
    1.3.2 低聚壳聚糖的吸湿保湿性质  13
    1.3.3 低聚壳聚糖的抗菌抑菌性能  13
  1.4 低聚壳聚糖的应用  13-15
    1.4.1 低聚壳聚糖在食品保健方面的应用  13-14
    1.4.2 低聚壳聚糖在生物制药领域中的应用  14-15
    1.4.3 低聚壳聚糖在农、林、牧等领域中的应用  15
    1.4.4 低聚壳聚糖在化工领域中的应用  15
  1.5 立题依据和主要研究内容  15-18
第二章材料与方法  18-26
  2.1 实验材料  18-20
    2.1.1 试剂与设备  18-19
    2.1.2 实验菌株  19
    2.1.3 培养基  19
    2.1.4 粗酶的制备  19-20
  2.2 实验方法  20-26
    2.2.1 分析方法  20-22
    2.2.2 水解条件的研究  22-23
    2.2.3 酶水解-膜分离制备低聚壳聚糖  23
    2.2.4 水解产物的质量评价和理化性质  23-26
第三章结果与讨论  26-50
  3.1 绿色木霉产纤维素酶制备低聚壳聚糖  26-32
    3.1.1 纤维素酶的制备  26
    3.1.2 温度对水解反应的影响  26-27
    3.1.3 反应时间对水解反应的影响  27
    3.1.4 pH对水解反应的影响  27-28
    3.1.5 不同脱乙酰度(D.D.)壳聚糖对水解反应的影响  28-29
    3.1.6 不同底物浓度对水解反应的影响  29
    3.1.7 酶量对水解反应的影响  29-30
    3.1.8 降解产物分析  30-32
    3.1.9 小结  32
  3.2 酶水解-膜分离耦合机制分离水解产物  32-34
    3.2.1 超滤过程特性研究  33-34
    3.2.2 酶水解-膜分离产物  34
    3.2.3 小结  34
  3.3 水解产物的质量评价及功能性质  34-46
    3.3.1 水解产物的外观  34-35
    3.3.2 水解产物中低聚壳聚糖含量的测定  35
    3.3.3 水解产物的平均分子量  35
    3.3.4 水解产物脱乙酰度的测定  35-36
    3.3.5 水解产物等当点的测定  36-37
    3.3.6 水解产物的水分含量  37
    3.3.7 水解产物在不同浓度的乙醇溶液中的溶解性  37-40
    3.3.8 水解产物在不同pH值水溶液中的溶解性  40-41
    3.3.9 水解产物的稳定性  41-42
    3.3.10 水解产物的美拉德褐变反应  42-44
    3.3.11 低聚壳聚糖吸湿性和保湿性试验  44-46
    3.3.12 小结  46
  3.4 水解产物的抑菌性能初步作用  46-50
    3.4.1 比浊法测定低聚壳聚糖对菌种生长的影响  47-48
    3.4.2 牛津杯法测定低聚壳聚糖对菌种的抑菌作用  48-49
    3.4.3 小结  49-50
致谢  50-52
参考文献  52-58
附录:作者在攻读硕士学位期间发表的论文  58

绿色木霉产纤维素酶制备低聚壳聚糖

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