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甲壳低聚糖酶法制备工艺优化及生理活性研究

作　者: 张婷婷
导　师: 吴成业；王则金
学　校: 福建农林大学
专　业: 农产品加工及贮藏工程
关键词: 甲壳低聚糖制备工艺生理活性
分类号: TS254.9
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

甲壳低聚糖(Chito-oligosaccharides)是壳聚糖降解后的产物。当壳聚糖降解为甲壳低聚糖后,单体分子结构并未发生变化。由于其聚合度低、分子量小,有良好的水溶性。因此,比壳聚糖具有更广泛的应用空间。我国海产品资源丰富,虾壳、蟹壳作为水产品加工后剩余的下脚料,不仅造成浪费,更是产生大量的垃圾,污染环境。本实验重点探讨了制备甲壳低聚糖的最佳工艺条件,并针对MW<10kDa(分子量小于10000道尔顿)甲壳低聚糖的抗氧化、降血糖、降血脂以及吸附重金属等生理活性进行研究。研究结果如下:⑴选用成本低、降解效果好的纤维素酶对壳聚糖进行降解。测定不同酶解时间、酶浓度、pH值、温度条件下的降解效果,通过单因素实验和正交实验得出最佳制备甲壳低聚糖的工艺组合为:酶浓度1600U/g、酶解时间7 h、pH=5.4、温度55℃。以此工艺组合制备MW<10kDa甲壳低聚糖得率为69.51%。在影响甲壳低聚糖产率的4个因素中,pH对甲壳低聚糖的产率影响最显著(P<0.05),温度则影响最不显著(P>0.05)。⑵通过甲壳低聚糖对(·OH)和(O2?·)的清除实验看出,甲壳低聚糖浓度为10 mg/ml时,对(·OH)和(O2?·)的清除率均能达到80%左右,浓度为30 mg/ml时,对(·OH)和(O2 ?·)的清除率均能接近100%。用甲壳低聚糖对小鼠灌胃30 d后测定小鼠体内的MDA、SOD和T-AOC指标,结果表明:中剂量组(400 mg/kg)和高剂量组(800 mg/kg)小鼠的血清和肝脏中SOD、T-AOC活力显著高于模型对照组(P<0.05),MDA含量显著低于模型对照组(P<0.05)。⑶对注射60 mg/kg四氧嘧啶诱导糖尿病的小鼠,甲壳低聚糖具有一定的降血糖功效,结果表明:灌胃甲壳低聚糖的小鼠血糖值与模型对照组有显著性差异(P<0.05),说明甲壳低聚糖能明显降低糖尿病小鼠的血糖值,但还未能完全降到正常血糖值水平。⑷对不同分子量的甲壳低聚糖进行体外降脂实验,结果表明:MW>2kDa的甲壳低聚糖对油脂、胆酸盐和胆固醇具有较好的吸附性。动物实验则也表明:MW>2kDa甲壳低聚糖具备减轻体重、降低血脂、保护肝脏的作用,其中小鼠灌胃高剂量(400mg/kg)甲壳低聚糖效果最为明显。⑸在甲壳低聚糖吸附贝类中重金属的研究中,将花蛤放在富含重金属的海水中饲养,得到富集重金属的花蛤模型,再将其放入加有甲壳低聚糖的海水中养殖,5d后通过原子吸收检测贝类体内的重金属残留量的差异。结果表明:甲壳低聚糖能促进花蛤对重金属离子的代谢,其中对Pb、Cu的效果较好,当甲壳低聚糖添加量为0.4g/L时,对Pb、Cu的代谢率分别能达到26.00%和21.47%,高于模型组的代谢率10.64%和11.83%;Zn次之,为8.40%,略高于模型组的7.41%;对Cd则无明显的效果。

全文目录

摘要  7-9
Abstract  9-11
第一章引言  11-24
  1.1 甲壳低聚糖的结构与性质  11-16
    1.1.1 甲壳低聚糖的结构  11-12
    1.1.2 甲壳低聚糖的性质  12-16
  1.2 甲壳低聚糖的应用现状  16-17
    1.2.1 在食品工业中的应用  16
    1.2.2 在医药上的应用  16-17
    1.2.3 在化妆品中的应用  17
    1.2.4 在农业中的应用  17
  1.3 甲壳低聚糖的制备方法  17-21
    1.3.1 物理方法  18-19
    1.3.2 化学方法  19-20
    1.3.3 生物方法  20-21
  1.4 本论文的立题背景和研究意义  21-22
  1.5 本论文的主要研究内容  22-24
第二章甲壳低聚糖酶法制备工艺的优化  24-33
  2.1 材料与设备  24-25
    2.1.1 材料与试剂  24-25
    2.1.2 仪器与设备  25
  2.2 实验方法  25-26
    2.2.1 还原糖标准曲线的绘制  25
    2.2.2 酶浓度范围的确定  25
    2.2.3 酶解时间范围的确定  25
    2.2.4 酶解温度范围的确定  25-26
    2.2.5 正交实验设计  26
    2.2.6 甲壳低聚糖产率的计算  26
  2.3 结果与分析  26-31
    2.3.1 还原糖标准曲线  26-27
    2.3.2 酶浓度范围的确定  27-28
    2.3.3 酶解时间范围的确定  28
    2.3.4 酶解温度范围的确定  28-29
    2.3.5 正交实验结果  29-31
    2.3.6 甲壳低聚糖酶法制备工艺流程及产物产率  31
  2.4 讨论  31-32
  2.5 小结  32-33
第三章甲壳低聚糖抗氧化及降血糖活性研究  33-46
  3.1 材料与设备  33-34
    3.1.1 材料及试剂  33-34
    3.1.2 仪器与设备  34
  3.2 实验方法  34-38
    3.2.1 食用甲壳低聚糖的制备工艺  34
    3.2.2 急性毒性试验  34
    3.2.3 抗氧化活性的体外测定  34-35
    3.2.4 动物实验  35-38
    3.2.5 数据统计  38
  3.3 结果与分析  38-44
    3.3.1 甲壳低聚糖的毒性分析  38
    3.3.2 甲壳低聚糖的体外抗氧化活性实验  38-40
    3.3.3 高血糖小鼠模型的构建  40
    3.3.4 甲壳低聚糖对小鼠的降血糖功效  40-41
    3.3.5 甲壳低聚糖对小鼠的抗氧化功效  41-44
  3.4 讨论  44-45
  3.5 本章小结  45-46
第四章甲壳低聚糖的降血脂活性研究  46-62
  4.1 材料与设备  46-47
    4.1.1 材料与试剂  46-47
    4.1.2 仪器设备  47
  4.2 实验方法  47-51
    4.2.1 食用甲壳低聚糖的制备工艺  47
    4.2.2 降血脂活性的体外测定  47-49
    4.2.3 动物实验  49-51
  4.3 结果与讨论  51-60
    4.3.1 体外降脂效果的比较  51-55
    4.3.2 动物实验  55-58
    4.3.3 验证性实验  58-60
  4.4 讨论  60-61
  4.5 本章小结  61-62
第五章甲壳低聚糖的吸附性研究  62-72
  5.1 材料与仪器  62-63
    5.1.1 材料与试剂  62-63
    5.1.2 主要仪器  63
  5.2 实验方法  63-65
    5.2.1 试验设计  63-64
    5.2.2 重金属超标海水的配制  64
    5.2.3 生物样的测定方法  64-65
    5.2.4 数据处理  65
  5.3 结果与分析  65-70
    5.3.1 四种元素的标准工作曲线  65
    5.3.2 标样回收率的测定  65-66
    5.3.3 花蛤对重金属的富集作用  66-67
    5.3.4 甲壳低聚糖对各重金属在花蛤体内代谢的影响  67-70
  5.4 讨论  70-71
  5.5 本章小结  71-72
第六章结论与展望  72-75
  6.1 结论  72-74
    6.1.1 制备甲壳低聚糖的最佳工艺条件探讨  72
    6.1.2 甲壳低聚糖的抗氧化活性研究  72
    6.1.3 甲壳低聚糖的降血糖活性研究  72-73
    6.1.4 甲壳低聚糖的降血脂活性研究  73
    6.1.5 甲壳低聚糖的吸附活性研究  73-74
  6.2 创新点  74
  6.3 展望  74-75
参考文献  75-79
附录  79-81
缩略符号注释  81-82
硕士研究生期间撰写的学术论文  82-83
致谢  83

甲壳低聚糖酶法制备工艺优化及生理活性研究

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