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茯苓多糖深层发酵、提取的参数控制及羧甲基化改性研究

陶跃中  
【摘要】: 茯苓是一味珍贵的药食两用菌,也是传统的中药材;茯苓多糖具有增强免疫、防治肿瘤等生物活性,而且许多新的生物学作用也在不断发现和利用。目前,茯苓多糖主要通过野生或人工种植获得,周期长、成本高;而深层发酵法生产茯苓多糖则具有周期短、成本低等优点。采用液体发酵及分离提取等新技术,已成为茯苓多糖等活性物质工业化生产的新方向。 本文以茯苓菌株HD 08-10为研究材料,通过深层发酵,优化其发酵参数并确定其最适的发酵培养基;对茯苓发酵菌丝体多糖提取分离,对其提取工艺参数进行优化;以获得的多糖为原料合成羧甲基茯苓多糖(Carboxymethylpachymaran , CMP),并优化其制备工艺;通过多步纯化、组分分析、理化结构性质鉴定等方法和手段研究CMP,并分析多种因素对CMP黏度的影响,为扩大茯苓多糖及其衍生物的应用范围奠定理论基础。主要研究结果有: 以菌体生物量和多糖产量为指标,对碳氮源种类及比例、pH值、培养温度、揺瓶转速、装液量以及接种量等参数进行参数控制研究;并通过正交试验设计,最终确定了发酵培养基配方及发酵过程参数为:葡萄糖4 %、蛋白胨0.75 %、硝酸钾0.75 %、硫酸镁0.05 %、磷酸二氢钾0.1 %、pH 5.5、温度26℃、转速150 r/m、装液量80 mL、接种量6 %。 采用响应面分析法对茯苓发酵菌丝体多糖的提取参数进行了优化,并确定最佳工艺参数为:提取时间4.3 h,提取温度73.8℃,水料比29.8:1。此条件下茯苓多糖理论提取率达到2.45 %,验证试验多糖提取率可达2.57 %,模型与试验拟合较好,自变量与响应值间的线性关系显著。因此,采用响应面法优化得到的参数准确可靠,具有实用价值。 采用正交试验法对CMP的制备工艺优化,并确定最佳条件为:温度50℃,NaOH 1 %,氯乙酸7 g;对CMP进行多步纯化、组分分析和理化结构性质鉴定,表明仅由羧甲基葡萄糖组成,糖环为吡喃型,糖苷键以β–(1→3)连接为主,分子量约为4.2×104 Da;对黏度特性进行研究,发现浓度、温度、pH值以及无机盐等因素与CMP的黏度有很大相关性。


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