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绿色木霉产纤维素酶制备低聚壳聚糖

常江波  
【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pH8.0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pH9.68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。


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