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甲壳低聚糖酶法制备工艺优化及生理活性研究

张婷婷  
【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MW10kDa(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MW10kDa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(P0.05),温度则影响最不显著(P0.05)。 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(P0.05),MDA含量显著低于模型对照组(P0.05)。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(P0.05),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:MW2kDa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:MW2kDa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。


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