壳寡糖的物化降粘-酶法降解制备工艺研究_制药工程.doc

摘要: 壳寡糖是一种具有独特生理活性的低聚糖，在食品、医药、农业和环保等领域有着广泛的应用价值。目前壳寡糖产品开发普遍存在制备效率低、成本较高的问题，限制了产品的应用。其技术突破需要解决三个方面问题：一是从水解酶入手，提高酶的活力和专一性；二是从原料预处理着手，通过物化处理，降低粘度，提高转化效率；三是通过工艺的优化，实现特定组分壳寡糖产品的定向制备。所以为了提高壳寡糖酶法生产的工业化效率，本论文从微波辐射法降低壳聚糖粘度入手，再进一步优化酶法降解的条件来研究壳寡糖的制备工艺，这对酶法生产壳寡糖具有一定的理论和现实意义。主要研究内容及结果如下：

首先，以粘度变化为检测指标，考察微波时间、微波功率、H2O2添加量对微波降粘的影响。结果表明：在壳聚糖半干粉末状态（水含量62.5%），H2O2添加量为0.2 mL，微波功率为460 W，作用时间为1.5 min时降粘效果最合理，此条件下不仅不破坏壳聚糖的理化性质，且能源消耗相对较低，同时也大大提高了后续酶法降解的效率。

在此基础上，对微波降粘后的壳聚糖进行酶法降解生产壳寡糖的条件进行优化。通过考察酶解温度、pH、底物浓度、酶的添加量、酶解时间对壳聚糖降解的影响，确定了酶法制备壳寡糖的最适工艺条件：反应温度45 ℃，pH 5. 8，底物浓度3%，酶添加量10 U/g底物，酶解时间300 min。

最后，测定经微波预处理的壳聚糖酶解产物和未经微波处理的壳聚糖酶解产物的数均分子量，并利用薄层色谱法，红外光谱法，高效液相色谱法（HPLC）对产物进行分析，结果表明：通过微波预处理再酶法水解而制备的产物在结构和色谱行为方面上与直接酶法水解的产物基本一致，聚合度均为10左右，但微波预处理后酶解效率得到了提高，因而采用微波预处理能够显著提高酶解效率，而且能够改善酶解产物的聚合度指标，在工业生产方面将具有较好的应用前景。

关键词：壳聚糖；微波辐射；酶法降解；壳寡糖

目录

摘要

ABSTRACT

第1章 绪论-1

1.1 壳寡糖概述-1

1.1.1 壳寡糖概述-1

1.1.2 壳寡糖的应用进展和市场前景-1

1.1.2.1 生物医药领域-1

1.1.2.2 精细化工领域-1

1.1.2.3 保健食品领域-2

1.1.2.4 农林畜牧领域-2

1.2 壳寡糖的制备-2

1.2.1 化学法-2

1.2.1.1 酸水解法-2

1.2.1.2 氧化降解法-2

1.2.2 酶解法-2

1.2.2.1专一性水解酶法-3

1.2.2.2 非专一性酶降解法-3

1.2.3 物理法-3

1.2.4 糖转移法-3

1.3 国内外壳寡糖的研究现状与存在的问题-4

1.3.1国内外壳寡糖的研究现状-4

1.3.2 酶解底物的预处理的技术问题-5

1.3.3 存在的问题-5

1.4 研究目的和研究思路-6

1.4.1 研究目的-6

1.4.2 课题研究思路-6

第2章 壳聚糖微波降粘条件探究-7

2.1实验材料和设备-7

2.1.1 实验材料与试剂-7

2.1.2 仪器设备-7

2.2 实验方法-7

2.2.1 特性粘度的测定方法-7

2.2.2壳聚糖预处理方法比较-8

2.2.2.1干法微波和湿法微波对壳聚糖降粘效果比较-8

2.2.2.2普通热处理和微波辐射对壳聚糖降粘效果比较-8

2.2.3 影响微波降粘单因素实验-8

2.2.4 正交试验优化微波降粘预处理条件-8

2.2.5 微波作用后壳聚糖样品红外光谱分析-8

2.3 实验结果与讨论-8

2.3.1预处理方法比较及条件初步筛选-8

2.3.2 微波降粘单因素实验结果-9

2.3.3 微波降粘预处理条件优化结果-10

2.3.4 微波辐射后的壳聚糖FT-IR分析-12

2.4 小结-13

第3章 酶法制备壳寡糖的工艺研究-15

第一节 酶法降解生产壳寡糖条件优化-15

3.1实验材料和设备-15

3.1.1 实验材料与试剂-15

3.1.2 实验设备-15

3.2 实验方法-15

3.2.1 氨基葡萄糖标准曲线的制作-15

3.2.2 壳聚糖酶酶活力的测定-16

3.2.3 壳聚糖不同pH值的溶液配置方法-16

3.2.4 壳聚糖酶的稳定性测定-16

3.2.4.1壳聚糖酶的热稳定性-16

3.2.4.2壳聚糖酶的酸碱稳定性-16

3.2.5 酶解条件的确定-17

3.2.5.1 pH对壳聚糖酶水解壳聚糖的影响-17

3.2.5.2 温度对壳聚糖酶水解壳聚糖的影响-17

3.2.5.3 壳聚糖底物浓度对酶解反应的影响-17

3.2.5.4 壳聚糖酶用量对酶解反应的影响-17

3.2.5.5 酶解反应时间的选择-17

3.3实验结果-17

3.3.1 壳聚糖酶的稳定性测定-17

3.3.1.1 壳聚糖酶的热稳定性-17

3.3.1.2 壳聚糖酶的酸碱稳定性-18

3.3.2 酶解条件的确定-18

3.3.2.1 pH对壳聚糖酶水解壳聚糖的影响-18

3.3.2.2 温度对壳聚糖酶水解壳聚糖的影响-19

3.3.2.3 壳聚糖底物浓度对酶解反应的影响-20

3.3.2.4 壳聚糖酶用量对酶解反应的影响-20

3.3.2.5 酶解反应时间的选择-21

3.4 小结-21

第二节 微波降粘、酶法降解产物分析-22

3.5 实验材料和设备-22

3.5.1 实验试剂-22

3.5.2 实验设备-22

3.5.3试剂配制-22

3.6 实验方法-22

3.6.1 壳寡糖样品的制备-22

3.6.2 壳寡糖数均分子量的测定-23

3.6.2.1 实验原理-23

3.6.2.2标准曲线的制备-23

3.6.2.3 乙酰丙酮法测定壳寡糖样品数均分子量-23

3.6.3 薄层层析法分析壳寡糖样品-24

3.6.4 FT-IR光谱分析壳寡糖样品-24

3.6.5 蒸发光散射-高效液相色谱（HPLC）分析壳寡糖样品-24

3.7 实验结果-24

3.7.1 不同预处理后酶解产物壳寡糖得率-24

3.7.2 壳寡糖样品的数均分子量-24

3.7.3 薄层层析法分析壳寡糖样品-25

3.7.4 FT-IR光谱分析酶解产物-25

3.7.5 蒸发光散射-高效液相色谱（HPLC）分析酶解产物-25

3.8 小结-27

第4章 结论与展望-29

4.1 结论-29

4.2 建议及展望-29

参考文献-31

致  谢-33