超微粉碎和高压均质联合处理对几丁质理化性质及微观结构的影响

天然几丁质具有高度有序的晶体结构以及较强的分子间和分子内氢键,其不溶于水,因此难以被酶促降解。为了提高几丁质的酶促降解效率,本研究采用超微粉碎和高压均质联合处理对几丁质进行改性,测定改性处理前后几丁质的一系列理化性质,并用傅里叶变换红外光谱、元素分析、X射线衍射、热重-差示扫描量热法和扫描电子显微镜等对几丁质的微观结构进行表征;此外,利用非特异性酶进行酶解验证联合处理对几丁质的酶解效率的影响。结果表明,与原几丁质相比,联合处理改性后的几丁质平均粒径减小99.71%,比表面积增加85.11%,孔隙体积增大29.03%,黏均分子质量降低85.80%,通过振实密度所计算膨胀比增加1.02 倍。与原几丁质相比,联合处理改性后的几丁质在3 448 cm－1和3 263 cm－1附近吸收峰强度提高,在896 cm－1处的吸收峰强度变弱;脱乙酰度没有明显变化;在（110）晶面和（020）晶面的结晶度指数分别降低了17.49%和1.31%;热稳定性被破坏;结构变得疏松多孔。联合处理改性后的几丁质更易被纤维素酶和木瓜蛋白酶降解。此外,联合处理的改性效果优于超微粉碎和高压均质单一处理。综上所述,超微粉碎和高压均质联合处理可以有效地改变天然几丁质的理化性质和微观结构,从而提高几丁质的酶解效率。     

冷冻对甲壳素固体结构的影响

甲壳素和质量浓度45%的NaOH溶液按料液比1∶10充分混匀,分别在-18℃和-35℃下冷冻处理,研究碱-冷冻处理对甲壳素凝聚态结构的影响。采用酸碱滴定法测定样品的脱乙酰度,X-射线衍射、红外光谱和差示扫描量热分析研究经冷冻后样品聚集态结构的变化情况。结构分析结果表明,慢速冷冻过程中,冰晶的形成和生长能够破坏分子内/分子间氢键相互作用,使有序的分子结构紊乱,破坏致密的晶体结构,使甲壳素结晶度下降。但是这种结晶结构的破坏作用是不稳定的、可逆的。尽管如此,碱-冷冻处理仍可以作为一种有效的甲壳素化学修饰前处理手段,能够明显加快反应速率而不影响甲壳素分子链主体结构。      

脱胚玉米与加酶和不加酶挤压脱胚玉米淀粉颗粒结构和热特性研究

为研究不加酶和加酶挤压对脱胚玉米颗粒结构和热性能影响,采用扫描电镜的方法观察玉米淀粉颗粒形态,采用X-射线测定脱胚玉米淀粉颗粒晶体类型,运用差示扫描量热法分析玉米淀粉的热特性,并测定其糊化度。通过扫描电镜观察未经过挤压的脱胚玉米颗粒表面光滑完整,未加酶挤压和加酶挤压的脱胚玉米颗粒形态遭到破坏,整体结构不完整,表面出现孔洞;X-射线实验测得未挤压脱胚玉米结晶度为15.84,未加酶挤压脱胚玉米结晶度为5.63,加酶挤压脱胚玉米结晶度为7.94;DSC测试结果为未挤压脱胚玉米、未加酶挤压脱胚玉米和加酶挤压脱胚玉米的起始温度分别为46.97、43.11、48.18℃,峰值温度分别为98.63、93.61、98.25℃,结束温度分别为196.79、185.20、188.54℃,焓变分别为325.40、271.30、284.80 J/g;测得糊化度值分别为0.16、0.87、0.61。表明挤压能够破坏脱胚玉米淀粉颗粒完整度,部分微晶结构遭到破坏,结晶度降低,焓变值降低,糊化度增加;加酶挤压脱胚玉米焓变值高于未加酶挤压脱胚玉米,糊化度低于未加酶挤压脱胚玉米。      

高能球磨对大米淀粉物化特性和结构的影响

利用高能球磨机对大米淀粉分别球磨5、10、20、30、60、90 min和120 min进行改性处理。利用快速黏度分析仪、差示扫描量热仪、激光粒度分析仪、扫描电子显微镜、偏光显微镜、X射线衍射仪、傅里叶变换红外光谱仪测定并表征球磨处理对大米淀粉糊化特性、热特性、颗粒大小、颗粒表面形貌、结晶结构、结晶特性及分子结构等物化和结构特征的影响。结果表明:随着球磨时间延长,大米淀粉峰值黏度、低谷黏度、崩解值、最终黏度、回生值等糊化相关黏度参数及糊化温度均降低,球磨30 min使上述参数分别从6.80、3.75、3.06、5.35、1.61 Pa·s和81.00℃降低至2.33、0.49、1.84、1.06、0.57 Pa·s和68.07℃,而随球磨时间进一步延长这些参数均趋于平稳;相转变峰G和峰M1均随球磨时间延长而减弱,球磨30 min以上使这些峰均完全消失。结构分析结果表明,大米淀粉结晶结构随球磨时间延长而不断减少,球磨30 min以上大米淀粉结晶结构基本被完全破坏;球磨5 min和10 min使大米淀粉颗粒发生一定程度的不可逆膨胀,球磨20 min以上导致淀粉颗粒崩解,且崩解片段发生聚集结合;球磨处理改变了大米淀粉的结构和构象特征,并没有引起新化学键及基团产生。     

球磨处理对南瓜籽蛋白结构的影响

为探究球磨处理促进南瓜籽蛋白酶解的机制,以未处理的南瓜籽蛋白为对照,研究球磨处理对南瓜籽蛋白二级、三级结构,溶解性,热力学特性以及微观结构的影响。结果表明：南瓜籽蛋白经不同时间球磨处理后,其结构有所改变;傅里叶变换红外光谱显示,球磨处理造成南瓜籽蛋白二级结构发生变化,球磨处理15 min时,α-螺旋和无规卷曲结构分别由处理前的19.98%和14.28%增加至20.59%和16.51%;内源荧光光谱和紫外吸收光谱分析结果表明,球磨处理后的南瓜籽蛋白三级结构变得更加疏散;球磨处理提高了南瓜籽蛋白的溶解度,球磨处理5 min时,溶解度提高了16.92百分点;DSC图谱表明,球磨处理使南瓜籽蛋白的变性温度降低;粒径分布和扫描电镜图显示,球磨处理15 min时,峰顶的粒径从217.3 nm下降至159.8 nm,整体结构被破坏。综上,适度球磨处理可以改变南瓜籽蛋白分子结构,使酶容易与南瓜籽蛋白的酶切位点结合,从而促进酶解。     

一株产几丁质脱乙酰酶海洋细菌的Rhodococcus hoagii筛选、鉴定及酶学性质

从连云港高公岛海域采集的海泥中使用平板变色圈法初筛和摇瓶发酵复筛后,获得一株产几丁质脱乙酰酶的菌株MCDAⅡ-2。综合形态学特征以及16SrDNA序列分析最终将菌株MCDAⅡ-2鉴定为Rhodococcus hoagii。进而研究其酶学性质,得该几丁质脱乙酰酶最适催化温度为35℃,最适pH为8.0。Na^+、Mg^2+、Li+、Sr^2+对酶促反应起到促进作用,Ca^2+、Ba^2+、Co^2+、Cd^2+、Fe^2+及EDTA对酶促反应起到了抑制作用,而K^+对酶促反应影响较小。酶在25℃~35℃时较稳定,在中性和弱碱性条件下稳定性较好。本次研究的结果将为几丁质脱乙酰酶的工业化应用奠定基础。     

几丁质脱乙酰酶菌株的筛选鉴定及酶学性质

利用平板变色圈法从土壤中筛选出一株产几丁质脱乙酰酶活力较高的菌株,命名为F2-7-3。为分离筛选出几丁质脱乙酰酶高产菌株、生物制备几丁质脱乙酰酶提供来源,并为进一步提高该菌株产酶能力及酶的活性提供研究基础,通过形态学观察、生理生化实验、16SrDNA测序分析等方法对该菌株进行了鉴定,并对其发酵产生的脱乙酰酶的酶学性质进行了研究。经鉴定该菌株为红球菌属。酶学性质研究表明,该酶反应的最适温度为50℃,最适pH为7.0,Mn2+、Ca2+及K+在低浓度下对酶促反应有激活作用。分析结果表明该菌产酶能力较强,具有良好的开发价值。      

挤压剪切活化对添加耐高温α-淀粉酶脱胚玉米淀粉结构和理化特性的影响

本研究通过偏光显微镜、扫描电子显微镜、热台显微镜、X射线衍射、差示扫描量热分析、傅里叶变换红 外光谱分析等手段,研究原脱胚玉米、挤压脱胚玉米和添加耐高温α-淀粉酶挤压脱胚玉米的淀粉结构及性质变化, 并探究其相互关系,揭示挤压剪切活化对脱胚玉米的淀粉颗粒机械力化学效应。研究表明：与原脱胚玉米和挤压脱 胚玉米相比较,挤压处理对添加耐高温α-淀粉酶脱胚玉米的淀粉结构及性质产生显著影响,酶解力和糊化度增大,碘 蓝值、直链淀粉含量减小。添加耐高温α-淀粉酶挤压脱胚玉米淀粉颗粒形貌破坏,偏光十字破坏,结晶度变小;升温糊 化过程中,焓变降低;挤压使淀粉颗粒的结晶结构破坏,淀粉颗粒发生聚集,破损淀粉颗粒易糊化和裂解。     

两种甲壳胺纤维的结构和性能比较

对2种甲壳胺纤维的结构和性能进行比较研究,发现不同企业生产的甲壳胺纤维的脱乙酰度、分子质量、结晶度、可染性和对双氧水的稳定性存在很大差别,脱乙酰度程度大和分子质量高的甲壳胺纤维具有更高的结晶度、更好的可染性和对双氧水的稳定性,在氧漂时的失重率更低。     

桔橙小单孢菌产几丁质脱乙酰酶的酶学性质研究

从海边红树林虾场土壤中筛选的一株产几丁质脱乙酰酶（CDA）的放线菌桔橙小单孢菌（Micromonospora aurantiaca）,研究其产CDA的酶学性质。结果表明,CDA的十二烷基硫酸钠-聚丙烯酰胺凝胶电泳(SDS-PAGE)电泳结果显示为单一条带,分子质量为81.8 ku。最适pH值为7.0;最适温度为40 ℃;Ca2+对此CDA酶活有促进作用,而Cu2+、Zn2+、Mg2+表现出了抑制作用。CDA对虾壳来源的几丁质有明显的脱乙酰效果,红外光谱测得样品脱乙酰度由39.03%提高至78.40%。扫描电镜发现CDA酶解过的几丁质样品表面疏松多孔、出现凹槽、晶体消失,进一步印证了该酶的良好脱乙酰效果,也力证了该酶拥有较好的特性。     

蛋白酶对甲壳素制备的影响及不同甲壳素的性质比较

本文研究了发酵法和乙酸结合酸性蛋白酶(酶法)提取甲壳素过程中蛋白酶活力对灰分脱除的影响,并进一步比较了酶法、发酵法和化学法提取的甲壳素的性质差别。研究结果表明:蛋白酶可促进甲壳素中灰分的脱除。酶法和发酵法甲壳素各项指标均很接近,但与化学法甲壳素有一定差异。其中,酶法和发酵法甲壳素中蛋白质含量分别为5.80%和5.91%、灰分含量分别为1.08%和1.02%、结晶度分别为85.8%和86.4%及溶液黏度分别为57 m Pa·s和59 m Pa·s均明显高于化学法甲壳素,而化学法甲壳素中蛋白质含量为1.24%,灰分含量为0.23%,结晶度为79.8%及溶液黏度为48 m Pa·s;而前二种甲壳素的脱乙酰度低于化学法提取的甲壳素。以上说明酶法和发酵法对甲壳素分子的降解和脱乙酰作用以及结晶结构的破坏均较小。     

生物脱乙酰甲壳素浆料研究

用自制酶对甲壳素进行脱乙酰处理,通过正交实验确定甲壳素脱乙酰最佳工艺条件,得到中性条件下水溶性较好的壳聚糖。对脱乙酰改性后的甲壳素和变性淀粉浆料的性能进行了对比测试分析,结果表明其作为纺织用浆料性能优良。     

非晶化甲壳素脱乙酰制备高脱乙酰度壳聚糖

对甲壳素进行超微粉碎处理,通过控制碾磨时间,得到结晶度为80.91%、58.06%、31.94%和8.09%等4种甲壳素细粉,再对其和普通粉碎甲壳素的非均相脱乙酰制备壳聚糖的反应进行对比研究。结果表明,随着甲壳素样品结晶度的降低,在相同的脱乙酰反应条件下制备的壳聚糖的脱乙酰度更高。采用单次碱处理的方式,使用普通粉碎甲壳素得到的壳聚糖脱乙酰度为84%,使用结晶度为31.94%和8.09%的甲壳素细粉,壳聚糖脱乙酰度可达90%以上。动力学研究分析,普通粉碎甲壳素和超微粉碎处理得到的4种甲壳素细粉非均相脱乙酰反应的活化能分别为58.71、47.23、42.30、35.44和31.73 kJ/mol,即反应的活化能随结晶度的降低而降低,表明非晶化处理能增强甲壳素非均相脱乙酰反应活性。     

Thermo-mechanical rice flour modification by planetary ball milling

Planetary ball milling is presented as an alternative way to improve the native flour properties by physical modification. A grinding protocol was developed by combination of grinding and pause stages. The effect of rotational speed (450–650 rpm) and milling time (10–20 min) on flour properties were determined using RSM method. The effect of milling conditions on flour attributes was significant. With increasing milling speed and time a significant increase in damaged starch, water-absorption and solubility indexes was observed. Changes in functional attributes, intrinsically related to structural and morphological properties of rice flour, were satisfactorily correlated with crystallinity loss, specific surface area and gelatinization degree. Modified rice flours presented pre-gelatinized characteristics which can offer new opportunities for flour applications, for example as ingredient for instant meal product. Flour modification can be controlled by selecting milling conditions. The distinctive characteristic of the planetary ball mill was the fast speed with which the modified flour was obtained which presented intermediate characteristics in relation with native and amorphous state.     

超声波辅助酶法提取紫糯麦淀粉工艺优化及其性质研究

采用超声波辅助纤维素酶法提取紫糯麦淀粉,通过单因素和响应面试验研究酶解温度、酶解时间、加酶量和超声时间对紫糯麦淀粉提取率的影响,确定最优工艺条件。采用扫描电子显微镜和X-射线衍射仪对不同提取方法得到的紫糯麦淀粉颗粒形貌和结晶结构进行比较研究。结果表明:最佳提取工艺参数为酶解温度45 ℃、酶解时间2.54 h、加酶量0.59%、超声时间21 min,在此条件下紫糯麦淀粉的提取率为75.18%,比常规水提法和碱提法分别提高33.04%和13.51%。超声辅助酶法、碱提法与水提法相比,淀粉在颗粒形貌上无显著差异,相对结晶度有所降低但没有改变紫糯麦淀粉的A型结晶特性。     

超声波预处理醇碱体系进行甲壳素脱乙酰工艺的研究

以自溶法脱蛋白、EDTA·Na2螯合脱钙制备的甲壳素为原料,采用超声波预处理醇碱体系进行甲壳素脱乙酰工艺的研究.以脱乙酰度(D.D.)为考察指标,依据单因素实验结果,采用L9(34)正交试验考察乙醇浓度(A)、氢氧化钠质量浓度(B)、反应时间(C)及超声波处理时间(D)对脱乙酰度(D.D.)的影响.实验结果表明脱乙酰工...     

Production,properties, and some new applications of chitin and its derivatives

Chitin is a polysaccharide composed from N-acetyl-D-glucosamine units. It is the second most abundant biopolymer on Earth and found mainly in invertebrates, insects, marine diatoms, algae, fungi, and yeasts. Recent investigations confirm the suitability of chitin and its derivatives in chemistry, biotechnology, medicine, veterinary, dentistry, agriculture, food processing, environmental protection, and textile production. The development of technologies based on the utilization of chitin derivatives is caused by their polyelectrolite properties, the presence of reactive functional groups, gel-forming ability, high adsorption capacity, biodegradability and bacteriostatic, and fungistatic and antitumour influence. Resources of chitin for industrial processing are crustacean shells and fungal mycelia. Fungi contain also chitosan, the product of N-deacetylation of chitin. Traditionally, chitin is isolated from crustacean shells by demineralization with diluted acid and deproteinization in a hot base solution. Furthermore, chitin is converted to chitosan by deacetylation in concentrated NaOH solution. It causes changes in molecular weight and a degree of deacetylation of the product and degradation of nutritionally valuable proteins. Thus, enzymatic procedures for deproteinization of the shells or mold mycelia and for chitin deacetylation were investigated. These studies show that chitin is resistant to enzymatic deacetylation. However, chitin deacetylated partially by chemical treatment can be processed further by deacetylase. Efficiency of enzymatic deproteinization depends on the source of crustacean offal and the process conditions. Mild enzymatic treatment removes about 90% of the protein and carotenoids from shrimp-processing waste, and the carotenoprotein produced is useful for feed supplementation. In contrast, deproteinization of shrimp shells by Alcalase led to the isolation of chitin containing about 4.5% of protein impurities and recovery of protein hydrolysate.