壳寡糖的制备及应用研究

壳寡糖是壳聚糖通过物理、化学或酶水解法脱乙酰解聚而得到的降解产物。与壳聚糖和甲壳素相比,壳寡糖具有较低的分子量、较高的脱乙酰度、黏度低、溶解性高、胃肠道易吸收、可生物降解性、生物相容性等优点。文章对壳寡糖的不同制备方法进行了比较,阐述了壳寡糖在食品、农业、畜牧业以及人类健康、日化品等各个领域的研究与应用,并对壳寡糖的未来应用和研究方向进行了展望。     

蒸汽爆破预处理联合壳聚糖酶制备壳三糖

为解除壳聚糖底物的不溶解性对壳聚糖酶的限制,并实现单一聚合度壳寡糖的绿色制备,该研究对壳聚糖进行蒸汽爆破预处理,随后使用在枯草芽孢杆菌WB800中高效表达的壳聚糖酶Csn-But进行酶解。扫描电镜结果显示,经过2.4 MPa蒸汽爆破处理的壳聚糖显示多刺的纤维状细枝排列,且表面被明显撕裂,分离和暴露的纤维中含有多个空腔。傅里叶变换衰减全反射红外光谱结果显示蒸汽爆破处理后壳聚糖的化学键未被破坏,氢键网络被破坏。使用壳聚糖酶Csn-But酶解在2.4 MPa蒸汽爆破压力下处理的壳聚糖48 h后,壳寡糖含量较未预处理对照组提高5.4倍,产物浓度达到2.0 mg/mL。并通过调控底物浓度,在作用6%浓度的底物时,实现了高纯度壳三糖的制备。     

真菌壳聚糖酶研究进展

壳聚糖酶是专一性降解壳聚糖的糖苷水解酶。在对比分析真菌壳聚糖酶和细菌壳聚糖酶的异同的基础上,总结近年来真菌壳聚糖酶在分类、酶学性质、基于分子生物学和生化工程的高产策略的研究进展。通过整理文献发现,来自真核微生物的壳聚糖酶降解产物为壳寡糖与氨基葡萄糖,具有分子质量大、活性较低等特点,针对酶活低这个迫切要解决的问题,讨论了提高产酶的潜在策略。     

组成型壳聚糖酶制备壳寡糖酶解条件的优化

主要对组成型壳聚糖酶降解壳聚糖制备低壳寡糖的工艺进行了研究。以酶解产物壳寡糖的产量(mg)为指标,酶解pH、酶解温度(℃)、底物浓度(%)、酶解时间(min)为自变量,在单因素试验的基础上,通过正交实验确定了最佳酶解工艺为:酶解pH 7.0、酶解温度50℃、酶解时间90 min、底物浓度1%,此时壳寡糖产含量为5.476 mg。     

内切壳聚糖酶在食品级壳寡糖酶法生产中的应用

研究1株曲霉JXSD-01发酵液中内切壳聚糖酶(eCSN)的纯化与功能,以寻求一种清洁的生产不含单糖的壳寡糖的方法。经分析,不含外切酶活性的eCSN蛋白酶比活力＞50U/mg,分子质量为25kD,酶的最适温度为63℃,最适pH6.5。经N末端测序,内切壳聚糖酶的N端序列为YNLPNNLKQ。eCSN用于天然大分子壳聚糖的生物降解,可获得分子质量在1000～3500D的寡糖聚合物,其中无单糖污染,达到国际食品级壳寡糖质量标准。     

产壳聚糖酶菌株的筛选及酶解产物壳寡糖性质的研究

采用透明圈法从长白山天池边的土样中筛选到一株高产壳聚糖酶的菌株.经16S rDNA序列测定,该菌株与Beta proteobacterium的同源性高达99&,可将其鉴定为Beta proteobacterium属的一个种,命名为Beta proteobacterium sp.T1.用发酵制得的酶液降解壳聚糖,制备壳寡糖,并用端基法检测聚合度.在微酸性条件下,壳寡糖对一些常见的植物病原真菌和细菌有不同程度的抑制作用.     

壳寡糖影响亚硒酸钠对微生物生长的作用

用α-淀粉酶降解壳聚糖制备得到壳寡糖样品。微量热法测试显示在壳寡糖存在下,亚硒酸钠对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌生长的抑制作用被降低。采用浊度法进一步探讨在不同浓度壳寡糖存在下,亚硒酸钠对大肠杆菌、金黄色葡萄球菌和嗜酸乳酸菌生长的影响,结果表明:壳寡糖有降低亚硒酸钠对微生物毒性作用的效果,壳寡糖浓度增加有利于微生物生长。     

纤维素酶法制备壳寡糖工艺的研究

以虾壳壳聚糖为原料,纤维素酶为催化剂制备壳寡糖,探讨了纤维素酶添加量、酶解温度、溶液pH值及酶解时间对壳寡糖得率的影响。通过单因素和正交实验确定酶解最优条件为:纤维素酶添加量1.2g/dL、酶解温度50℃、溶液pH值4.5、酶解时间10h,此条件下壳寡糖得率达到32.15μg/mL;各因素对壳寡糖得率的影响依次为酶解温度>酶解时间>溶液pH值>纤维素酶添加量。     

聚合度4～6壳寡糖的制备及其活性研究

制备高活性壳寡糖并对其生物活性进行研究。专一性壳聚糖酶酶解壳聚糖制备壳寡糖,采用乙酰丙酮法测定壳寡糖的数均分子量;不同剂量壳寡糖灌喂小鼠,探讨壳寡糖对小鼠免疫功能的影响以及对小鼠肝脏的保护作用。所得壳寡糖的数均分子量为1246.38,聚合度为4～6;该壳寡糖对小鼠免疫器官具有明显的保护和促进生长作用,显著提高了小鼠的抗疲劳能力以及抗菌活力,对小鼠肝脏具有显著的保护作用。专一性壳聚糖酶酶解所得聚合度4～6的壳寡糖具有较高的生物活性,壳寡糖在保健食品开发及医药等领域的应用前景广阔。     

ARTP诱变对Bacillus Cereus产壳聚糖酶酶学性质的影响

壳寡糖由壳聚糖酶水解壳聚糖而成,普遍应用于工业、农业、食品、医学等多个领域.但壳聚糖酶酶活普遍不高,因此,以前期研究获得的一株产壳聚糖酶的蜡样芽孢杆菌为材料,运用常压室温等离子体(Atmospheric Room Temperature Plasma,ARTP)诱变技术进行处理,诱变后壳聚糖酶较原始壳聚糖酶酶活更高,具...     

响应面法优化Bacillus thuringiensis ZJOU-010产壳聚糖酶

目前,利用壳聚糖酶降解壳聚糖已成为生产功能性壳寡糖的首选途径。本研究在单因素试验的基础上,通过响应面法结合中心组合设计优化了Bacillus thuringiensis ZJOU-010产壳聚糖酶的培养条件。结果表明：当虾壳粉质量浓度为44.96g/L、(NH4)2SO4质量浓度为1.48g/L、pH值为6.78时,B. thuringiensis ZJOU-010的壳聚糖酶活力达到4.25U/mL。优化后获得的实验值与模型的预测值(4.16U/mL)基本相符,且较优化前的酶活力(3.59U/mL)提高了18.47%。研究表明,利用生物催化技术以虾加工企业的副产物--虾壳粉为唯一碳源和氮源生产壳寡糖是可行的。     

通过酶促反应制备壳寡糖

用酶降解法对壳聚糖进行降解 ,研究了温度、pH值、金属离子等对酶促反应的影响 ,降解的最佳温度和pH值分别为 5 0℃和 5 0 ,Mg2 + 和Ca2 + 对酶降解具有一定的促进作用 ,而重金属离子Cu2 + ,Ni2 + 和Zn2 + 对酶降解有强烈的抑制作用。通过降解过程中壳聚糖溶液粘度的变化可以得出 ,该壳聚糖酶是以内切方式作用于壳聚糖。采用离子交换色谱柱对降解产物进行分离 ,得到了聚合度为 2～ 9的壳寡聚糖。该酶促反应符合米氏动力学方程 ,米氏常数Km 值为 2 60 1g/L ,Vmax 值为 3 5 79× 10 - 2 g/min·L。     

高浓度壳聚糖溶液酶解条件优化

在研究了壳聚糖酶的温度和pH稳定性的基础上,通过在溶解过程中加酶对高浓度壳聚糖溶液酶解条件进行优化,考查了加酶时间及加酶量对8%壳聚糖溶液酶解效率和酶解液粘度的影响,并对优化前后目标溶液中几种壳寡糖的含量进行分析。结果表明:壳聚糖酶在45~55℃及pH4.5~5.5范围内保持稳定;对8%壳聚糖溶液体系,在滴加盐酸浓度达到0.17 mol/L时,加入2 U/g壳聚糖的酶液,当盐酸浓度达到0.48 mol/L时再补加3 U/g壳聚糖的酶液,这种方案可以有效降低体系粘度并保持酶活力;薄层色谱和高效液相色谱分析结果表明,通过以上方式的优化,聚合度2~6的壳寡糖总含量及壳五糖和壳六糖的含量均显著增加(p<0.05),分别达到42.7、5.5和3.9 mg/mL,大大提高了生产效率和降低浓缩成本。     

Immobilization and stabilization of chitosanase by multipoint attachment to agar gel support

Highly stable chitosanase immobilized on an agar gel support was prepared by the multipoint attachment method. The optimum pH range was broadened to between 4 and 6, whereas for free chitosanase, the pH was only 5.6. The optimum temperature was also increased from 60 degrees C to 80 degrees C after the immobilization. The activity of immobilized chitosanase remained at 95% of its initial activity level after 225 h of incubation at 50 degrees C, whereas for free chitosanase, it decreased to 20% after 1 h of incubation. The immobilization markedly increased the thermostability of chitosanase. These changes in the reaction characteristics are favorable for the practical use of chitosanase in industrial processes. The effect of glycidol concentration in the activation of agar gel was also examined. The surface density of the aldehyde residue increased with increasing glycidol concentration. A maximal activity of 11.9 U/g-support was obtained when the glycidol concentration was 0.7 M. At concentrations higher than this, thermostability was almost the same. It was therefore proven that the optimal glycidol concentration in this system is 0.7 M. The effects of glycidol concentration on the activity and the thermostability of chitosanase are discussed in relation to the number of covalent bonds between the chitosanase and its support. Chitosan oligosaccharides were continuously produced using a column reactor packed with the immobilized chitosanase. The percentage of hydrolyzed chitosan after 28 reaction days was 44%. This was a slight decrease from the 48% observed on the first day. The total concentration of pentamer and hexamer ranged from 1.3 mg/ml to 1.5 mg/ml during the 28 reaction days. This was approximately 30% of the chitosan concentration in the supplied substrate solution.     

淡紫紫孢菌的筛选、鉴定及产壳聚糖酶固体发酵条件优化

目的:从全国各地土样中分离纯化出一株产壳聚糖酶活性较高的真菌M7a,并优化其固体发酵产酶条件。方法:综合形态学观察和18S rDNA序列测定进行鉴定,采用单因素和响应面设计确定其最佳固体发酵产壳聚糖酶条件。结果:菌株M7a被鉴定为淡紫紫孢菌,其最佳固体发酵产壳聚糖酶条件为:10 g/L胶体壳聚糖+5 g/L葡萄糖,10 g/L蛋白胨,豆粕麸皮质量比7∶5,初始pH值为6.0,发酵温度33℃及发酵时间5.5 d。产壳聚糖酶优化后达到16.80 U/mL,是初始条件的5.1倍。SDS-PAGE和酶谱分析发现该菌株产胞外分子质量为40.0 ku的壳聚糖酶,且无同工酶。结论:本研究筛选鉴定出一株新颖且产壳聚糖酶活力较高的淡紫紫孢菌M7a,优化了固体发酵条件,提高了产酶水平,为淡紫紫孢菌壳聚糖酶的分离纯化和应用提供了理论基础。     

复合诱变选育壳聚糖酶高产菌种及产酶条件优化

以具有产壳聚糖酶能力的枯草芽孢杆菌（Bacillus subtilis）G10为出发菌,利用紫外和微波对菌株G10进行复合诱变,选育壳聚糖酶高产菌株,并采用正交试验设计对突变株产酶条件进行优化。结果选育出一株产酶活相对较高的突变株W1-32,优化后的产酶条件为果糖1.3%,胶体壳聚糖0.5%,酵母粉2.0%,MgSO4·7H2O 0.3%,初始pH 7.2,温度28 ℃,转速200 r/min。在此优化条件下,菌株W1-32产壳聚糖酶活为11.82 U/mL,是出发菌株G10的6.9倍。该研究为菌种的选育和进一步研究应用提供理论依据。     

产壳聚糖酶海洋Paenibacillus chitinolyticus CLT08的鉴定及酶学性质研究

目前用于制备壳寡糖的壳聚糖酶具有酶活性较低、酸稳定性较差等问题.本研究从连云港海州湾泥样中筛选产壳聚糖酶菌株,并对菌株进行鉴定、酸稳定性和酶学性质研究.结果表明,通过平板透明圈初筛和摇瓶发酵复筛,获得酸稳定性较好的壳聚糖酶产生菌株CLT08,随后利用形态学特征、生理生化测定及16S rDNA序列扩增与分析,鉴定菌CLT...     

响应面法优化鹿皮曲霉ZJOU-AC1产壳聚糖酶的发酵条件

以壳聚糖酶活力为评价指标,在单因素试验的基础上,采用响应面法对鹿皮曲霉(Aspergillus cervinus)ZJOU-AC1产壳聚糖酶的发酵条件进行优化。结果表明,最佳发酵条件为胶体壳聚糖1.5%,硫酸铵0.4%,磷酸二氢钾0.2%,硫酸镁0.05%,麸皮2%,Tween-80 0.06%,发酵时间96 h,发酵温度30 ℃,初始pH 5.9,接种量3%。在此最佳条件下,最终测得壳聚糖酶平均酶活为8.26 U/mL,是优化前(2.05 U/mL)的4.03倍。     

色氨酸残基在双功能酶CCBE中的作用

应用化学修饰剂NBS对从绿色木霉生产的纤维素酶中分离出的既具有壳聚糖酶活性又具有纤维素酶活性的单一组分(简称双功能酶CCBE)进行了修饰。结果表明,CCBE的壳聚酶活性中心需一分子色氨酸残基,CMCase活性中心需两分子色氨酸残基;底物保护作用及酶解动力学研究表明,CCBE的壳聚酶活性中心及CMCase活性中心的一分子的色氨酸残基位于底物结合部位,而CMCase活性中另一分子色氨酸残基位于催化结构中心。