超声波辅助酶法制备壳寡糖及抗氧化活性研究

壳寡糖是壳聚糖降解后的产物,其与壳聚糖相比分子量更小,水溶性更好,生物利用度更高的特点。本实验拟采用超声波辅助果胶酶处理壳聚糖制备壳寡糖,通过正交试验优化制备工艺。结果表明,最佳工艺条件为:酶浓度1600 U/g,酶解温度50℃,反应时间60 min,超声波功率120 W。在该条件下获得的降解产物中还原糖浓度为1.96 mg/mL,制备效果优于超声波和酶解分别降解的方法。对此法制备的壳寡糖的体外抗氧化活性进行研究,结果表明对DPPH自由基和羟自由基均有较强的清除能力。     

枯草芽孢杆菌壳聚糖酶在毕赤酵母中的高效表达及其酶解特性

研究枯草芽孢杆菌壳聚糖酶基因（BsCsn46）在巴斯德毕赤酵母（Pichia pastoris）GS115中的高效表达、重组酶性质及其酶解特性。重组菌在5 L发酵罐高密度发酵后胞外酶活力高达50 370 U/mL,蛋白质量浓度15.7 mg/mL。粗酶经强阴离子交换层析纯化,纯酶比活力为4 065.7 U/mg,最适pH 6.0,最适温度55 ℃,在45 ℃以下保持稳定。该酶水解3 g/100 mL壳聚糖得到主产物为二糖、三糖和四糖的壳寡糖,水解率为92.8%,壳寡糖得率为90.9%。本研究的重组壳聚糖酶产酶水平和水解效率高,为工业化制备壳聚糖酶及大规模制备壳寡糖的应用提供了理论支持。     

南极磷虾壳聚糖、壳寡糖的制备与品质鉴定

本研究以南极磷虾壳为原料,制备较高品质的壳聚糖与壳寡糖,并对二者的品质进行鉴定。南极磷虾壳经脱钙、脱蛋白处理,探索脱乙酰反应条件（碱溶液浓度、反应温度与反应时间）,制备具有较高脱乙酰度的南极磷虾壳聚糖,并对壳聚糖的理化指标进行鉴定;探索酶法降解条件（壳聚糖酶添加量、酶解时间）,制备较高纯度的南极磷虾壳寡糖,并对壳寡糖的结构特征进行鉴定。结果表明,使用60%的氢氧化钠于110 ℃脱乙酰处理4 h制备的南极磷虾壳聚糖脱乙酰度为85.74%,粘均分子量为 305.65 kDa,水分含量4.66%,灰分含量0.98%,酸不溶物含量0.40%,各项理化指标均符合食品级壳聚糖的要求;使用壳聚糖酶水解南极磷虾壳聚糖制备壳寡糖,在壳聚糖酶添加量为0.2% （m/V）,酶解16 h条件下,南极磷虾壳寡糖产品得率为46.0%,红外光谱与NMR谱图显示了表征壳寡糖结构的全部特征峰,质谱结果显示南极磷虾壳寡糖主要由二糖(GlcN)₂、三糖(GlcN)₂-GlcNAc与四糖(GlcN)₃-GlcNAc构成。本研究通过制备较高品质的壳聚糖与壳寡糖,为南极磷虾壳的高值综合利用与南极磷虾新产品开发提供了技术支持。     

纤维素酶制备壳寡糖工艺研究

壳聚糖经过纤维素酶催化降解,得到具有生理活性的壳寡糖。以3,5-二硝基水杨酸(DNS)比色法测定酶水解液中还原糖含量,考察pH、温度、底物浓度、加酶量及反应时间对酶反应的影响,得出最佳反应条件:pH为5.8,温度为55℃,底物浓度为20mg/mL,加酶量为100U/g底物,酶反应时间为4h,薄层层析分析证实有壳寡糖的产生。     

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。     

壳寡糖及其相关衍生物对幽门螺旋杆菌的抑菌作用

采用打孔方法研究以壳寡糖为代表的益生元对于幽门螺旋杆菌的抑制作用。试验结果显示:不同浓度的壳聚糖、羧甲基壳聚糖未产生抑菌环。壳寡糖B(脱乙酰度为94%)在质量浓度为50 mg/mL的条件下,所形成的抑菌环半径为(4.1±0.23)mm。在质量浓度为10 mg/mL的阳性对照(甲硝唑)条件下,所形成的抑菌环半径为(5.5±0.15)mm。高脱乙酰度的壳寡糖B(50 mg/mL)与幽门螺旋杆菌共培养后导致菌体生物积累量下降,而壳寡糖A(50 mg/mL)对其生长无明显影响。质量浓度为50 mg/mL的高脱乙酰度壳寡糖B具有抑制幽门螺旋杆菌的作用,而壳寡糖A(脱乙酰度为80%)、壳聚糖和羧甲基壳聚糖不具有抑制幽门螺旋杆菌的作用。     

κ-卡拉胶寡糖酶解制备工艺优化

为改进卡拉胶寡糖的制备工艺,本研究以κ-卡拉胶为底物,采用酶法制备κ-卡拉胶寡糖,以还原糖生成量为评价指标,对酶解条件进行优化,并采用薄层色谱法及质谱对酶解产物进行分析。结果显示酶解反应最优工艺条件为:底物浓度12 g/L、p H7.0、反应温度40℃、振荡速率100 r/min,经优化后的酶解反应更完全,还原糖生成量由0.91 mg/m L提高至1.61 mg/m L,提高了77%,酶解卡拉胶反应的Km值为171.96 mg/m L,最大反应速度Vmax为0.925 mg·m L~(-1)·min~(-1)。最优工艺验证实验和20 L放大实验结果一致,经薄层色谱及质谱分析酶解24 h后的反应主产物为二糖和四糖。     

壳二糖、壳三糖单体制备及其结构分析

壳寡糖因自身结构特征而存在多种生物活性,目前对壳寡糖的活性研究大部分是不同聚合度的混合物。为获得单一聚合度壳二糖、壳三糖,采用了专一性壳聚糖酶对壳聚糖进行降解,运用薄层色谱法(TLC)判断酶解反应终点,并采用高效液相色谱法(HPLC)法进行定量分析。结果表明酶解组分主要为壳二糖、壳三糖,含量分别为65.63%,32.48%。将酶解后的混合组分采用实验室自制的阳离子交换树脂QY-H003对酶解产物进行分离,以盐酸浓度为C_1=1.25 mol/L、C_2=1.55 mol/L为洗脱剂进行梯度洗脱得到两个组分。采用TLC、HPLC、红外光谱(FT-IR)及核磁共振氢谱(1HNMR)检测手段对组分进行分析。分离纯化获得的壳二糖、壳三糖组分经HPLC法检测,纯度分别98.06%,96.00%。壳二糖回收率达92.46%、壳三糖回收率达95.53%。该制备工艺放大后可实现高纯度壳二糖、壳三糖单体规模化制备,为壳二糖、壳三糖的生理活性研究及应用提供物质基础。     

龙须菜酶解制备琼胶寡糖的工艺优化

通过酶解条件的优化来提高琼胶寡糖水解度,以得到低聚合度的新琼寡糖。试验研究了底物浓度、酶解温度、反应p H、加酶量、酶解时间和龙须菜颗粒大小对酶解过程中水解度的影响。酶解产物采用琼胶酶直接酶解龙须菜制备琼胶寡糖,简化琼胶寡糖制备工艺。结果表明,最佳酶解工艺为:底物浓度0.5%,酶解温度45℃, pH 6.5,琼胶酶加酶量10 U/mL,纤维素酶加酶量6.5 U/mL,龙须菜颗粒大小为过40～60目筛,酶解时间5 h,对应的水解度为56.6%,还原糖含量为4.652 mg/mL。通过液相色谱分析酶解产物主要为新琼四糖,存在少量新琼二糖,为功能性琼胶寡糖应用打下基础。     

响应面分析法优化微波处理玉米芯酶法制备低聚木糖工艺

针对微波处理玉米芯酶法制备低聚木糖的工艺,通过单因素实验选取实验因素与水平,在单因素实验的基础上采用3因素3水平的响应面分析法,依据回归分析确定各工艺条件的影响因子,以还原糖含量为响应值作响应面图。结果表明:微波处理玉米芯酶法制备低聚木糖的最佳工艺条件为微波处理压力2.0MPa、微波处理时间4min、加酶量0.8%(相对于原料玉米芯),在此条件下水解液中还原糖含量可达到10.44mg/mL。最佳条件下的TLC显示:微波处理玉米芯酶解液主要成分以木二糖和木三糖为主,另有少量的木四糖以及很少量的木糖。     

酶解柚皮生产还原糖的工艺优化

本文以琯溪蜜柚皮为原料,用果胶酶水解柚皮产生还原糖,通过响应面法优化酶解条件。以果胶酶添加量、酶解时间、酶解温度和料液比为单因素,在单因素试验的基础上选取合适的水平,根据Box-Behnken方法设计试验并建立模型,对柚皮酶解条件进行优化。结果表明,柚皮酶解的最佳工艺参数为:料液比为1:5 g/mL,果胶酶添加量150 U/g,酶解温度40 ℃,酶解时间3 h。在此条件下,酶解后还原糖含量为21.76 mg/g,比酶解前增长了2.54倍,与预测值2.62倍接近,说明用响应面法优化的柚皮酶解工艺可行。     

Process Characteristics of Hydrolysis of Chitosan in a Continuous Enzymatic Membrane Reactor

ABSTRACT: Crude enzyme from Bacillus cereus NTU-FC-4 was used to hydrolyze chitosan of 66% deacetylation in a membrane reactor, operated at 45 °C and pH 5, to continuously produce chitooligosaccharides. Major oligomers in the product from the reactor were chitobiose, chitotriose, chitotetraose, chitopentaose, and chitohexaose. When the membrane reactor was operated at an enzyme/substrate ratio of 0.2 (unit/mg) and residence time of 100 min, it reached steady state in 2.5 h. The system could be operated for 15 h and still maintained a stable product composition. When the volume replacement exceeded 2.5, the productivity of the membrane reactor became higher than that of the batch reactor, and the difference between them became even greater when the volume replacement was further increased. The apparent Michaelis constant (K_m) for the enzyme in the membrane reactor was 18.8 mg/mL, but the apparent K_m was 5.4 mg/mL for the batch reactor, suggesting that the affinity of the enzyme for chitosan was lower in the membrane reactor compared with the enzyme in the batch reactor. The estimated values of apparent V_max were 0.18 and 0.20 mg reducing sugar/mL/min for the enzyme in the membrane reactor and in the batch reactor, respectively, indicating that the enzyme activity was not greatly altered when used in the membrane reactor.     

响应面试验优化微波-超声协同辅助硫酸降解玉米秸秆工艺

研究微波、超声与微波-超声3 种辅助硫酸降解玉米秸秆方法,并采用响应面法对微波-超声协同辅助硫酸降解玉米秸秆的工艺进行优化,建立还原糖得率的五元二次回归数学模型,并进行了模型的有效性分析、单因素效应分析、边际效应分析及因素间的交互作用分析。最佳工艺条件为温度82 ℃、时间153 min、硫酸体积分数3.1%、料液比1∶45（g/mL）和微波功率634 W,在此条件下,还原糖得率最大值为41.24%,实际结果与模型预测值吻合度高,说明该模型切实可行。与在温度120 ℃、硫酸体积分数3%、料液比1∶20（g/mL）、时间2 h条件下水解玉米秸秆还原糖得率相比,含量提高6.6%。并通过离子色谱分析得出阿拉伯糖含量为1.75%,半乳糖含量为0.44%,葡萄糖含量为15.65%,木糖含量为7.98%,果糖含量为15.34%,纤维二糖含量为0.09%。     

不同澄清剂对山葡萄酒澄清效果的影响

对不同浓度的4种澄清剂（壳聚糖、果胶酶、皂土、明胶）处理后的山葡萄酒进行澄清度（透光率）、色度、还原糖、总糖、pH、可溶性固形物含量分析,旨在探明不同浓度的4种澄清剂对山葡萄酒澄清效果及理化指标的影响,结合感官分析,确定合理可行的山葡萄酒澄清方法。结果表明,单一使用明胶和皂土对山葡萄酒澄清没有明显效果,壳聚糖最适用量为0.09%～0.15%,果胶酶最适用量为0.04%～0.08%;复合澄清剂（壳聚糖0.09%+果胶酶0.08%）在作用温度15 ℃时对山葡萄酒澄清效果最佳,透光率达到76.2%;理化性质及感官评定分析表明,复合澄清剂澄清后的山葡萄酒口感最优,感官评分为90.5分。     

果胶酶处理对甜玉米芯可溶性糖含量的影响

为提高甜玉米芯总糖产量,对甜玉米芯进行果胶酶水解。采用单因素实验考察酶添加量、pH、温度以及时间对果胶水解度的影响,采用响应曲面法分析建立二次回归模型。结果表明,果胶水解的最佳条件为:酶添加量88 U/g,温度60 ℃,pH5.0,时间90 min,此时果胶水解度为43.82%±0.02%。分别取果胶酶处理前后甜玉米芯进行可溶性糖含量对比分析,果胶酶处理前可溶性糖含量为53.16%±0.02%,果胶酶处理后为62.89%±0.03%,可溶性糖含量提高了9.73%。     

微波强化壳聚糖固相酸降解研究

本文研究了微波强化下的壳聚糖固相酸降解反应,分析了降解过程中微波辐射功率和盐酸用量等参数对降解产物分子量变化的影响,并利用红外光谱和核磁共振氢谱对降解产物的结构进行了表征.研究表明,微波辐射功率和盐酸用量的增加均有利于壳聚糖分子量的降低.采用微波辐射壳聚糖固相酸化物料15 min,即可获得重均分子量低于50000的低分...     

响应面试验优化蒸汽爆破酸解制备玉米皮渣还原糖工艺及水解程度分析

为提高湿法加工玉米淀粉产生的副产物玉米皮渣中还原糖的得率,以玉米皮渣为原料,研究蒸汽爆破处理原料、酸水解法制备还原糖的最优工艺条件,对硫酸体积分数、水解时间、水解温度和料液比4 个因素分别进行单因素试验,根据单因素试验结果设计Box-Behnken试验,以还原糖含量为指标值,采用响应面分析法确定降解的最优工艺参数,通过离子色谱法分析水解产物的组分。结果表明：最优工艺参数为硫酸体积分数1.66%、水解时间1.5 h、水解温度120 ℃、料液比1∶10（g/mL）,此条件下还原糖含量为54.61%,比未经蒸汽爆破处理的降解液中还原糖含量高出9.58%。降解液经离子色谱分析后发现主要含3 种还原糖,分别为D-葡萄糖19.34 mg/mL、D-木糖16.01 mg/mL、L-阿拉伯糖10.37 mg/mL。同时对降解剩余物进行分析后发现,与原料相比蒸汽爆破酸解剩余物的纤维结构较疏松,裂解程度大,表面有孔洞和裂痕,说明蒸汽爆破酸解处理对纤维素、半纤维素及木质素的溶解力较强。这与两者降解液中还原糖含量结果相一致。     

Production of high degree polymerized chitooligosaccharides in a membrane reactor using purified chitosanase from Bacillus cereus

Crude chitosanase from Bacillus cereus NTU-FC-4 was separated by a cation exchanger to three fractions named CBCI, CBCII, and CBCIII. The CBCI hydrolyzed chitosan to yield dimers. The primary hydrolytic products of CBCII were low degree polymerized (DP) chitooligosaccharides. The CBCIII had the fastest reaction rate and yielded high DP chitooligosaccharides (heptamer and higher DP oligomers). When CBCIII was used in the ultrafiltration membrane reactor with enzyme/substrate ratio 0.06 unit/mg and 100 min of residence time (RT), the concentration of high DP oligomers was 9.78 mg/mL which occupied ca. 48% of total oligomers in the final product as compared to ca. 29% resulted from the crude enzyme. Decrease of RT to 50 min and 33 min, the high DP oligomers in the products were ca. 61% and 69%, respectively. This system could be operated for at least 24 h and kept a constant permeate flux and product output rate.     

酶法提取石榴皮多酚工艺研究

为研究酶法提取石榴皮中多酚的最佳工艺,采用单因素试验考察不同浓度的纤维素酶、果胶酶、复合酶(不同质量比的纤维素酶和果胶酶)、酶解时间、酶解温度及酶解液pH值对石榴皮多酚得率的影响,并运用二次通用旋转回归组合设计优化酶法提取石榴皮多酚的最佳工艺参数。试验结果表明,对石榴皮多酚得率影响次序依次为酶解时间>酶浓度>pH值>酶解温度。当复合酶(纤维素酶和果胶酶质量比为2:1)质量浓度为0.25mg/mL,酶解时间150min,酶解温度50℃,初始酶解液pH6.0时,多酚得率达(23.87±0.08)%(n=5),与理论计算值23.96%的相对误差仅0.376%。酶法提取石榴皮中多酚的提取率比溶剂浸提法高出16.84%。