论文题目: 低聚木糖单一组分的制备分离及其用于双歧杆菌的体外培养
论文类型: 博士论文
论文专业: 林产化学加工工程
作者: 张军华
导师: 余世袁
关键词: 低聚木糖,凝胶过滤层析,分离,青春双歧杆菌,短链脂肪酸
文献来源: 南京林业大学
发表年度: 2005
论文摘要: 本文研究了聚丙烯酰胺凝胶分离低聚木糖的规律;首次建立了大量制备分离低聚木糖单一组分的凝胶过滤层析系统,获得了可用作分析标准品的木二糖和木三糖;首次采用体外间歇厌氧培养的方式,对青春双歧杆菌代谢低聚木糖及低聚木糖单一组分的规律和机理进行了研究。对低聚木糖组成和结构的分析表明,低聚木糖中阿拉伯糖基含量为14.75 %,低聚木糖中大部分为中性木二糖至木六糖,少量为酸性低聚木糖,此外还含有木聚糖、酶蛋白和木质素。高效液相色谱和电喷雾电离质谱分析表明,木二糖和木三糖不含阿拉伯糖基和4-O-甲基-葡萄糖醛酸基。木五糖和木六糖含有带阿拉伯糖基的同分异构体。以超纯水为洗脱液,采用聚丙烯酰胺凝胶Bio-Gel P-2 分离低聚木糖时,可按分子量顺序依次得到纯度较高的木二糖至木六糖。分离低聚木糖过程中,分子量是影响分离的主要因素,木糖至木六糖和聚丙烯酰胺凝胶之间不存在非特异性吸附现象。分离过程中相邻两峰间的分离度R 介于0.60~1.11 之间,选择因子a 均小于1.2。综合分离效率和产率两种因素,最适的洗脱速度为12 ml/h。以AKTA FPLC 为控制系统,以XK 50/60 为层析柱,层析介质Bio-Gel P-2,柱温48℃,脱气超纯水洗脱,洗脱速度120 ml/h,采用示差折光和280 nm紫外线同时检测,可用于制备分离低聚木糖单一组分。通过二次分离手段制备出纯度分别为97.08 和94.19 %的木二糖和木三糖,可用作分析标准品。以低聚木糖为碳源在体外培养青春双歧杆菌48 h后,培养液总糖浓度从5.0 g/L 降至3.21 g/L,pH 值从7.0 降至4.70,培养过程中获得的最大菌体浓度为0.37 g/L。它增殖青春双歧杆菌的能力强于木糖,但较葡萄糖差,其中平均聚合度较高的低聚木糖组分增殖能力较差,平均聚合度小于7 的低聚木糖组分增殖能力较强。代谢过程中,不同平均聚合度的低聚木糖组分所含的阿拉伯糖基侧链均会被青春双歧杆菌分泌的α-L-阿拉伯呋喃糖苷酶水解释放出阿拉伯糖。各组分在培养过程中都有木糖累积现象。低聚木糖被青春双歧杆菌代谢至24 h时后,其乳酸、乙酸、丙酸和丁酸浓度分别为2.34、1.60、0.36 和4.07 g/L。对青春双歧杆菌代谢木二糖的规律进行了研究。研究结果表明,青春双歧杆菌代谢木二糖48 h后,培养液总糖浓度从5.0 g/L 降至2.93 g/L,pH 值从7.0 降至4.38,培养过程中获得的最大菌体浓度为0.33 g/L。木二糖增殖青春双歧杆菌的能力和低聚木糖相当,强于木糖和平均聚合度较高的低聚木糖组分,但较葡萄糖差。代谢过程中无阿拉伯糖产生,有木糖累积现象。培养至24 h时代谢产物以乳酸和乙酸为主,它们的浓度分别为4.38 和2.62 g/L,丙酸浓度为0.47 g/L,在24 h 的培养过程中不产生丁酸。对青春双歧杆菌代谢木三糖的规律进行了研究。研究结果表明,青春双歧杆菌代谢木三糖48 h后,培养液总糖从5.0 g/L 降为1.65 g/L,pH 值从7.0 降为4.44,培养过程中获得的最大菌体浓度为0.47 g/L。木三糖对青春双歧杆菌的增殖能力强于木二糖和低聚木糖,较葡萄糖差。代谢过程中无阿拉伯糖产生,有木糖累积现象。培养至24 h时的代谢
论文目录:
1 前言
1.1 研究背景
1.2 立题依据
1.3 研究内容、目的及意义
1.3.1 研究内容
1.3.2 目的及意义
1.4 创新点
2 文献综述
2.1 低聚木糖
2.1.1 低聚木糖的生理功能
2.1.2 低聚木糖的理化特性
2.1.3 低聚木糖的生产
2.1.4 低聚木糖的应用
2.2 低聚木糖的分离纯化
2.2.1 层析技术
2.2.1.1 凝胶过滤层析
2.2.1.2 离子交换层析
2.2.1.3 吸附层析
2.2.2 膜分离技术
2.2.3 生物法
2.3 双歧杆菌
2.3.1 肠道菌群与身体健康
2.3.2 双歧杆菌的生物学特性
2.3.3 双歧杆菌的生理功能
2.4 功能性低聚糖与双歧杆菌
2.4.1 益生元
2.4.2 体外发酵模型
2.4.3 双歧杆菌代谢功能性低聚糖
2.4.3.1 双歧杆菌代谢糖类化合物
2.4.3.2 双歧杆菌对低聚木糖的发酵和利用
2.4.3.3 双歧杆菌对低聚果糖的发酵和利用
3 聚丙烯酰胺凝胶分离低聚木糖的特性
3.1 材料与方法
3.1.1 低聚木糖
3.1.2 聚丙烯酰胺凝胶Bio-Gel P 层析分离低聚木糖
3.1.2.1 凝胶准备
3.1.2.2 装柱
3.1.2.3 系统准备
3.1.2.4 低聚木糖的分离
3.1.3 聚丙烯酰胺凝胶Bio-Gel P-2 柱层析分离低聚木糖
3.1.4 分析方法
3.1.4.1 还原糖浓度的测定
3.1.4.2 总还原糖浓度的测定
3.1.4.3 低聚木糖的分析
3.1.4.4 低聚木糖的酸水解
3.1.4.5 单糖的分析
3.1.4.6 低聚木糖的电喷雾电离质谱(ESI-MS)
3.1.4.7 低聚木糖的紫外(UV)扫描
3.1.4.8 分离参数的计算
3.2 结果与讨论
3.2.1 低聚木糖的分析
3.2.1.1 低聚木糖的HPLC 分析
3.2.1.2 低聚木糖的电喷雾电离质谱(ESI-MS)
3.2.1.3 低聚木糖的UV 扫描分析
3.2.2 聚丙烯酰胺凝胶P 分离低聚木糖的可行性
3.2.2.1 聚丙烯酰胺凝胶P 分离低聚木糖的典型图谱
3.2.2.2 分离组分的HPLC 分析
3.2.3 Bio-Gel P-2 分离低聚木糖特性的研究
3.2.3.1 Bio-Gel P-2 分离低聚木糖的典型图谱
3.2.3.2 Bio-Gel P-2 分离低聚木糖时的分离参数
3.2.3.3 低聚木糖分离组分的分析
3.2.4 操作参数对Bio-Gel P-2 分离低聚木糖的影响
3.2.4.1 洗脱速度对低聚木糖分离的影响
3.2.4.2 柱床高度对Bio-Gel P-2 分离低聚木糖的影响
3.2.4.3 进样量对Bio-Gel P-2 分离低聚木糖的影响
3.3 小结
4 低聚木糖单一组分的制备分离及结构特性
4.1 材料与方法
4.1.1 低聚木糖
4.1.2 低聚木糖单一组分的制备分离
4.1.3 低聚木糖单一组分的二次分离
4.1.4 分析方法
4.1.4.1 还原糖浓度的测定
4.1.4.2 低聚木糖的分析
4.1.4.3 低聚木糖的UV 扫描和ESI-MS
4.1.4.4 低聚木糖的核磁共振(13C-NMR)分析
4.1.4.5 低聚木糖的红外光谱(IR)
4.1.4.6 分离参数的计算
4.2 结果与讨论
4.2.1 制备型凝胶柱层析分离低聚木糖的特性
4.2.1.1 制备型凝胶柱分离低聚木糖的典型图谱
4.2.1.2 制备分离低聚木糖典型图谱中各组分的分析
4.2.2 木二糖的二次分离及结构特性
4.2.2.1 木二糖的二次分离
4.2.2.2 木二糖的结构特性
4.2.3 木三糖的二次分离及结构特性
4.2.3.1 木三糖的二次分离
4.2.3.2 木三糖的结构特性
4.2.4 木五糖的二次分离及结构特性
4.2.4.1 木五糖的二次分离
4.2.4.2 木五糖的结构特性
4.2.5 木六糖的二次分离及结构特性
4.2.5.1 木六糖的二次分离
4.2.5.2 木六糖的结构特性
4.3 小结
5 双歧杆菌代谢低聚木糖的特性
5.1 材料与方法
5.1.1 菌种
5.1.2 低聚木糖
5.1.3 不同平均聚合度低聚木糖组分的制备
5.1.4 培养基
5.1.5 培养基的配制与灭菌
5.1.6 厌氧指示剂的配制
5.1.7 双歧杆菌菌种的活化
5.1.8 双歧杆菌的培养
5.1.9 厌氧培养箱的操作
5.1.9.1 厌氧培养箱的除氧
5.1.9.2 物品的置入和取出
5.1.10 测定方法
5.1.10.1 还原糖浓度的测定
5.1.10.2 低聚木糖的分析
5.1.10.3 菌体浓度的测定
5.1.10.4 双歧杆菌代谢产物的分析
5.2 结果与讨论
5.2.1 普通糖源用于双歧杆菌的体外培养
5.2.1.1 普通糖源增殖双歧杆菌的历程
5.2.1.2 双歧杆菌代谢普通糖源的产物
5.2.2 低聚木糖用于双歧杆菌的体外培养
5.2.2.1 低聚木糖增殖双歧杆菌的历程
5.2.2.2 双歧杆菌代谢低聚木糖的规律
5.2.2.3 双歧杆菌代谢低聚木糖的产物
5.2.3 不同平均聚合度低聚木糖组分用于双歧杆菌的体外培养
5.2.3.1 不同平均聚合度低聚木糖组分的制备及特性
5.2.3.2 不同平均聚合度低聚木糖组分增殖双歧杆菌的历程
5.2.3.3 双歧杆菌代谢不同平均聚合度低聚木糖组分的规律
5.2.3.4 双歧杆菌代谢不同平均聚合度低聚木糖组分的产物
5.3 小结
6 双歧杆菌代谢低聚木糖单一组分的特性
6.1 材料与方法
6.1.1 菌种
6.1.2 培养基
6.1.3 低聚木糖单一组分的制备分离
6.1.4 双歧杆菌的培养
6.1.5 厌氧培养箱的操作
6.1.6 测定方法
6.1.6.1 还原糖浓度的测定
6.1.6.2 低聚木糖的分析
6.1.6.3 双歧杆菌浓度的测定
6.1.6.4 双歧杆菌代谢产物分析
6.2 结果与讨论
6.2.1 木二糖用于双歧杆菌的体外培养
6.2.1.1 木二糖增殖双歧杆菌的历程
6.2.1.2 双歧杆菌代谢木二糖的规律
6.2.1.3 双歧杆菌代谢木二糖的产物
6.2.2 木三糖用于双歧杆菌的体外培养
6.2.2.1 木三糖增殖双歧杆菌的历程
6.2.2.2 双歧杆菌代谢木三糖的规律
6.2.2.3 双歧杆菌代谢木三糖的产物
6.2.3 木五糖用于双歧杆菌的体外培养
6.2.3.1 木五糖增殖双歧杆菌的历程
6.2.3.2 双歧杆菌代谢木五糖的规律
6.2.3.3 双歧杆菌代谢木五糖的产物
6.2.4 木六糖用于双歧杆菌的体外培养
6.2.4.1 木六糖增殖双歧杆菌的历程
6.2.4.2 双歧杆菌代谢木六糖的规律
6.2.4.3 双歧杆菌代谢木六糖的产物
6.3 小结
7 总结
参考文献
发布时间: 2005-12-30
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