连续式酶膜耦合反应制备魔芋葡甘露寡糖

论文摘要

酶膜耦合反应器（Enzymatic Membrane Reactor,简称EMR）是近年来发展起来的一种新型膜分离技术,因其可实现反应的连续化,提高反应效率,降低生产成本,越来越多的被应用在食品、生物化工、农业、环保等领域。本文主要从以下几个方面对酶膜耦合反应器制备魔芋葡甘露寡糖进行了研究。首先研究了平板式酶膜耦合反应器进行互不相溶的固液两相反应平台的建立,然后对聚醚砜（PES）平板超滤膜的选择及性质（膜对酶和原料的截留性、膜阻力等）进行了研究。在选择膜的过程中,理论上,对反应产物截留率应为0,而对酶的截留率应为100%,以确保酶完全留在反应体系中。实验结果表明截留分子量为5KD的平板式聚醚砜超滤膜对中性β-甘露聚糖酶及原料魔芋精粉都有很好的截留性。实验利用中性β–甘露聚糖酶,采用连续式酶膜耦合反应对魔芋精粉进行降解制备葡甘露寡糖,并对酶膜耦合反应与间歇反应生成的TRS含量及其产物进行了对比。在整个反应过程中酶膜耦合反应产物中TRS含量都要高于传统的间歇反应,在135min时酶膜耦合反应产物的TRS比间歇反应高出10%左右。经荧光辅助糖电泳检测,酶膜耦合反应产物中渗透端检测到9种不同组分,而酶膜耦合反应截留端的产物与间歇反应产物的组分种类基本相同,检测到14种不同组分;经高效液相色谱检测,酶膜耦合反应渗透端产物中三糖的含量比较高,而间歇反应中聚合度相对较高的寡糖含量高。经超高效液相色谱/电喷雾串联质谱检测,酶膜耦合反应渗透端产物与间歇反应产物中都存在有聚合度2～9的葡甘露寡糖。通过单因素实验对酶膜耦合反应的酶解工艺条件进行了优化,考察了反应酶底比、反应温度、反应pH、反应时间对酶膜耦合反应TRS含量的影响,并确定了最佳的反应条件:酶底比0.2,pH 7.0,反应温度55℃,反应时间135min。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 酶膜耦合反应器的研究进展
• 1.1.1 酶膜耦合反应器的概述
• 1.1.2 酶膜耦合反应器的特点
• 1.1.3 酶膜耦合反应器的分类
• 1.1.4 酶膜耦合反应器的应用及发展
• 1.2 葡甘露寡糖的研究进展
• 1.2.1 葡甘露寡糖的结构与性质
• 1.2.2 葡甘露寡糖的主要功能
• 1.2.3 葡甘露寡糖的制备、分离纯化及检测
• 1.2.4 葡甘露寡糖的应用
• 1.3 研究目的意义
• 1.4 研究内容
• 1.5 技术路线
• 第二章 膜的选择及性质研究
• 2.1 引言
• 2.2 实验材料与设备
• 2.2.1 实验材料
• 2.2.2 实验试剂
• 2.2.3 实验设备与仪器
• 2.3 实验方法
• 2.3.1 酶膜耦合反应器连续化制备魔芋葡甘露寡糖示意图
• 2.3.2 中性β-甘露聚糖酶酶活的测定
• 2.3.3 SDS-PAGE 测定中性β-甘露聚糖酶分子量
• 2.3.4 膜对中性β-甘露聚糖酶的截留性
• 2.3.5 膜对原料的截留性
• 2.3.6 膜阻的测定
• 2.4 结果与分析
• 2.4.1 中性β-甘露聚糖酶酶活测定结果
• 2.4.2 SDS-PAGE 测定中性β-甘露聚糖酶分子量的结果
• 2.4.3 膜对中性β-甘露聚糖酶的截留性
• 2.4.4 膜对原料的截留性
• 2.4.5 膜阻的测定
• 2.5 结论
• 第三章 酶膜耦合反应与间歇反应对比实验研究
• 3.1 引言
• 3.2 实验材料与设备
• 3.2.1 实验材料
• 3.2.2 实验试剂
• 3.2.3 实验设备与仪器
• 3.3 实验方法
• 3.3.1 魔芋精粉中葡甘露聚糖含量测定
• 3.3.2 酶膜耦合反应与间歇反应
• 3.3.3 Somogyi 测定样品中总还原糖量（TRS）
• 3.3.4 荧光辅助糖电泳（FACE）检测葡甘露寡糖组成成分
• 3.3.5 活性炭柱层析脱盐处理葡甘露寡糖
• 3.3.6 HPLC 检测葡甘露寡糖组成成分
• 3.3.7 UPLC-MS/MS 检测葡甘露寡糖组成成分
• 3.4 实验结果与分析
• 3.4.1 魔芋精粉中葡甘露聚糖含量测定的结果
• 3.4.2 酶膜耦合反应与间歇反应的产物中TRS 量对比结果
• 3.4.3 荧光辅助糖电泳（FACE）检测魔芋精粉酶解产物结果
• 3.4.4 HPLC 检测魔芋精粉酶解产物
• 3.4.5 UPLC-MS/MS 检测魔芋精粉酶解产物
• 3.5 结论
• 第四章 酶膜耦合反应单因素实验
• 4.1 引言
• 4.2 实验材料与设备
• 4.2.1 实验原料
• 4.2.2 实验试剂
• 4.2.3 实验设备与仪器
• 4.3 实验方法
• 4.3.1 E/S 对酶膜耦合反应的影响
• 4.3.2 pH 对酶膜耦合反应的影响
• 4.3.3 温度对酶膜耦合反应的影响
• 4.3.4 时间对酶膜耦合反应的影响
• 4.3.5 酶膜耦合反应过程中酶活的变化
• 4.4 结果与分析
• 4.4.1 E/S 对酶膜耦合反应影响
• 4.4.2 pH 对酶膜耦合反应的影响
• 4.4.3 温度对酶膜耦合反应的影响
• 4.4.4 时间对酶膜耦合反应的影响
• 4.4.5 酶膜耦合反应过程中酶活的变化
• 4.5 结论
• 第五章 结论与建议
• 5.1 结论
• 5.2 创新点
• 5.3 建议
• 参考文献
• 致谢
• 作者简历