马铃薯淀粉全酶法制备磷酸寡糖的研究

论文摘要

磷酸寡糖（Phosphoryl Oligosaccharides,POs）是从马铃薯淀粉水解产物中分离得到的分子中带有磷酸酯键（C-O-P）,且聚合度在3～6之间的麦芽寡糖的混合物。其具有抑制磷酸钙形成、抗龋齿、抗淀粉老化等多种特性,是应用安全、广泛的新型功能性低聚糖。磷酸寡糖的研究始于上世纪90年代,目前日本已有磷酸寡糖产品面市。在国内磷酸寡糖的研究还基本属于空白,自主研发制备磷酸寡糖,具有重要的现实意义。本文以马铃薯淀粉为原料制备低DE值的麦芽低聚糖浆,再通过柱层析的方法从麦芽低聚糖糖浆中分离制备了磷酸寡糖,并对其进行了定性分析。为进一步探讨磷酸寡糖的制备工艺,早日实现磷酸寡糖工业化生产和广泛应用奠定了一定的理论基础和实施依据。本文通过喷射液化的方法制备了低DE值的麦芽低聚糖浆。工艺条件为:用水将淀粉乳浓度调至7°Bé,加入209,0000U耐高温α淀粉酶,于105℃的条件下喷射液化4～8min,再于层流罐内95℃条件下保温30min。灭酶后进入糖化工艺,加入1075,7900U糖化酶,于60℃条件下反应60min,升温灭酶。通过高效液相对制备的麦芽低聚糖糖浆进行组分分析,发现样品中包括葡萄糖及麦芽2～7糖,其中以麦芽二糖、三糖、四糖、五糖居多,说明该工艺制备的麦芽低聚糖符合分离制备磷酸寡糖的要求。本文考察了两种弱碱性阴离子交换树脂HJ-30和HJ-31对磷酸寡糖的洗脱收率。实验结果表明,在一定的洗脱条件下HJ-30和HJ-31对磷酸寡糖的洗脱收率分别为87.3%和74.1%,前者更适于磷酸寡糖的分离制备。以HJ-30为层析柱（柱3cm×60cm）填料,考察了洗脱液浓度和洗脱速度对分离磷酸寡糖的影响,得到了分离磷酸寡糖的最佳工艺条件:去离子水洗脱中性糖后,以0.5mol/L的NaCl为洗脱液,1.2ml/min的速度,洗脱磷酸寡糖。对制备的磷酸寡糖样品进行红外光谱结构分析,图谱分析结果表明样品为结合有磷酯键P-O-C的糖类物质。同时采用薄层色谱法（Thin Layer Chromatography,TLC）对制备的磷酸寡糖进行定性分析,建立了磷酸寡糖的TLC条件,通过优化展开剂和显色剂的条件,确定了磷酸寡糖的TLC最佳展开剂为正丁醇:乙酸:水（3:1:1）,显色剂为苯胺-二苯胺-磷酸。此外,本文还采用高效阴离子交换色谱（High-PerformanceAnion-Exchange Chromatography,HPAEC）对POs进行了组分分析。结果表明本文制备得到的磷酸寡糖是分子中结合有磷酸基团的葡萄糖和聚合度在2～7之间的麦芽寡糖的混合物。TLC与HPAEC分析结果均与文献报道一致。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 文献综述
• 1.1 功能性寡糖开发与研究现状
• 1.2 磷酸寡糖的组成与结构
• 1.3 磷酸寡糖的制备与分离
• 1.3.1 理论基础
• 1.3.2 磷酸寡糖的定性定量分析方法
• 1.3.3 喷射液化法制备麦芽低聚糖糖浆
• 1.4 磷酸寡糖的功能特性
• 1.4.1 促进人体对钙、铁等矿物质的吸收
• 1.4.2 抗龋齿、促进牙齿再矿化
• 1.4.3 抗淀粉老化
• 1.4.4 无不良风味及口感
• 1.5 磷酸寡糖的国内外研究现状
• 1.6 磷酸寡糖相关研究背景
• 1.6.1 酪蛋白磷酸肽
• 1.6.2 果糖-1,6-二磷酸
• 1.7 研究的目的与意义
• 2 引言
• 3 主要材料
• 3.1 原料
• 3.2 酶制剂
• 3.3 阴离子交换树脂
• 3.4 标准品
• 3.5 主要化学试剂
• 3.6 主要仪器、耗材
• 3.7 主要设备
• 4 实验方法
• 4.1 原料分析
• 4.1.1 淀粉水分含量测定方法
• 4.1.2 结合磷含量测定方法
• 4.1.3 总糖含量的测定方法
• 4.2 低DE值的麦芽低聚糖制备工艺研究
• 4.2.1 淀粉酶酶活测定方法
• 4.2.2 DE值测定方法
• 4.2.3 喷射液化制备低DE值的麦芽低聚糖
• 4.3 磷酸寡糖的分离方法研究
• 4.3.1 阴离子交换树脂的预处理和再生
• 4.3.2 层析柱的制备与上样
• 4.3.3 洗脱和检测
• 4.3.4 阴离子交换树脂的筛选
• 4.3.5 中性糖的洗脱
• 4.3.6 洗脱液浓度的选择
• 4.3.7 洗脱速度的选择
• 4.3.8 磷酸寡糖的脱盐处理
• 4.5 磷酸寡糖的定性分析方法
• 4.5.1 磷酸寡糖的脱磷处理
• 4.5.2 薄层色谱法（TLC）定性分析磷酸寡糖
• 4.5.3 高效阴离子交换色谱（HPAEC）定性分析磷酸寡糖
• 5 结果与分析
• 5.1 马铃薯淀粉原料分析
• 5.1.1 磷标准曲线的绘制
• 5.1.2 总糖标准曲线的绘制
• 5.1.3 马铃薯淀粉原料分析结果
• 5.2 低DE值的麦芽低聚糖制备工艺研究
• 5.2.1 淀粉酶酶活测定结果
• 5.2.2 还原糖标准曲线的绘制（DNS法）
• 5.2.3 喷射液化制备低DE值的麦芽低聚糖
• 5.2.4 HPLC分析麦芽低聚糖的糖组分
• 5.3 磷酸寡糖的分离方法研究
• 5.3.1 阴离子交换树脂分离磷酸寡糖
• 5.4 磷酸寡糖的结构分析
• 5.5 TLC对磷酸寡糖进行定性分析
• 5.5.1 展开剂的选择
• 5.5.2 显色剂的选择
• 5.5.3 磷酸寡糖的TLC组分测定
• 5.6 HPAEC定性分析磷酸寡糖
• 6 讨论
• 7 主要结论
• 参考文献
• 致谢
• 作者简介
• 攻读硕士学位期间发表的论文