瓜尔胶的接枝改性和酶解法制备半乳甘露低聚糖的研究

论文摘要

瓜尔胶作为一种提取自瓜尔豆的半乳甘露聚糖,由于自身高分子量、高粘稠性等多方面性能,被广泛应用于食品,医药,水处理,纺织石油开采,采矿等诸多行业,对瓜尔胶的改性,也是近年来十分热门的研究领域。甘露低聚糖是一种使双歧杆菌增值的功能性低聚糖,在营养改善、食品工业、养殖饲料等方面有广阔应用前景。本实验包括两个方向:一,瓜尔胶的辐照接枝改性。瓜尔胶的接枝反应国外已有相关报道,但是使用Co60辐射引发瓜尔胶接枝聚合还属于一个新课题,从而拓宽了改性工艺路线。二,通过β—甘露聚糖酶酶解瓜尔胶制备半乳甘露低聚糖（GMOS）。1.通过对瓜尔胶与MAA接枝反应的研究,接枝反应最佳反应条件是:在通入N2条件下,甲基丙烯酸与瓜尔胶的质量比为3:1,辐照剂量为1.5kGy,胶液pH值为6时,接枝率可以达到108%,接枝产物粘度最大,达到反应前胶液的2.5倍,由此说明通过接枝聚合,提高了瓜尔胶的应用性能。在最佳反应条件下合成了接枝产物,并进行纯化,通过FTIR光谱和X—射线衍射确认了瓜尔胶分子链上确实MAA接枝产物的存在。2.在一定条件下应用瓜尔胶和甲基丙烯酸接枝产物,与卡拉胶进行了复配共混应用研究,发现接枝产物的加入后形成的共混凝胶强度有显著提高。并且通过单因素实验找到了最佳共混条件:当卡拉胶浓度为3%时,瓜尔胶与甲基丙烯酸接枝产物的浓度为0.2%,pH值为7,KCl浓度为0.2 mol/L,共混温度为80℃在该条件下共混30min,形成的共混凝胶强度最大。用红外图谱表征的这种共混作用。3.通过β—甘露聚糖酶酶解瓜尔胶制备了功能性低聚糖----半乳甘露低聚糖。通过酶解正交实验得到了最佳酶解条件为:pH值=7、酶解时间10h、加酶量为40IU/g。在最佳条件下酶解瓜尔胶制备了半乳甘露低聚糖,经纳滤分离,得到聚合度2～10的产品,产率为42%。通过MALDI-TOF质谱分析证明GMOS组分主要有2～10个单糖组成,HPLC证明酶解产物中低聚糖总含量达到75.4%。通过13CNMR图谱确定产品的甘露低聚糖C6羟基上取代着半乳糖残基。4.通过半乳甘露低聚糖对小鼠小肠动力的影响试验,用5%半乳甘露低聚糖口服液灌胃,能提高小鼠墨汁推进率,其效果与目前市场上公认的“益生元”低聚果糖相当,说明半乳甘露低聚糖能提高小鼠小肠动力,调节肠道菌群平衡,具有通便作用。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 引言
• 1.1 瓜尔胶的结构与性质
• 1.1.1 瓜尔胶的结构
• 1.1.2 瓜尔胶的性质
• 1.2 瓜尔胶的改性
• 1.2.1 瓜尔胶的降解改性
• 1.2.2 瓜尔胶的接枝共聚
• 1.2.3 瓜尔胶的氧化
• 1.2.4 瓜尔胶的醚化
• 1.2.5 瓜尔胶的交联
• 1.2.6 瓜尔胶的酯化
• 1.3 瓜尔胶的应用
• 1.3.1 瓜尔胶在食品工业中的应用
• 1.3.2 瓜尔胶在其它行业中的应用
• 1.4 甘露低聚糖
• 1.4.1 甘露低聚糖的物化性质
• 1.4.2 甘露低聚糖的生理功能
• 1.4.3 甘露低聚糖在食品工业中的应用
• 1.4.4 甘露低聚糖在饲料和畜牧养殖业的应用
• 1.5 本论文研究的主要内容及意义
• 1.5.1 本论文研究的主要内容
• 1.5.2 本论文研究的意义
• 第二章 瓜尔胶与甲基丙烯酸辐照接枝反应
• 2.1 实验原理
• 2.2 实验材料及仪器设备
• 2.2.1 实验材料
• 2.2.2 实验仪器设备
• 2.3 实验方法
• 2.3.1 接枝聚合物的制备
• 2.3.2 接枝产物的分离及纯化
• 2.3.3 接枝产物的性能参数测定
• 2.3.4 接枝物的结构表征
• 2.4 实验结果与讨论
• 2.4.1 甲基丙烯酸的用量对接反应的影响
• 2.4.2 辐照剂量对接枝反应的影响
• 2.4.3 pH值对接枝反应的影响
• 2.4.4 接枝产物结构表征
• 2.4.5 不同因素对接枝产物粘度的影响
• 2.5 结论
• 第三章 瓜尔胶接枝产物共混凝胶的应用研究
• 3.1 前言
• 3.1.1 多糖的增稠和胶凝性
• 3.1.2 多糖之间的共混
• 3.1.3 协同凝胶化体系
• 3.2 实验材料与仪器设备
• 3.2.1 实验材料
• 3.2.2 仪器设备
• 3.3 实验方法
• 3.3.1 共混凝胶的制备
• 3.3.2 凝胶强度的测定
• 3.3.3 影响因素实验
• 3.4 实验结果
• 3.4.1 共混比例对凝胶化的影响
• 3.4.2 共混温度对凝胶化的影响
• 3.4.3 盐离子浓度对凝胶化的影响
• 3.4.4 pH值对凝胶化的影响
• 3.4.5 恒温时间对凝胶化的影响
• 3.4.6 FTIR谱图分析
• 3.5 结论
• 第四章 瓜尔胶的酶法降解
• 4.1 前言
• 4.2 实验材料与仪器
• 4.2.1 实验材料
• 4.2.2 仪器设备
• 4.3 实验方法
• 4.3.1 试剂配制
• 4.3.2 β-甘露聚糖酶活力测定
• 4.3.3 瓜尔胶总糖含量的测定
• 4.3.4 瓜尔胶酶解率的测定
• 4.3.5 正交试验
• 4.3.6 半乳甘露低聚糖的制备、分离与低聚糖产率的计算
• 4.3.7 酶解产物的定性定量检测
• 4.4 实验结果
• 4.4.1 β-甘露聚糖酶活力测定
• 4.4.2 瓜尔胶总糖含量
• 4.4.3 瓜尔胶酶解的正交试验
• 4.4.4 半乳甘露低聚糖产率
• 4.4.5 半乳甘露低聚糖产品的定性和定量分析
• 4.5 结论
• 第五章 半乳甘露低聚糖对小鼠小肠动力的影响试验
• 5.1 实验材料
• 5.1.1 材料
• 5.1.2 动物
• 5.2 实验方法
• 5.2.1 灌胃
• 5.2.2 测定墨汁推进率
• 5.2.3 统计学处理
• 5.3 实验结果
• 5.3.1 对照组的墨汁推进率
• 5.3.2 GMOS中剂量组的墨汁推进率
• 5.3.3 GMOS高剂量组的墨汁推进率
• 5.3.4 FOS中剂量组的墨汁推进率
• 5.3.5 四组小鼠灌服低聚糖后小肠推进率的比较
• 5.4 结论
• 第六章 结论
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士学位期间发表的的学术论文