壳低聚糖—半胱氨酸衍生物的合成及其抑菌性研究

论文摘要

本研究首先通过对三种不同的酶降解壳聚糖的效果进行研究,确定了一种降解壳聚糖效果最好的酶用于制备壳低聚糖;以壳低聚糖和Boc-Cys（pMeOBzl）-OH为原料,N,N’-二环己基碳二亚胺（DCC）为活化剂,合成了壳低聚糖-半胱氨酸衍生物。采用红外光谱对合成产物的化学结构进行了表征,测定了合成产物的比旋光度,并研究了合成产物对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的抑菌作用。主要研究内容和结果如下:通过比较纤维素酶、半纤维素酶和中性蛋白酶对壳聚糖的降解效果,发现中性蛋白酶对壳聚糖的降解效果最好,并确定了其最佳降解条件为:pH 5.0,酶用量1 %,降解温度50℃。采用中性蛋白酶降解壳聚糖,通过控制不同的降解时间,制备了三种不同分子量的壳低聚糖样品（COS1、COS2和COS3）,它们的重均分子量（Mw）分别为15204.2、10893.4和6593.3,分子量分布（Mw/Mn）分别为2.90438、2.67415和1.45042。对壳低聚糖样品进行了红外光谱表征,红外光谱显示壳低聚糖样品与壳聚糖原料相比,分子中的酰胺I和酰胺III带均向低波数方向移动;紫外光谱法测定了壳聚糖原料和壳低聚糖样品（COS1、COS2和COS3）的脱乙酰度,分别为91.7%、85.2%、83.9%和82.2%。以COS3和Boc-Cys（pMeOBzl）-OH为原料,N,N’-二环己基碳二亚胺（DCC）为活化剂,合成了壳低聚糖-半胱氨酸衍生物Cys-COS3。经红外图谱分析,产物中形成了酰胺键,L-Cys已经结合到COS3分子上了。Cys-COS3具有旋光性,在2mol/L的HC1溶液中的比旋光度为+3.75°。采用稀释平板计数的方法研究了COS3、L-Cys和Cys-COS3对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的抑菌效果,结果显示COS3和Cys-COS3对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌都有很好的抑菌效果。COS3和Cys-COS3对大肠杆菌的最低抑菌浓度分别为0.125%和1%,L-Cys对大肠杆菌的抑菌效果比COS3和Cys-COS3对大肠杆菌的抑菌效果差,最高抑菌率仅为57.89%。在被试浓度范围内COS3和Cys-COS3对金黄色葡萄球菌的最高抑菌率分别为96.67%和84.62%,L-Cys对金黄色葡萄球菌基本上无抑菌能力。合成产物Cys-COS3对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的抑菌效果比L-Cys对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的抑菌效果好。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 引言
• 1.1 壳低聚糖的结构及生理功能
• 1.1.1 抗菌功能
• 1.1.2 抗溃疡抗肿瘤功能
• 1.1.3 调节肠道菌群功能
• 1.1.4 降低胆固醇
• 1.1.5 免疫活性
• 1.2 壳低聚糖的应用
• 1.2.1 在日化方面的应用
• 1.2.2 在食品方面的应用
• 1.2.3 在医药方面的应用
• 1.2.4 在农业方面的应用
• 1.2.5 在其他方面的应用
• 1.3 壳低聚糖的制备
• 1.3.1 化学降解法
• 1.3.2 生物法
• 1.3.3 物理降解法
• 1.4 L-半胱氨酸的理化性质
• 1.5 L-半胱氨酸的生理功能及应用
• 1.5.1 L-半胱氨酸在医药中的应用
• 1.5.2 L-半胱氨酸在食品工业中的应用
• 1.5.3 L-半胱氨酸在化妆品中的应用
• 1.5.4 L-半胱氨酸在饲料中的应用[68,69]
• 1.6 国内外酶法制备壳低聚糖及其氨基酸衍生物的研究现状
• 1.7 本研究的目的意义和内容
• 1.7.1 本研究的目的意义
• 1.7.2 研究内容
• 第2章 壳低聚糖的制备及表征
• 2.1 材料
• 2.1.1 原料和酶
• 2.1.2 主要试剂
• 2.1.3 主要仪器与设备
• 2.2 方法
• 2.2.1 纤维素酶对壳聚糖最佳降解条件的确定
• 2.2.2 半纤维素酶对壳聚糖最佳降条件的确定
• 2.2.3 中性蛋白酶对壳聚糖最佳降解条件的确定
• 2.2.4 最佳降解酶的确定及壳低聚糖的制备
• 2.2.5 凝胶渗透色谱法测定壳低聚糖的分子量
• 2.2.6 壳低聚糖的红外光谱表征（FT-IR）
• 2.2.7 壳低聚糖脱乙酰度的测定
• 2.3 结果与分析
• 2.3.1 纤维素酶对壳聚糖最佳降解条件的确定
• 2.3.2 半维素酶对壳聚糖最佳降解条件的确定
• 2.3.3 中性蛋白酶对壳聚糖最佳降解条件的确定
• 2.3.4 最佳降解酶的确定及壳低聚糖的制备
• 2.3.5 壳低聚糖分子量的测定
• 2.3.6 壳低聚糖的红外光谱分析
• 2.3.7 壳低聚糖的脱乙酰度
• 2.4 结论
• 第3章 壳低聚糖-半胱氨酸衍生物的合成及表征
• 3.1 材料
• 3.1.1 试剂
• 3.1.2 主要仪器与设备
• 3.2 方法
• 3.2.1 Boc-Cys-COS3 的合成
• 3.2.2 Cys-COS3 的制备
• 3.2.3 红外光谱分析
• 3.2.4 合成产物比旋光度的测定
• 3.3 结果与分析
• 3.3.1 Boc-Cys-COS3 的红外光谱表征
• 3.3.2 Cys-COS3 的红外光谱表征
• 3.3.3 Cys-COS3 的比旋光度
• 3.4 结论
• 第4章 COS3 与Cys-COS3 的抑菌性研究
• 4.1 材料
• 4.1.1 菌种
• 4.1.2 培养基
• 4.1.3 主要试剂
• 4.1.4 主要仪器与设备
• 4.2 方法
• 4.2.1 大肠杆菌和金黄色葡萄球菌生长曲线的测定
• 4.2.2 COS3 的抑菌试验
• 4.2.3 L-Cys 的抑菌试验
• 4.2.4 Cys-COS3 的抑菌试验
• 4.2.5 抑菌率的计算方法
• 4.3 结果与分析
• 4.3.1 大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的生长曲线
• 4.3.2 COS3、L-Cys 和Cys-COS3 对大肠杆菌的抑菌效果
• 4.3.3 COS3、L-Cys 和Cys-COS3 对金黄色葡萄球菌的抑菌效果
• 4.4 结论
• 第5章 总结与展望
• 5.1 全文总结
• 5.1.1 壳低聚糖的制备及表征
• 5.1.2 壳低聚糖-半胱氨酸缀合物的合成及表征
• 5.1.3 COS3 与Cys-COS3 的抑菌性研究
• 5.2 本研究的创新点
• 5.3 展望
• 参考文献
• 致谢
• 附录
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文
• 攻读硕士学位期间参加的科研项目