红豆杉多糖的模拟移动床离子交换色谱分离及结构研究

红豆杉多糖的模拟移动床离子交换色谱分离及结构研究

论文摘要

南方红豆杉(T.chinensis var.mairei)中不仅含有紫杉醇,还含有多糖类生物活性物质。本文研究了红豆杉总多糖的提取、脱色、分离、红豆杉单多糖(PST-1)的模拟移动床(SMB,Simulated Moving Bed)离子交换色谱分离工艺以及PST-1的结构鉴定。研究了红豆杉多糖提取分离的工艺。首先,四因素、三水平实验得到红豆杉多糖的最佳条件为温度100℃、料液比1:30、加醇量85%、提取时间2h,在此条件下,红豆杉多糖的得率为4.68%;接着,进行5k超滤膜的脱色工艺研究,得到最佳脱色条件为温度25℃,压力20psi,pH值6.8,浓度10g/L条件下,反复超滤4次,R和F可以达到87.2%和75.6%;将脱色后的红豆杉多糖经过DEAE-Sepharose-FF离子交换层析分离,用0.3N NaCl的Tirs-HCl缓冲液洗脱得到酸性单多糖,命名为PST-1,GPC(凝胶渗透色谱)分析该多糖为单一多糖。建立了模拟移动床(SMB)离子交换色谱分离PST-1的工艺。自行设计和开发由可控制编程器(PLC)控制的SMB离子交换色谱分离设备,并对设备控制参数通过PCSS软件非线性技术进行优化;设备线速度可达218cm/h,处理浓度10g/L的红豆杉多糖溶液速度为4.17L/h,100.08L/d,实验所得产品平均纯度可以达到99%以上,收率为50.9%,分析72小时的连续分离实验数据,发现技术参数稳定,可进一步扩大工业化规模。结合GPC、旋光度测定、IR、GC-MS、13CNMR、1HNMR、高碘酸氧化法、Smith降解以及甲基化方法等分析测试方法,得到PST-1的单糖组成及结构表征,实验结果如下:红豆杉多糖PST-1是重均分子量为3.44×106Da的支链多糖,旋光度为[α]20D=+0.1100(c0.1,H2O);PST-1单糖组成为:2,4-Dimethoxy-Mannose:Rhamnose:Arabinose:Xylose:Galactose:D-Galacturonic acid:Mannose:D-glucuronic acid=2%:5%:24%:9%:3%:1%:46%:10%;PST-1的骨架结构为:具有1,3,6-连接的β-D-甘露糖残基骨架,侧链分枝包括非还原末端的呋喃型α-L-阿拉伯糖残基、吡喃型α-L-阿拉伯糖残基、β-D-木糖残基、β-D-甘露糖残基、2,4-二氧甲基-β-D-甘露糖残基和α-D-葡萄糖醛酸残基;侧链的糖残基也可能存在2,5-二氧-取代呋喃型α-L-阿拉伯糖基、3-氧-取代的β-D-木糖残基、6-氧-取代的α-D-半乳糖醛酸残基、6-氧-取代的α-D-半乳糖残基、4-氧-取代的α-D-葡萄糖醛酸残基和2-氧-取代的α-L-鼠李糖残基,同时后者也可能穿插在主链上。

论文目录

  • 目录
  • 摘要
  • Abstract
  • 第一章 文献综述
  • 1.1 红豆杉的研究现状
  • 1.1.1 红豆杉资源的价值
  • 1.1.2 红豆杉资源的利用现状
  • 1.2 多糖的研究现状
  • 1.2.1 抗肿瘤活性
  • 1.2.2 抗病毒活性
  • 1.2.3 降血糖活性
  • 1.2.4 延缓衰老
  • 1.2.5 抗炎活性
  • 1.3 多糖的提取分离
  • 1.3.1 多糖的提取
  • 1.3.2 脱蛋白
  • 1.3.3 脱色
  • 1.4 多糖的分离纯化
  • 1.5.多糖的定量分析、纯度鉴定及相对分子质量测定
  • 1.5.1 定量分析
  • 1.5.2 多糖的纯度鉴定
  • 1.5.3 多糖的相对分子质量测定
  • 1.6.多糖的结构鉴定
  • 1.6.1 多糖结构分析的化学方法
  • 1.6.2 酶学方法
  • 1.6.3 仪器分析法
  • 1.7 模拟移动床连续色谱(SMB)分离工艺研究现状
  • 1.8 多糖研究存在的问题及本文的研究思路
  • 1.8.1 多糖研究存在的问题
  • 1.8.2 本文的研究思路
  • 第二章 红豆杉多糖提取、脱色及分离的研究
  • 2.1 红豆杉多糖的提取
  • 2.1.1 材料
  • 2.1.2.实验方法
  • 2.1.3 实验结果
  • 2.2 红豆杉多糖的脱色研究
  • 2.2.1 材料与方法
  • 2.2.2.实验结果与分析
  • 2.2.3 超滤脱色与树脂脱色效果的比较
  • 2.3 红豆杉多糖的色谱分离
  • 2.3.1 材料与方法
  • 2.3.2 实验方法
  • 2.3.3 实验结果
  • 第三章 SMB离子交换色谱分离设备的设计及红豆杉单多糖连续分离的实现
  • 3.1 模拟移动床(SMB)离子交换色谱分离设备的设计
  • 3.1.1 设备的总体设计
  • 3.1.2.可编程控制器(PLC)设计
  • 3.1.3 设备工艺过程
  • 3.1.4 PLC控制连续色谱硬件设计
  • 3.1.5 可编程控制器(PLC)软件设计
  • 3.2 SMB离子交换色谱工艺分离酸性单多糖PST-1
  • 3.2.1 材料与方法
  • 3.2.2 实验结果
  • 第四章 PST-1结构的鉴定
  • 4.1 材料与方法
  • 4.1.1 原料
  • 4.1.2 材料
  • 4.1.3 实验方法与分析方法
  • 4.2.实验结果与讨论
  • 4.2.1 纯度及分子量的测定
  • 4.2.2 旋光度的测定
  • 4.2.3 紫外检测
  • 4.2.4 PST-1组成分析
  • 4.2.5 CR-PST-1的甲基化分析
  • 4.2.6 高碘酸氧化和Smith降解
  • 4.2.7 三氧化铬氧化
  • 4.2.8 核磁共振谱
  • 4.2.9 FT-IR光谱图及谱图分析
  • 4.2.10 激光拉曼分析(RS)
  • 第五章 总结
  • 参考文献
  • 致谢
  • 研究生期间成果情况
  • 相关论文文献

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