瓜尔胶的接枝改性和酶解法制备半乳甘露低聚糖的研究

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，KCI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MALDl-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。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章绪论

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

l.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

2.3.5不同因素对接枝产物粘度的影响

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

3.3.4FT-IR谱图分析

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