大环糊精的制备及包埋、抗回生研究

摘要

大环糊精(cycloamyloses/Large-ringcyclodextrin,简称为CA/LR-CD)是一类由9个及以上葡萄糖残基连接而成的环状麦芽聚糖的总称,主要由4-α-糖基转移酶(4αGTase)作用于淀粉生成。由于其环状内腔较大,表现出不同于小环糊精的独特性质。本文通过发酵培养含有古生栖热菌4-α-糖基转移酶基因的重组E.coliDH5α菌株,分离获得了高纯度的耐热4-α-糖基转移酶,并将该酶作用于直链淀粉制备大环糊精,进一步对大环糊精与染料木苷、那他霉素的包埋作用以及大环糊精对淀粉的抗回生性进行了研究,为未来大环糊精的开发与应用提供理论及实验依据。
　　主要研究内容及实验结果如下:
　　(1)大环糊精制备条件的优化及其鉴定。在含有氨苄的选择性培养基中筛选出重组大肠杆菌DH5α,经发酵培养和分离纯化得到糖基转移酶液。将4-α-糖基转移酶作用于玉米直链淀粉制备大环糊精,利用Plackett-Burman设计筛选出对制备大环糊精有显著影响的因素,并用响应面法进行工艺优化。结果表明,提取的糖基转移酶纯度高,分子量为57KDa,酶活为21.58U/mL。糖基转移酶用量、反应温度及反应时间对大环糊精的产率有显著影响,其制备大环糊精的最佳实验条件为:添加酶量100U/g、反应温度75℃及反应时间9.0h,在该实验条件下测得大环糊精得率为35.2％。对制备的大环糊精进行鉴定,该样品中以α-1,4键连接的环状葡聚糖比例为78.5%,聚合度范围为18～43。
　　(2)大环糊精和染料木苷的包埋作用。采用相溶解度法研究了大环糊精对染料木苷的增溶作用,用等温滴定量热法(ITC)研究了两者相互作用的稳定常数及热力参数变化,并用紫外可见吸收、红外光谱及差示扫描量热法(DSC)对包合物进行分析验证。结果表明,在水溶液中,大环糊精增加了染料木苷的溶解度,随着大环糊精浓度的增加出现正向偏离,相溶解度曲线为Ap型。使用有序结合位点中形成1:2包合物的模式对等温滴定积分曲线进行拟合,得到结合常数K1、K2分别为721L·mol-1、35.2×103L·mol-1。分析热力学参数变化,初步探讨了包合过程中的驱动力。紫外、傅里叶红外光谱及差示扫描量热分析结果均能证明包合物的形成。
　　(3)大环糊精和那他霉素的包埋作用。用相溶解度法研究了大环糊精对那他霉素的增溶作用及包合过程中热力学参数的变化,并对包合物进行紫外、红外光谱及DSC验证。结果表明,在水溶液中,大环糊精能增加那他霉素的溶解度,随着大环糊精浓度的增加出现负的偏离,相溶解度曲线呈AN型。进一步对热力学参数进行分析,初步探讨了包合过程的驱动力。紫外光谱、傅里叶红外光谱及DSC分析结果证明了包合物的形成。
　　(4)对大环糊精抑制玉米淀粉回生作用的研究。通过向淀粉中添加不同量的大环糊精,研究其对淀粉溶液的透光率、冻融稳定性及凝沉性的影响,并利用质构分析(TPA)、X-射线衍射仪和DSC研究大环糊精对玉米淀粉凝胶回生特性的影响。结果表明,大环糊精可降低淀粉溶液的透光度,显著增加淀粉的冻融稳定性,阻碍淀粉糊的凝沉;2.0%的大环糊精添加量能明显改善淀粉凝胶的物性,进一步的分析表明,大环糊精可以与直链淀粉-脂质形成复合物,影响凝胶老化过程的晶体成核模式,从而改变了淀粉的晶型且能降低淀粉凝胶老化的结晶度。

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第一章 绪论

1.1 大环糊精概述

1.2 大环糊精的制备及应用

1.3 本文研究的目的和意义

1.4 本文研究内容

第二章 大环糊精制备条件的优化及其鉴定

2.1 前言

2.2 实验材料与仪器

2.3 实验方法

2.4 实验结果与讨论

2.5 小结

第三章 大环糊精和染料木苷包合作用的研究

3.1 前言

3.2 实验材料与仪器

3.3 实验方法

3.4 实验结果与讨论

3.5 小结

第四章 大环糊精和那他霉素包合作用的研究

4.1 前言

4.2 实验材料与仪器

4.3 实验方法

4.4 实验结果与讨论

4.5 小结

第五章 大环糊精抑制淀粉回生研究

5.1 前言

5.2 实验材料与仪器

5.3 实验方法

5.4 实验结果与讨论

5.5 小结

第六章 结论与展望

6.1 全文主要结论

6.2 本论文主要创新点

6.3 展望

致谢

参考文献

附录 攻读硕士期间发表论文目录