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1、本研究在“十一五”國(guó)家科技支撐計(jì)劃項(xiàng)目《魔芋葡甘聚糖規(guī)?;庸ず蛻?yīng)用關(guān)鍵技術(shù)》的資助下,以我國(guó)豐富可再生的天然魔芋葡甘聚糖為原料,研究了工業(yè)化的β-甘露聚糖酶對(duì)天然魔芋葡甘聚糖的降解過程中各水解因素對(duì)降解產(chǎn)物的影響,并據(jù)此制備出各個(gè)分子量段的降解產(chǎn)物,對(duì)降解產(chǎn)物的凝膠機(jī)理和應(yīng)用做了研究。研究結(jié)果如下:
⑴在β-甘露聚糖酶催化降解魔芋葡甘聚糖的過程中,通過單因素試驗(yàn),研究得出該β-甘露聚糖酶催化降解魔芋葡甘聚糖反應(yīng)的最適溫度
2、為50℃,而分子量分散系數(shù)則隨溫度的增加先增加后減??;降解反應(yīng)的最適pH為7.5,在pH較低時(shí),分子量分散系數(shù)變化不大,當(dāng)pH在最適pH附近時(shí),分子量分散系數(shù)增加;由于β-甘露聚糖酶活性很高,因此酶濃度對(duì)降解產(chǎn)物分子量的影響十分敏感,而分散系數(shù)則隨酶液濃度的增加而減?。唤到夥磻?yīng)中,分子量分散系數(shù)隨底物濃度的增加而減小,而降解產(chǎn)物的分子量的變換則逐漸變?。唤到夥磻?yīng)中,降解產(chǎn)物的分子量和分子量分散系數(shù)都隨時(shí)間的增加而減小,最后趨于平穩(wěn)。在單
3、因素的基礎(chǔ)上,通過正交試驗(yàn)得出,在降解反應(yīng)過程中,各水解因素對(duì)降解產(chǎn)物分子量的影響順序是:酶濃度>底物濃度>pH>溫度>時(shí)間;對(duì)降解產(chǎn)物的分子量分散系數(shù)的影響順序?yàn)椋好笣舛?溫度>pH>底物濃度>時(shí)間。
⑵以尿素作為解膠凝劑,研究了乙醇沉淀法提純和制備不同分子量MH-KGM粉體的技術(shù),探討了酶解底物濃度、尿素濃度、醇洗次數(shù)、烘干溫度等條件對(duì)MH-KGM粉體產(chǎn)率的影響。結(jié)果表明,酶解底物濃度1.5%,尿素濃度10%,醇洗次數(shù)
4、3次,烘干溫度50℃時(shí)產(chǎn)物得率最高。
⑶紅外分析結(jié)果表明,降解后不同分子量MH-KGM與天然KGM具有相同的紅外吸收峰;XRD分析結(jié)果表明,不同分子量MH-KGM與天然KGM具有相似的彌散峰,都屬于非晶相,但峰的位置和強(qiáng)弱稍有不同,表明分子量不同對(duì)MH-KGM粉體的聚集態(tài)結(jié)構(gòu)有一定影響,隨分子量降低,峰位向低衍射角偏移;熱重分析結(jié)果表明,天然KGM、MH-KGM B、MH-KGM A的失重溫度分別是218℃、225℃和27
5、0℃,而三者的50%失重溫度為309℃、300℃和334℃;電鏡分析結(jié)果表明,不同分子量MH-KGM粉體表現(xiàn)出比天然KGM粉體更加疏松、多孔的特征,且分子量越低,這種特征越明顯。
⑷通過高級(jí)旋轉(zhuǎn)流變儀和凝膠滲透色譜-靜態(tài)光散射聯(lián)用儀(SEC-MALLS)測(cè)定魔芋MH-KGM的分子量、相關(guān)分子參數(shù)和流變性質(zhì)。SEC-MALLS分析結(jié)果表明,隨MH-KOM分子量的下降,均方根旋轉(zhuǎn)半徑迅速減小,相對(duì)剛性參數(shù)β從0.38增加到0.
6、80,即分子鏈由半柔順性鏈向短小的剛性鏈轉(zhuǎn)變。流變分析結(jié)果表明,所形成凝膠的儲(chǔ)能模量G’和耗能模量G”均隨著MH-KGM相對(duì)分子量、MH-KGM濃度和堿濃度的增加而增加,損耗因子tanδ則相應(yīng)減少,即形成凝膠的彈性和穩(wěn)定性增加。
⑸不同分子量MH-KGM與聚丙烯酸互穿網(wǎng)絡(luò)凝膠作為藥物載體應(yīng)用時(shí),由于較低分子量MH-KGM粉體的多孔性質(zhì)使二者的互穿網(wǎng)絡(luò)更加致密,有利于載藥和釋藥的穩(wěn)定性。溶脹分析表明KGM/PAA-IPN在p
7、H7.4時(shí)的溶脹率明顯大于pH2.2時(shí)的溶脹率,即具有pH敏感性,且由分子量較大的MH-KGM組成的KGM/PAA-IPN凝膠的溶脹率、失重速度和失重率都明顯大于由分子量較小的MH-KGM組成的KGM/PAA-IPN凝膠。
⑹不同分子量的MH-KGM具有不同的理化性質(zhì)。目前對(duì)未降解的魔芋葡甘聚糖的性質(zhì)已有比較全面深入的研究,但苦于不能得到各個(gè)階段分子量的MH-KGM,所以對(duì)不同分子量的MH-KGM的研究?jī)H停留在極少數(shù)個(gè)分子
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