褐藻胶酶解处理及产物性能研究

论文摘要

本文是用海藻中筛选出的琼式不动杆菌,制备褐藻胶水解酶,对该酶的性质进行研究,得出该酶的最适温度为31℃,最适pH为8.0.褐藻胶水解酶的最适pH和温度都在相对应的稳定性范围内,该性质有利于在工业应用中高效降解褐藻胶制备褐藻胶寡糖。研究发现,乙醇终止酶解反应能较好的保持褐藻胶寡糖的结构,向反应体系中加入50%（V/V）的乙醇可确保酶催化反应及时中止。在酶解过程中褐藻胶溶液的粘度迅速下降。采用分批多次添加底物的方式进行酶解,酶解开始后每隔1h加入0.5%的褐藻胶。当加入的褐藻胶底物浓度为3.5%时,褐藻胶寡糖的浓度可以达到9.28mg/mL,提高了单位体积褐藻胶寡糖的产量,降低了酶的用量,提高了设备利用率。通过控制酶解时间得到了3种不同平均聚合度（DP6、DP4、DP3）的褐藻胶寡糖。对褐藻胶寡糖的吸湿、保湿性能进行测定,发现随着平均聚合度的降低,吸湿、保湿率不断提高。褐藻胶寡糖DP3表现出与丙三醇相当甚至优于丙三醇的吸湿、保湿性。如将干燥至衡重的褐藻胶寡糖DP3和丙三醇放置于相对湿度RH为43%的条件下24 h,吸湿率分别为62.1%和59.3%；水分含量为90%的DP3和丙三醇样品放置于相对湿度RH为81%的条件下8h,保湿率分别为62.8%和71.2%。褐藻胶寡糖DP3是潜在的优良的化妆品保湿添加剂。分别考察了不同平均聚合度的褐藻胶寡糖的还原能力、清除羟自由基及DPPH ·自由基的能力。研究表明平均聚合度低的褐藻胶寡糖表现出较强的抗氧化活性,但与常用抗氧化剂TROLOX及TBHQ相比表现出较大差距。用乙酸酐作为酰化试剂,NBS为催化剂,反应得到乙酰化褐藻胶,在褐藻胶水解酶催化下水解制备得到乙酰化褐藻胶寡糖,发现乙酰化褐藻胶寡糖的抗氧化活性和清除自由基的能力均有不同程度的提高。如对羟自由基的清除能力,乙酰化褐藻胶寡糖Ac50的IC50为0.375mg/mL,褐藻胶寡糖的IC50为0.712mg/mL。乙酰化褐藻胶寡糖可以作为新型的抗氧化剂进一步研究。采用傅里叶红外光谱仪和液相色谱-质谱联用仪,初步研究褐藻胶寡糖结构,结果显示酶解产物褐藻胶寡糖主要为三糖。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 褐藻胶简介
• 1.1.1 褐藻胶的化学组成及结构
• 1.1.2 褐藻胶的物理化学性质
• 1.1.3 褐藻胶寡糖的活性研究进展
• 1.1.4 褐藻胶的降解方法
• 1.1.5 褐藻胶水解酶的研究进展
• 1.2 化妆品用保湿剂研究现状
• 1.2.1 皮肤保湿的概述
• 1.2.2 皮肤保湿剂的分类
• 1.2.3 常用化妆品保湿剂
• 1.2.4 糖类绿色天然保湿剂
• 1.3 海洋糖类抗氧化活性研究现状
• 1.3.1 概述
• 1.3.2 海洋糖类在抗氧化方面的应用
• 1.4 本课题主要的研究内容
• 第二章 酶解褐藻胶寡糖的制备
• 前言
• 2.1 实验材料
• 2.1.1 主要实验原料及设备
• 2.1.2 主要设备
• 2.2 实验方法
• 2.2.1 褐藻胶水解酶酶学特性的研究
• 2.2.2 褐藻胶水解酶最适酶解条件的响应面试验设计
• 2.2.3 乙醇终止酶解反应方法的研究
• 2.2.4 酶解褐藻胶溶液粘度的变化
• 2.2.5 补料分步水解法的研究
• 2.3 结果与讨论
• 2.3.1 酶的最适pH及温度
• 2.3.2 酶反应动力学常数的测定结果
• 2.3.3 酶活pH和温度稳定性范围
• 2.3.4 褐藻胶水解酶最适酶解条件的响应面试验设计
• 2.3.5 乙醇终止酶反应方法的研究结果
• 2.3.6 酶解过程中褐藻胶溶液粘度的变化
• 2.3.7 补料分步水解褐藻胶制备高浓度褐藻胶寡糖
• 2.4 本章小结
• 第三章 褐藻胶酶解产物的相关性能研究
• 前言
• 3.1 实验材料与设备
• 3.1.1 主要实验原料与试剂
• 3.1.2 主要设备
• 3.2 酶解褐藻胶寡糖的吸湿保湿性能测定方法
• 3.2.1 不同平均聚合度褐藻胶寡糖的制备
• 3.2.2 吸湿保湿率测定方法
• 3.3 酶解褐藻胶寡糖的抗氧化性及清除自由基活性研究
• 3.3.1 还原能力测定
• 3.3.2 DPPH清除率测定
• 3.3.3 羟自由基清除率测定
• 3.4 结果与讨论
• 3.4.1 不同平均聚合度褐藻胶寡糖的制备
• 3.4.2 不同平均聚合度褐藻胶寡糖及常用保湿剂的吸湿曲线
• 3.4.3 不同平均聚合度褐藻胶寡糖及常用保湿剂的保湿曲线
• 3.4.4 不同水分含量的聚合度为3的褐藻胶寡糖的保湿率测定
• 3.4.5 还原能力的测定结果
• 3.4.6 DPPH·自由基清除率测定结果
• 3.4.7 羟自由基清除能力的测定结果
• 3.5 本章小结
• 第四章 褐藻胶寡糖结构的初步研究
• 前言
• 4.1 实验材料与设备
• 4.1.1 主要实验原料与试剂
• 4.1.2 主要设备
• 4.2 实验方法
• 4.2.1 紫外扫描
• 4.2.2 红外扫描
• 4.2.3 液相色谱-质谱联用
• 4.3 结果与讨论
• 4.3.1 褐藻胶及褐藻胶寡糖的全波长紫外-可见扫描结果
• 4.3.2 褐藻胶及褐藻胶寡糖的红外扫描图谱
• 4.3.4 液相色谱-质谱联用分析褐藻胶寡糖
• 4.3.5 液相色谱-质谱联用分析分批补料酶解制备的褐藻胶寡糖
• 4.4 小结
• 第五章 乙酰化褐藻胶的制备及其酶解产物的应用性研究
• 前言
• 5.1 实验材料与设备
• 5.1.1 主要实验原料与试剂
• 5.1.2 主要设备
• 5.2 实验方法
• 5.2.1 乙酰化褐藻胶的制备方案设计
• 5.2.2 IR检测乙酰化褐藻胶
• 5.2.3 乙酰化褐藻胶酶解产物的抗氧化及清除自由基活性研究
• 5.2.4 乙酰化褐藻胶酶解产物的吸湿保湿性能研究
• 5.3 结果与讨论
• 5.3.1 乙酰化反应结果分析
• 5.3.2 乙酰化褐藻胶酶解产物的抗氧化及清除自由基活性测定结果
• 5.3.3 乙酰化褐藻胶酶解产物的吸湿保湿性能研究
• 5.4 结论
• 第六章 结论与展望
• 6.1 全文总结
• 6.1.1 褐藻胶酶学性质的研究
• 6.1.2 酶解制备褐藻胶寡糖工艺
• 6.1.3 褐藻胶寡糖吸湿、保湿性能研究
• 6.1.4 褐藻胶寡糖抗氧化性能及清除自由基能力研究
• 6.1.5 褐藻胶寡糖结构的研究
• 6.1.6 褐藻胶乙酰化改性及改性后酶解产物的应用性研究
• 6.2 展望
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表论文情况
• 致谢