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壳聚糖快速制备技术及降血脂、免疫增强活性研究

李兆杰

   甲壳质是自然界中含量仅将于纤维素的第二大糖类化合物,广泛存在于真菌、酵母细胞壁及虾、蟹等甲壳类动物壳中。甲壳素的组成单糖包括2-乙酰氨基葡萄糖和2-氨基葡萄糖,并通过β-1,4糖苷键连接而成。由于天然存在的甲壳素只溶于N,N-二甲基乙酰胺-LiCl、六氟丙酮及六氟异丙醇等特殊溶剂中,极大限制了其应用范围。通过脱乙酰化,提高其脱乙酰度,可以使之转化为在常规溶剂,如稀醋酸中可溶的壳聚糖。壳聚糖在农业、医药、环境及食品领域有着广泛的应用。本论文针对壳聚糖快速制备技术、不同分子量壳聚糖的功能特性及其含量的测定方法,开展了以下工作: 1、研究了甲壳素碱熔法脱乙酰过程中单因素对壳聚糖脱乙酰化过程的影响,结果表明,甲壳素脱乙酰化过程中投料比[m(chitin):m(NaOH)]、反应体系的水分含量、加热温度及加热时间对壳聚糖脱乙酰度有显著影响。通过中心组合设计优化了甲壳素碱熔法脱乙酰化的最佳工艺条件:投料比为1.1,时间为28min,温度为177℃,在最佳工艺条件下制备的壳聚糖的脱乙酰度达到90.9%,特性粘度27.65 mL·g-1。在此基础上,初步探讨了双螺杆连续挤压过程中挤压机的工作参数对甲壳质脱乙酰化过程的影响。研究结果表明,双螺杆挤压机的加热温度、转速及反应物料中碱料比对壳聚糖的脱乙酰度有显著影响,利用双螺杆挤压技术可实现壳聚糖的连续化快速制备。 2、利用壳聚糖非专一性水解酶制备了相同脱乙酰度、不同分子量的壳聚糖(脱乙酰度度93.53%,分子量分别为24500,8450,1500及600),探讨了不同分子量壳聚糖对小鼠免疫机能的调节作用。给小鼠连续皮下注射氢化可的松建立免疫机能低下模型,用不同分子量的壳聚糖样品灌胃模型小鼠28天,分别测定小鼠的免疫器官重量、迟发性变态反应(DTH)、血清溶血素水平、抗体细胞生成数、巨噬细胞吞噬能力和碳廓清指数。结果表明,水解24h(CT24)的壳聚糖(壳寡糖)能显著提高小鼠免疫器官的重量,不同分子量的壳聚糖均能显著提高小鼠血清溶血素含量(P<0.01),提高迟发型变态反应水平(P<0.01),促进巨噬细胞吞噬能力(P<0.05,P<0.01),提高碳廓清指数(P<0.05,P<0.01)。不同分子量的壳聚糖对免疫功能低下小鼠的增强功能优于目前市场上一种存在的壳聚糖功能食品。壳聚糖水解物与其复配后,其免疫增强功能有一定程度的提高。 3、利用灌胃高脂乳剂的方法建立了小鼠高胆固醇血症模型,通过测定正常小鼠、模型小鼠和灌胃不同剂量壳聚糖小鼠血清、肝脏和粪便中的甘油三酯(TC)和总胆固醇(TG)含量变化,比较了不同分子量壳聚糖对高胆固醇血症小鼠脂质代谢的调节作用。研究结果表明,除未水解的壳聚糖组(MW24500)外,其余各组均能显著降低小鼠血清中的TC含量(P<0.01),提高TG含量(P<0.01)。各受试样品组均能极显著降低小鼠肝脏中的TC和TG含量(P<0.01)。未经水解的壳聚糖组小鼠粪便中的TC较模型组显著升高,其余各组与模型组相比均无显著差异。 4、利用化学发光法测定相同脱乙酰度、不同分子量壳聚糖的体外清除活性氧自由基的能力。结果表明,不同分子量壳聚糖均对Pyrogallol-Luminol体系产生的超氧阴离子自由基(O2·-)及Vc-CuSO4-酵母悬浮液-H2O2体系产生的羟基自由基(OH·)有较强的清除作用,抑制作用随样品(多糖)浓度的增大而增强,并且相对低分子量的产物比相对高分子量的产物的抑制作用有所增强。低分子量壳聚糖降低肝脏中TC的作用及体外抗氧化作用明显,壳聚糖及其水解产物可以作为辅助降脂药物进行开发利用。 5、建立了利用PMP柱前衍生法快速测定含壳聚糖功能食品中壳聚糖含量的方法。氨基葡萄糖的线性范围46μg/L-500μg/L,检出限22μg/L,定量限50μg/L;标准壳聚糖的线性范围60μg/L-600μg/L,检出限30μg/L,定量限65μg/L。精密度RSD=3.08-3.80%,回收率在98.23-103.01%之间。研究了盐酸浓度、水解温度及水解时间对壳聚糖水解的影响,利用正交试验优化了壳聚糖的水解工艺:盐酸浓度6mol/L、水解温度110℃、水解时间12h。在最佳水解条件下,壳聚糖中氨基葡萄糖的水解回收率为85.7%;利用柱前PMP衍生高效液相色谱测定了市场上几种常见壳聚糖与功能食品中壳聚糖的含量。……   
[关键词]:甲壳素;壳聚糖;快速制备;免疫功能低下;高胆固醇血症;测定
[文献类型]:博士论文
[文献出处]:中国海洋大学2010年