殼聚糖酶法降解研究.pdf

1、甲殼低聚糖(Chitooligosaccharides，COS)是殼聚糖(Chitosan，CTS)的降解產(chǎn)物，不僅具有殼聚糖大分子的某些功能性質(zhì)，而且還具有許多殼聚糖所不具備的獨(dú)特的生理活性和功能性質(zhì)。本文旨在通過(guò)研究不同的非專一性酶對(duì)殼聚糖的降解效果，探索酶法降解殼聚糖制備甲殼低聚糖有效方法，并對(duì)低聚糖相對(duì)分子量分布范圍進(jìn)行了初步研究。 1、選用纖維素酶、果膠酶、木瓜蛋白酶、胃蛋白酶和枯草桿菌蛋白酶等5種酶，對(duì)殼聚糖進(jìn)行降解

2、試驗(yàn)。通過(guò)單因素試驗(yàn)，以還原糖釋放量為指標(biāo)，探討以上5種酶降解殼聚糖的工藝條件。試驗(yàn)結(jié)果表明：在試驗(yàn)選取的范圍內(nèi)，5種酶降解殼聚糖所需時(shí)間依次為5h、3h、5h、4h和3h；果膠酶、枯草桿菌蛋白酶、纖維素酶和木瓜蛋白酶酶解殼聚糖最適溫度均為50℃，胃蛋白酶為55℃；果膠酶、纖維素酶、木瓜蛋白酶和胃蛋白酶的最適加酶量均為5％，而枯草桿菌蛋白酶為7％；各酶降解殼聚糖最適底物濃度均為1％；考慮到降解產(chǎn)物一般在近中性的條件下使用，為方便降解產(chǎn)物

3、調(diào)節(jié)適宜的pH，采用pH5.0作為各酶降解殼聚糖的酸堿條件。通過(guò)對(duì)各酶降解殼聚糖的酶活力、酶解液中還原糖釋放量，以及各酶降解殼聚糖的粘度下降率3個(gè)指標(biāo)的綜合比較，得出各酶降解殼聚糖的能力大小為：纖維素酶>木瓜蛋白酶>胃蛋白酶>枯草桿菌蛋白酶>果膠酶。 2、分別運(yùn)用正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)法優(yōu)化纖維素酶和木瓜蛋白酶降解殼聚糖的工藝條件，得出纖維素酶降解殼聚糖最佳工藝參數(shù)為：加酶量5％，底物濃度1.25％，酶解時(shí)間6h，酶解溫度為55℃，pH5

4、.0；木瓜蛋白酶降解殼聚糖最佳工藝參數(shù)為：加酶量7％，底物濃度1.25％，酶解時(shí)間6h，酶解溫度為55℃，pH5.0。將原料殼聚糖膠體、殼聚糖酶解液分別過(guò)Sephadex G-100凝膠色譜柱，發(fā)現(xiàn)原料殼聚糖相對(duì)分子量主要分布范圍為3.5×105～1.2×105；纖維素酶酶解殼聚糖，產(chǎn)物相對(duì)分子量主要分布范圍為8.4×103～2.2×103(洗脫體積為104～130 mL)，小部分分布在相對(duì)分子量3.2×105～1.7×105的范圍內(nèi)(

5、洗脫體積為34～46 mL)；木瓜蛋白酶解降解殼聚糖，產(chǎn)物相對(duì)分子量分布范圍分別為3.2×105～1.0×105(洗脫體積34～56 mL)、1.2×104～2.7×103(洗脫體積98～126 mL)。從分子量分布來(lái)看，紆維素酶和木瓜蛋白酶均未能對(duì)殼聚糖徹底降解。 3、應(yīng)用復(fù)合酶解技術(shù)，通過(guò)調(diào)整纖維素酶和木瓜蛋白酶的組合比例，探討不同比例的復(fù)合酶對(duì)殼聚糖的降解效果。結(jié)果表明：纖維素酶與木瓜蛋白酶按1：2的比例降解殼聚糖，還原糖

6、濃度最高。采用二次回歸旋轉(zhuǎn)組合試驗(yàn)設(shè)計(jì)方案，建立了加酶量(X1)、酶解溫度(X2)、酶解時(shí)間(X3)與粘度下降率(Y1)和還原糖釋放量(Y2)之間的動(dòng)態(tài)數(shù)學(xué)模型。試驗(yàn)結(jié)果的方差分析顯示，方程Y1相關(guān)系數(shù)R2為97.63％，F(xiàn)值為59.5919，顯著性系數(shù)為0.0001，模型的符合度為97.63％；方程Y2的相關(guān)系數(shù)R2為97.69％，F(xiàn)值為61.0413，顯著性系數(shù)為0.0001，說(shuō)明兩個(gè)回歸方程是極顯著的，能夠較為準(zhǔn)確的預(yù)測(cè)酶解實(shí)際效

7、果。運(yùn)用響應(yīng)面法對(duì)工藝條件進(jìn)一步優(yōu)化，得到復(fù)合酶降解殼聚糖的最佳工藝條件為：加酶量7.70％，酶解溫度50℃，酶解時(shí)間5h，殼聚糖濃度1.25％，pH5.0。在此條件下對(duì)殼聚糖糖進(jìn)行降解，殼聚糖粘度下降率達(dá)到97.21％，還原糖濃度達(dá)到2.47 mmol/L，均高于纖維素酶和木瓜蛋白酶的單一酶解效果。同樣將降解產(chǎn)物過(guò)Sephadex G-100凝膠色譜柱。洗脫曲線顯示：降解產(chǎn)物相對(duì)分子量分布于1.0×104～2.7×103和2.3×10