产朊假丝酵母β-葡聚糖的增溶改性及其活性评价研究
β-葡聚糖的来源广泛，主要存在于许多的细菌，真菌和高等植物当中。50多年来，研究者们已经分离、表征和测试了无数类型的β-葡聚糖。酿酒酵母基于其可用性和低成本成为酵母β-葡聚糖重要的来源之一，酵母β-葡聚糖一般占比细胞壁干重的30-60%。大部分酵母β-葡聚糖主要是由1500个葡萄糖残基通过β-（1→3）糖苷键聚合而成的线性分子，分子量一般是240KDa，是具有多支β-1,3-(D)-葡萄糖或β-1,6-(D)-葡萄糖侧链的天然多糖。大量的临床试验表明，β-葡聚糖具有巨大的潜力，可以成为治疗或预防各种疾病的药物。在食品工业中，被广泛用作增稠剂、乳化稳定剂和脂肪替代品，具有良好的保水性、保温性、成膜性和无刺激性。然而，由于其致密的三链螺旋结构以及较大的分子量，使其不溶于水和酒精等有机溶剂，限制它在食品，药品和化妆品等领域的应用。此外，在体内时，对酵母β-葡聚糖的生理功能可能产生重要影响。同时，β-葡聚糖的来源、剂量、分离纯化和理化性质的差异阻碍了其作用机理的揭示。 因此，本课题以产朊假丝酵母为原料，对比了高压蒸汽协同酶法及自溶预处理提取产朊假丝酵母β-葡聚糖，获得一条绿色高效同时保有生物活性的提取纯化工艺流程；利用超声辅助酶法增溶改性酵母β-葡聚糖，提高了产朊假丝酵母β-葡聚糖溶解性，并对增溶前后产朊假丝酵母β-葡聚糖理化指标、结构表征和流变特性进行了研究，为酵母β-葡聚糖产品的开发提供理论依据及研究基础。主要研究内容和结论如下： 1.考察了高压蒸汽协同酶法预处理提取产朊假丝酵母β-葡聚糖的影响，物料与液体的比例1:10，温度115℃，高压蒸汽2h，添加2％的木瓜蛋白酶、2%的中性蛋白酶进行复合酶解，超声制备1h，产朊假丝酵母β-葡聚糖的纯度可以达到89.81%，其提取率为传统自溶预处理的两倍，达到18.75%。 2.比较高压蒸汽协同酶法预处理与自溶预处理两种提取过程制备的产朊假丝酵母β-葡聚糖的体外抗氧化活性，理化性质及溶液构象特征，结果表明，产朊假丝酵母β-葡聚糖的三螺旋结构和低分子量的结构特征有助于提高体外抗氧化能力，2.0mg/mL时，Mw为4.992×106g/molAYG1（自溶预处理超声提取一次的样品）对DPPH的清除率达到42.28%，在5mg/mL时，Mw降到3.554×106g/mol的AYG2（自溶预处理超声提取两次的样品）和Mw为1.987×106g/mol的HYG1（高压蒸汽协同酶法预处理超声提取一次的样品）对DPPH.的清除率分别达到78.35%，76.45%。HYG1主要成分为β-键连接的以β-(1→3)-葡聚糖且具有β-(1→6)葡聚糖分支链的β-型构型；HYG1的单糖主要由5.19mg/g葡萄糖（Glc）和0.52mg/g甘露糖（Man）组成，AYG1包含2.72mg/g葡萄糖（Glc）和1.24mg/g甘露糖（Man）；刚果红实验和透射电镜观察，三种酵母β-葡聚糖的溶液构象存在一定差异，在溶液中均具有三螺旋构象，但是HYG1的三股螺旋结构被部分破坏，同时AYG2的三螺旋结构出现少量破坏。原子力显微镜检测，HYG1,AYG1和AYG2均由细长的蠕虫状链组成，HYG1的链直径远远小于AYG1和AYG2的链直径，AYG1的链的聚集和缠绕最为明显。 3.确定超声协同酶法增溶改性产朊假丝酵母β-葡聚糖的工艺条件，结果表明，超声波强度为18W/mL、温度30℃、处理时间20min时产朊假丝酵母β-葡聚糖的溶解度达到最大值75.35%，与传统单独采用酶解20min相比，酵母β-葡聚糖的溶解度28.28%，溶解度增加了大约3倍；增溶改性后酵母β-葡聚糖的抗氧化活性显著提高，在300μg/mL时1,1-二苯基-2-三硝基苯肼（DPPH）的清除率为12%，质量浓度为2.0mg/mL时，对2,2-联氮-二(3-乙基-苯并噻唑-6-磺酸)二铵盐（ABTS+）的清除率为45.38%，5.0mg/mL的对羟自由基的清除率达到56.76%；经过超声协同酶法增溶改性后的酵母β-葡聚糖ζ电位分析，超声协同酶法增溶改性极大的提高了UEYG（超声协同酶法增溶改性制备的酵母β-葡聚糖）水溶液的稳定性。红外光谱分析了增溶改性前后产朊假丝酵母β-葡聚糖的一级结构，结果发现，HYG1和UEYG的一级结构基本保持一致；电子显微镜、AFM与SEM结果表明：β-葡聚糖由开始的分散密集，经超声协同酶法增溶改性后，颗粒明显变小，分散稀疏；XRD结果表明：β-葡聚糖结晶区可能被破坏，β-葡聚糖的三螺旋结构被破坏；增溶改性后的酵母β-葡聚糖其热稳定性降低；改性前后酵母β-葡聚糖的热转变温度分别为118℃和95℃。 4.研究HYG1和UEYG的流变特性，HYG1和UEYG水溶液呈典型的剪切稀化行为。在线性粘弹区内，10mg/mL的HYG1水溶液，在频率区间内呈现液态性质。在低频率区，高浓度HYG1(40、30、20mg/mL)溶液未能形成凝胶，并表现出液体的行为，在高频区域，从溶胶转变为弱凝胶结构。不同pH条件下，酵母β-葡聚糖黏度均随剪切速率增大而减小，且随着pH值的上升黏度变化更加剧烈，在酸性和碱性条件下，溶液黏度降低，流动性增大，逐渐向理想流体转变；UEYG对于温度的变化很敏感，浓度为30mg/mL、20mg/mL、10mg/mL时,表观活化能为0.3295kcal.mol-1；随着离子浓度由1%增大到15%，多糖溶液黏度的下降，添加相同浓度的Ca2+黏度下降的更显著，酵母β-葡聚糖的耐盐离子的作用较差；改性酵母β-葡聚糖在无水二甲基亚砜、2%二甲基亚砜以及水溶液中均能溶解。
酵母β-葡聚糖;纯化工艺;增溶改性;超声辅助酶法;流变特性;结构特征;抗氧化活性
上海应用技术大学
硕士
生物化工
马霞
2021
中文
TQ281
2022-04-21（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）