利用木糖母液发酵制备壳聚糖的研究

• 作 者: 庞书彦
• 出 处: 天津科技大学
• 发表日期: 2016年01期
• 关键词: 壳聚糖 木糖母液 雅致放射毛霉 提取 纯化

壳聚糖是氨基葡萄糖和N-乙酰氨基葡萄糖的聚合物,是甲壳素部分脱乙酰的产物。壳聚糖具有无毒性、生物相容性和生物可降解性等优良特性,在食品、农业、环境、组织工程和生物医药等方面有着广泛的应用。市场上的壳聚糖主要是来源于虾蟹等资源,而壳聚糖也是一些真菌细胞壁的主要组成部分。本论文以木糖母液为廉价碳源,通过微生物发酵制备壳聚糖,并对壳聚糖提取工艺、壳聚糖的纯化作了研究。选取了四种常见用于制备壳聚糖的丝状真菌,比较利用木糖基础发酵培养基产壳聚糖的能力,确定雅致放射毛霉为发酵产壳聚糖的最佳菌株。通过Plackett-Burman试验设计分析发酵培养基成分对菌体产壳聚糖的影响,确定了玉米浆粉、KH2PO4和赤霉素为显著性影响因素。利用响应面试验对发酵培养基组分进行了优化,确定了最佳发酵培养基组分为木糖母液4%(v/v)、玉米浆粉5%、KH2PO40.35%、MgSO4·7H200.1%、CaCl20.1%、生物素1mg/L、赤霉素3mg/L。采用单因素和正交试验对发酵条件进行优化,确定最佳培养条件为初始pH为5.5,转速250 r/min,接种量10%,培养温度为28℃、培养时间为48h。在最佳培养条件下,壳聚糖产量可达5.51 g/L。利用酸碱结合α-淀粉酶从菌丝体中提取壳聚糖,比较了乙酸、盐酸、硫酸的壳聚糖提取效果,结果表明:用1mol/LNaOH在121℃处理菌体30min,得到碱不溶性沉淀,经过4%(v/v)盐酸在95℃处理6h,再添加4%(v/v)的α-淀粉酶在90℃处理2h,壳聚糖得率最高,可达16.91%,壳聚糖的脱乙酰度为90.24%,平均分子量为1.38×105,茜素红法测得壳聚糖纯度为92.83%。采用十二烷基硫酸钠(SDS)对壳聚糖进行纯化处理,除去蛋白质的同时也降低了壳聚糖的灰分含量,蛋白质和灰分去除率分别为83.78%、59%。乙酸、盐酸、硫酸提取的壳聚糖的红外光谱图表明不同的酸处理对壳聚糖结构影响较小。