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数千年来,人们养蚕(蚕蛾科,桑蚕Bombyx mori L.)获得蚕茧基本上只是为了缫制生丝,然而缫丝的副产品之一蚕蛹却被当作废料。我国缫丝工业的主要副产物蚕蛹,年均达到530000t之多。中国是世界上主要蚕丝生产和出口国之一,每年干蚕蛹的生产量近10万t。蚕蛹壳中甲壳素的含量为33%~44%,远高于虾蟹壳中的含量。因此,从蚕蛹中提取甲壳素及其衍生物具有较高的经济价值。
本论文以家蚕蛹的蛹壳为原料,采用酸碱法制得甲壳素和壳聚糖,探讨了甲壳素制备的优化工艺,运用非特异性纤维素酶法分解蚕蛹壳聚糖制备了蚕蛹壳寡糖,并对蚕蛹中壳寡糖的抑菌性做了研究。主要结论如下:
1.利用蚕蛹壳提取甲壳素优化工艺研究。
以蚕蛹为原料,以石油醚为浸提溶剂得脱脂蚕蛹。采用正交试验法对甲壳素的提取工艺进行探讨,即盐酸的浓度、盐酸浸泡的时间、浸泡体积的固液比例和浸泡温度对脱无机盐的影响;NaOH的浓度、浸泡时间、浸泡体积和浸泡温度对脱蛋白质的影响。通过试验分析,矿物质洗脱的条件为HCl溶液的体积分数为3%,反应温度为45℃,反应时间为2h,固液比1∶10最佳;脱有机物的条件为:NaOH溶液质量分数7%,反应温度为95℃,反应时间为1.5h,固液比1∶10最佳。30%H2O2脱色。
2.本实验方案制得甲壳素的产品质量检测。
本实验制备的甲壳素产品为白色或淡黄色片状固体,灰分含量为0.21%~0.62%,含氮量为4.71%~6.66%,水分含量6%~9%,提取率为2.69%~5.64%。它与虾、蟹中提取的食品级甲壳素企业标准(颜色为白色,形状为片状或粉状,水分含量为≤10%,灰分含量为≤1.0%,含氮量为6.2%~6.5%)相比,研究所得的蚕蛹甲壳素质量基本达到食品级甲壳素质量指标,从该方面来说,蚕蛹甲壳素有开发和利用价值。
3.利用蚕蛹甲壳素制备壳聚糖及其质量检测。
利用传统浓碱液法制备壳聚糖,制备的壳聚糖为白色粉状或片状,水分含量9.1%,灰分含量0.61%,粘度240mPa.s,分子量3.91×105,脱乙酰度91.6%,与虾、蟹中提取的食品级壳聚糖企业标准(颜色为白色,形状为片状或粉状,水分含量≤10%,灰分含量≤1.0%,脱乙酰度≤85%,粘度为30mPa.S~3000mPa.S相比,本论文实验所得蚕蛹壳聚糖基本达到虾、蟹壳中提取的食品级壳聚糖的质量指标。
4.纤维素酶制备壳寡糖的研究。
用自制的蚕蛹壳聚糖在一定条件下用纤维素酶对其进行降解,得到壳寡糖。本实验利用纤维素酶降解脱乙酰度为91.6%的蚕蛹壳聚糖得到平均聚合度为2.3的壳寡糖,相对平均分子质量为388。得到聚合度较小,分子量较低的壳寡糖。
5.壳寡糖的抑菌作用。
本实验研究了壳寡糖对革兰氏阴性菌大肠杆菌和革兰氏阳性菌金黄色葡萄球菌的作用。壳寡糖对被试菌有明显的抑制作用。随着浓度的增大,抑菌性能增大,壳寡糖对革兰氏阳性菌的作用强于革兰氏阴性菌,抑菌性能与被试菌的类别有关。