亚临界水萃取温度对香菇多糖化学结构、链构象转变及生物活性的影响研究
发布时间：2022-01-24 23:50
多糖作为食品中天然的生物大分子物质,不仅具有较高的营养价值,而且能广泛参与细胞识别、细胞分化、信号转导和免疫应答等各种重要生命活动及生理过程的调节。多糖结构的多样性赋予其不同的功能和活性,而不同的加工方法对多糖的分子结构和溶液链构象均有显著影响。如何调控多糖的分子结构和溶液链构象制备出高活性多糖一直是各领域学者关注的热点。亚临界水萃取因其具有高效、无毒、环保和经济等优点,已在多糖萃取中展示出独特优势和良好的应用前景。但迄今亚临界水萃取多糖的研究仍停留在终端产物的结构和功能特性等宏观信息上,而萃取过程中微环境参数的改变对多糖化学结构、链构象及生物活性的变化规律等一系列基础信息的匮乏导致该技术发展相对滞后。基于此,本文拟以香菇多糖为研究对象,以亚临界水萃取微环境变化为切入点,通过物理、化学和生物学研究方法结合高分子稀溶液构象理论,研究亚临界水萃取温度对香菇多糖的化学结构、链构象转变及生物活性的影响,揭示其结构与生物活性随微环境变化而转变的规律,为利用亚临界水萃取来制备高活性多糖的研究奠定理论基础。主要研究内容和结果如下:（1）亚临界水萃取参数对香菇多糖提取过程的影响在单因素实验的基础上,以...
【文章来源】：江苏大学江苏省
【文章页数】：167 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
水在不同温度和压力下的物理状态Fig.1-1Physicalstateofwateratdifferenttemperatureandpressure
江苏大学博士学位论文3性的连续萃取[15]。另外，亚临界水的萃取过程实际上是对流引发的传质过程[16]，通过降低解析过程中的活化能，中断胶黏剂（溶质-基质）和内聚胶黏剂（溶质-溶质）之间的相互作用来实现最大萃取[10]。此外，高压可以迫使水渗透到基质中辅助萃取[17]。图1.2展示了水在20MPa不同温度下ε的变化情况。图1-2水的介电常数（ε）在稳定压力（20MPa）下随温度的变化Fig.1-2Changesofwaterdielectricconstant(ε)asafunctionofthetemperatureatconstantpressure(20MPa)1.2.3亚临界水萃取机制亚临界水的萃取机制涉及四个连续过程：（1）高温高压条件下，解析样品基质中活性部位的可溶解物；（2）提取物扩散到基质中；（3）被提取物从样品基质扩散到提取流体中。（4）利用色谱法洗脱并收集样品溶液[18-19]。亚临界水的萃取机制也符合热力学模型[20]。提高亚临界水萃取效率的原因可以总结为:（1）提高提取物的溶解性和传质效果。（2）打破了提取介质的表面平衡[19]。随着温度的升高，亚临界水的性质会发生变化，提取物的溶解能力增强。这个过程伴随着粘度的降低和扩散性的提高，使基质颗粒更好的渗透。此外，温度的升高可以克服氢键、范德华力、活性中心、溶质分子偶极引力等引起的溶质-基质相互作用[21]。压力的存在也可以进一步促
江苏大学博士学位论文5萃取溶剂之间的接触面积，从而提高提取效率。大粒径原料的萃取效率较低，因此需要适当延长萃取时间[35]。1.2.4.5其它因素除了以上所述因素，萃取时间[8]、改性剂和添加剂[36-37]、液料比[38-39]、样品中的水分含量[40-41]、动态或静态萃取模式[15]等也会对SWE过程产生影响。1.2.5亚临界水萃取装置当水作为萃取溶剂时，必须确保水中不含氧气，从而保证提取物不被氧化。实现水中脱气的方法主要包括超声和氮气吹扫脱气。亚临界水萃取设备主要包括两种类型：一种是动态（连续流）模式，另一种是静态模式。图1-3亚临界水萃取装备示意图（1）进水口；（2）固体料口；（3）磁耦合搅拌系统；（4）固体样品提取腔；（5）热交换器；（6）压力泵；（7）蓄水池；（8）磁耦合搅拌系统；（9）固体样品提取腔；（10）蓄水池；（11）冷却水入口；（12）冷却池；（13）冷却水出口；（14）收集器；（15）截止阀；（16）球阀；（17）安全阀；（18）压力控制器；（19）压力测量；（20）温度控制器；（21）温度测量；（22）过滤板Fig.1-3Schematicdiagramofsubcriticalwaterextractionsystem(1)waterinlet;(2)feedinlet;(3)stirringsystem;(4)solidsamplesextractioncell;(5)heatexchanger;(6)pressurepump;(7)impoundingreservoir;(8)stirringsystem;(9)solidsamplesextractioncell;(10)impoundingreservoir;(11)coolingwaterinlet;(12)coolingpan;(13)coolingwateroutlet;(14)collector;(15)globevalve;(16)sphericalvalve;(17)safetyvalve;(18)pressureregulatorcontroller;(19)pressureindicator;(20)temperatureregulatorcontroller;(21)temperatureindicator;(22)filterplate
【参考文献】：
期刊论文
[1]多糖体外抗氧化作用及其影响因素[J]. 吴雅清,冷小鹏. 广州化工. 2018(04)
[2]核磁共振波谱法在多糖结构分析中的应用[J]. 刘玉红,王凤山. 食品与药品. 2007(08)
[3]国内外食用菌产业的现状及发展[J]. 杨军,刘国宇. 农业经济. 2005(11)
[4]ABTS法体外测定果蔬类总抗氧化能力的研究进展[J]. 朱玉昌,焦必宁. 食品与发酵工业. 2005(08)
[5]香菇的研究现状及发展前景[J]. 李月梅. 微生物学通报. 2005(04)
[6]赤芝孢子粉葡聚糖LB-NB的结构与构象（英文）[J]. 鲍幸峰,董群,方积年. 生物化学与生物物理学报. 2000(06)
[7]原子力显微镜在生物大分子结构研究中的应用进展[J]. 鲍幸峰,方积年. 分析化学. 2000(10)
[8]原子力显微镜观察虫草多糖分子的结构形貌[J]. 蔡林涛,李萍,陆祖宏. 电子显微学报. 1999(01)
[9]核盘菌多糖的构象及其构象变化的研究[J]. 于宪潮,王德润,刘毅,于奥,刘如林,孙邦福,茹详斌. 高分子学报. 1996(03)
[10]香菇多糖的免疫调节作用[J]. 周爱武,葛志东,梁君山,王斌,郑富林,李常玉,陈敏珠. 中国药理学通报. 1995(02)
博士论文
[1]基于超声预处理的谷朊蛋白ACE抑制肽制备及其过程原位监测技术研究[D]. 张艳艳.江苏大学 2016
[2]香菇三螺旋葡聚糖氢键键合作用及其功能化研究[D]. 李盛.武汉大学 2013
[3]抗氧化新型冬虫夏草胞外多糖的制备、结构与溶液特征研究[D]. 闫景坤.华南理工大学 2010
硕士论文
[1]房县小冬菇中香菇多糖的精制、结构鉴定和体外抗肿瘤活性研究[D]. 李石军.华中科技大学 2011
[2]香菇微波真空干燥技术的研究[D]. 黄姬俊.福建农林大学 2010
[3]香菇多糖LT1的提取纯化及结构鉴定[D]. 辜明.华中科技大学 2009
[4]香菇β-D-葡聚糖的构象转变及其对抗肿瘤活性的影响[D]. 李雪莲.武汉大学 2004
本文编号：3607518
【文章来源】：江苏大学江苏省
【文章页数】：167 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
水在不同温度和压力下的物理状态Fig.1-1Physicalstateofwateratdifferenttemperatureandpressure
江苏大学博士学位论文3性的连续萃取[15]。另外，亚临界水的萃取过程实际上是对流引发的传质过程[16]，通过降低解析过程中的活化能，中断胶黏剂（溶质-基质）和内聚胶黏剂（溶质-溶质）之间的相互作用来实现最大萃取[10]。此外，高压可以迫使水渗透到基质中辅助萃取[17]。图1.2展示了水在20MPa不同温度下ε的变化情况。图1-2水的介电常数（ε）在稳定压力（20MPa）下随温度的变化Fig.1-2Changesofwaterdielectricconstant(ε)asafunctionofthetemperatureatconstantpressure(20MPa)1.2.3亚临界水萃取机制亚临界水的萃取机制涉及四个连续过程：（1）高温高压条件下，解析样品基质中活性部位的可溶解物；（2）提取物扩散到基质中；（3）被提取物从样品基质扩散到提取流体中。（4）利用色谱法洗脱并收集样品溶液[18-19]。亚临界水的萃取机制也符合热力学模型[20]。提高亚临界水萃取效率的原因可以总结为:（1）提高提取物的溶解性和传质效果。（2）打破了提取介质的表面平衡[19]。随着温度的升高，亚临界水的性质会发生变化，提取物的溶解能力增强。这个过程伴随着粘度的降低和扩散性的提高，使基质颗粒更好的渗透。此外，温度的升高可以克服氢键、范德华力、活性中心、溶质分子偶极引力等引起的溶质-基质相互作用[21]。压力的存在也可以进一步促
江苏大学博士学位论文5萃取溶剂之间的接触面积，从而提高提取效率。大粒径原料的萃取效率较低，因此需要适当延长萃取时间[35]。1.2.4.5其它因素除了以上所述因素，萃取时间[8]、改性剂和添加剂[36-37]、液料比[38-39]、样品中的水分含量[40-41]、动态或静态萃取模式[15]等也会对SWE过程产生影响。1.2.5亚临界水萃取装置当水作为萃取溶剂时，必须确保水中不含氧气，从而保证提取物不被氧化。实现水中脱气的方法主要包括超声和氮气吹扫脱气。亚临界水萃取设备主要包括两种类型：一种是动态（连续流）模式，另一种是静态模式。图1-3亚临界水萃取装备示意图（1）进水口；（2）固体料口；（3）磁耦合搅拌系统；（4）固体样品提取腔；（5）热交换器；（6）压力泵；（7）蓄水池；（8）磁耦合搅拌系统；（9）固体样品提取腔；（10）蓄水池；（11）冷却水入口；（12）冷却池；（13）冷却水出口；（14）收集器；（15）截止阀；（16）球阀；（17）安全阀；（18）压力控制器；（19）压力测量；（20）温度控制器；（21）温度测量；（22）过滤板Fig.1-3Schematicdiagramofsubcriticalwaterextractionsystem(1)waterinlet;(2)feedinlet;(3)stirringsystem;(4)solidsamplesextractioncell;(5)heatexchanger;(6)pressurepump;(7)impoundingreservoir;(8)stirringsystem;(9)solidsamplesextractioncell;(10)impoundingreservoir;(11)coolingwaterinlet;(12)coolingpan;(13)coolingwateroutlet;(14)collector;(15)globevalve;(16)sphericalvalve;(17)safetyvalve;(18)pressureregulatorcontroller;(19)pressureindicator;(20)temperatureregulatorcontroller;(21)temperatureindicator;(22)filterplate
【参考文献】：
期刊论文
[1]多糖体外抗氧化作用及其影响因素[J]. 吴雅清,冷小鹏. 广州化工. 2018(04)
[2]核磁共振波谱法在多糖结构分析中的应用[J]. 刘玉红,王凤山. 食品与药品. 2007(08)
[3]国内外食用菌产业的现状及发展[J]. 杨军,刘国宇. 农业经济. 2005(11)
[4]ABTS法体外测定果蔬类总抗氧化能力的研究进展[J]. 朱玉昌,焦必宁. 食品与发酵工业. 2005(08)
[5]香菇的研究现状及发展前景[J]. 李月梅. 微生物学通报. 2005(04)
[6]赤芝孢子粉葡聚糖LB-NB的结构与构象（英文）[J]. 鲍幸峰,董群,方积年. 生物化学与生物物理学报. 2000(06)
[7]原子力显微镜在生物大分子结构研究中的应用进展[J]. 鲍幸峰,方积年. 分析化学. 2000(10)
[8]原子力显微镜观察虫草多糖分子的结构形貌[J]. 蔡林涛,李萍,陆祖宏. 电子显微学报. 1999(01)
[9]核盘菌多糖的构象及其构象变化的研究[J]. 于宪潮,王德润,刘毅,于奥,刘如林,孙邦福,茹详斌. 高分子学报. 1996(03)
[10]香菇多糖的免疫调节作用[J]. 周爱武,葛志东,梁君山,王斌,郑富林,李常玉,陈敏珠. 中国药理学通报. 1995(02)
博士论文
[1]基于超声预处理的谷朊蛋白ACE抑制肽制备及其过程原位监测技术研究[D]. 张艳艳.江苏大学 2016
[2]香菇三螺旋葡聚糖氢键键合作用及其功能化研究[D]. 李盛.武汉大学 2013
[3]抗氧化新型冬虫夏草胞外多糖的制备、结构与溶液特征研究[D]. 闫景坤.华南理工大学 2010
硕士论文
[1]房县小冬菇中香菇多糖的精制、结构鉴定和体外抗肿瘤活性研究[D]. 李石军.华中科技大学 2011
[2]香菇微波真空干燥技术的研究[D]. 黄姬俊.福建农林大学 2010
[3]香菇多糖LT1的提取纯化及结构鉴定[D]. 辜明.华中科技大学 2009
[4]香菇β-D-葡聚糖的构象转变及其对抗肿瘤活性的影响[D]. 李雪莲.武汉大学 2004
本文编号：3607518
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