吡咯结构纳米色素生物制备的过程调控研究

发布时间：2020-07-13 21:18

【摘要】：近年来,人们一直在积极探索将生物质色素用于纺织品染色,较之植物和昆虫中提取的色素,微生物色素更适于工业化生产。许多微生物色素都是胞内代谢物,色素的提取和制备需要经过复杂的生物分离过程,导致生产成本高昂,而且微生物色素中有相当多的种类水溶性很低,这也增加了染液制备与染色加工的难度。为促进微生物色素在纺织品染色中的应用,本研究提出了通过提高色素分泌到胞外的比例,以发酵液为基础进行染液制备的思路。以微生物来源的吡咯结构红色纳米色素为研究对象,通过构建平板磷脂双层膜实验平台,研究物质跨膜传递的影响因素与调控途径,探索对细胞膜透性屏障的突破方法,实现纳米色素染液的生物制备。结果表明,被传递物质的尺度和表面电性对物质的跨膜传质影响显著,同时体系环境对传质效果也有影响,添加透性化试剂或经物理处理均可引发物质跨膜传质的环境响应行为,改善细胞膜通透性,提高胞外物质浓度。而且透性化试剂在发酵培养体系的协同作用,更有利于微生物色素的跨膜传质。研究表明通过物理和化学方法对作为胞内代谢物的微生物色素的跨膜传质行为进行调控,可以有效提高微生物色素的跨膜传质效率,实现胞内色素向胞外的高效转移。本研究通过调控微生物色素制备的发酵过程,形成纳米色素染液的生物制备方法,实现了以发酵液为基础的染液制备,由此避免了色素提取要经历的复杂生物分离过程,对构建纺织品的微生物色素染色方法具有积极促进作用。
【学位授予单位】：天津工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TS190.2
【图文】：

效果图,吡咯,色素,纳米

１．３．逦１结构与性质逡逑吡咯结构纳米色素是一类暗红色色素，有绿色反光，分子式为ｃ２Ｑｈ２５ｎ３０，逡逑其结构如图１－１所示。此微生物红色素是一种脂溶性色素，几乎不溶于水，易溶逡逑于氯仿、丙酮、甲醇等有机溶剂［７３］。灵菌红素对ｐＨ比较敏感，在不同ｐＨ下色逡逑素呈现不同的颜色，如图１－２所示Ｉ％。当ｐＨ在２？５范围内，色素的光稳定性较逡逑好，当ｐＨ＝９时，最易受紫外线的影响，光稳定性最差［７５］。逡逑ｏｃｈ３逡逑＼＾ＮＨ逡逑图１－１灵菌红素分子结构式逡逑５逡逑

流动镶嵌模型,细胞膜

细胞膜具有镶嵌性、相变性、蛋白质极性、流动性和不对称性等主要特点，逡逑根据这些特点，研宄者提出了数十种生物膜结构模型，最终得到公认的是１９７２逡逑年由美国科学家Ｓｉｎｇｅｒ和Ｎｉｃｈｏｌｓｏｎ提出的“流动镶嵌模型”，如图１－３所示［８４１逡逑根据该模型，细胞膜的基本重复单元是脂质双分子层，同时内在蛋白不同程度地逡逑嵌入，并随机分布在脂质双分子层中，而其他一些蛋白则分布在双分子层的两侧。逡逑该模型对生物膜的性质提供了较为全面的解释，如流动性、选择透过性、自发闭逡逑合性和膜物质分布的不对称性等［８５］。逡逑磷脂分子在细胞膜中以脂质双分子层的结构形式存在，其脂肪酸碳链的长度逡逑及不饱和度决定了细胞膜的流动性。流动性是生物膜发挥正常生理功能的基础，逡逑它能够使细胞在进行内外物质的交换的同时保持膜的完整性。逡逑７逡逑

双层膜,杂化,脂质双层,双分子层

支撑平板双层膜具有良好的稳定性、生物亲和性、而且制备简单，２０世纪８０逡逑年代初，就开始作为生物膜的模型广泛应用［８９］。它主要包括，固体支撑脂质双层逡逑膜、固体支撑杂化双层膜、聚合物支撑脂质双层膜，如图１－４所示［８气逡逑支撑平板双层膜主要是通过Ｌａｎｇｍｕｉｒ－邋Ｂｌｏｄｇｅｔｔ法制备得到，这种方法需要逡逑先将基材垂直插入或提出液面，目的是将浮于液体表面的磷脂单分子层转移到基逡逑材表面，在基材表面形成支撑脂质双分子层，通过这种方法制得的脂质双分子层逡逑膜比较均匀。在二十世纪八十年代初，Ｔｓｃｈａｍｅｒ＾ｌ等首次在烷基化的疏水玻璃表逡逑面成功制得脂质双层膜。ＨｏｒｎｔＭ在１９８４年以脂滴覆盖刚解离的云母片，云母片逡逑上很快形成了脂双层膜。随后ＭｃｃｏｎｎｅｌｌｌＭ等人通过Ｌ－Ｂ法，在经过亲水处理或逡逑９逡逑

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