基于新型溶剂的褐藻胶提取剩余物分离及转化研究
发布时间：2021-05-21 18:07
目前中国海带（Laminaria japonica）的年产量居世界首位。海带除可用作食品外,相当一部分用于提取褐藻胶生产褐藻酸钠（海藻酸钠）。海带提胶后的剩余物（简称为海带渣）占海带干重的三分之一,数量十分巨大,采用填埋的方式进行处理,不但会占用土地,还浪费了大量的生物质资源。海带渣中富含蛋白质和纤维素,研究如何绿色、有效地利用好海带渣这种独特的“蛋白纤维素”生物质资源,不但具有一定的学术价值,而且还有重要的实践意义。传统溶剂由于存在种种不足,新型可再生、低毒、易生物降解溶剂的开发和使用越来越受到人们重视。γ-戊内酯（GVL）、低共熔溶剂由于其优异的物理化学性质,尤其是其较强的溶解能力,在生物质领域表现出广阔的应用前景。基于此,本课题率先将两种新型“绿色”溶剂:GVL/H2O、低共熔溶剂应用于“蛋白纤维素”——海带渣生物质的组分分离研究,系统探讨了两种新型溶剂对海带渣的组分分离过程,阐明了两种新型溶剂对两种分离产物粗蛋白质（CP）和粗纤维素（CC）的分离规律,初步揭示了两种新型溶剂对海带渣生物质的分离机理。在此基础上,以分离得到的CP为原料,通过酶解将其转化为具有抗氧化活性的酶解物,并...
【文章来源】：陕西科技大学陕西省
【文章页数】：128 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
1 绪论
1.1 海带的化学成分
1.1.1 海带化学成分与细胞壁结构
1.1.2 海带蛋白质
1.1.3 海带纤维素
1.1.4 海带渣
1.2 GVL与生物质精炼
1.2.1 GVL的合成与性质
1.2.2 GVL在催化转化中的应用
1.2.3 GVL在木质纤维素组分分离中的应用
1.3 低共熔溶剂在生物质研究中的应用
1.3.1 低共熔溶剂
1.3.2 低共熔溶剂在催化转化中的应用
1.3.3 低共熔溶剂在木质纤维素组分分离中的应用
1.3.4 低共熔溶剂在其它分离中的应用
1.4 蛋白质的酶水解
1.4.1 蛋白质酶解物
1.4.2 蛋白质酶水解的预处理
1.5 纳晶纤维素及其制备
1.5.1 纳晶纤维素的特性
1.5.2 纳晶纤维素的制备方法
1.6 选题背景、意义及研究内容
1.6.1 选题背景及意义
1.6.2 主要研究内容
2 GVL/H_2O对海带渣生物质的组分分离研究
2.1 实验材料
2.2 主要仪器设备
2.3 实验方法
2.3.1 海带渣的制备及脱钙
2.3.2 化学成分的测定
2.3.3 GVL对海带渣的分离
2.3.4 蛋白质/纤维素回收率的计算
2.3.5 SDS-PAGE电泳
2.3.6 傅里叶变换红外光谱扫描
2.3.7 X-射线衍射测试及结晶度的计算
2.3.8 扫描电子显微镜形貌观察
2.4 结果与讨论
2.4.1 海带渣的化学成分
2.4.2 GVL含量对GVL/H_2O分离海带渣蛋白质的影响
2.4.3 温度对GVL/H_2O分离海带渣蛋白质的影响
2.4.4 时间对GVL/H_2O分离海带渣蛋白质的影响
2.4.5 时间对GVL/H_2O分离海带渣纤维素的影响
2.5 本章小结
3 低共熔溶剂对海带渣生物质的组分分离研究
3.1 实验材料
3.2 主要仪器设备
3.3 实验方法
3.3.1 低共熔溶剂的合成
3.3.2 低共熔溶剂对海带渣的分离
3.3.3 化学成分的测定
3.3.4 蛋白质/纤维素回收率的计算
3.3.5 SDS-PAGE电泳
3.3.6 蛋白质溶解度的测定
3.3.7 FTIR光谱扫描及蛋白质二级结构含量的计算
3.3.8 X-射线衍射测试及结晶度的计算
3.3.9 扫描电子显微镜形貌观察
3.3.10 固体~(13)C核磁共振分析
3.3.11 热失重分析
3.3.12 低共熔溶剂的回收和重复利用
3.4 结果与讨论
3.4.1 溶剂组成对低共熔溶剂分离海带渣蛋白质的影响
3.4.2 温度对低共熔溶剂IM/G分离海带渣蛋白质的影响
3.4.3 时间对低共熔溶剂IM/G分离海带渣蛋白质的影响
3.4.4 时间对低共熔溶剂IM/G分离海带渣纤维素的影响
3.4.5 低共熔溶剂IM/G分离产物的核磁共振与热重分析
3.4.6 低共熔溶剂IM/G的重复利用
3.4.7 低共熔溶剂IM/G分离海带渣的机理
3.5 本章小结
4 低共熔溶剂组分分离对海带渣蛋白酶解特性的影响
4.1 实验材料
4.2 主要仪器设备
4.3 实验方法
4.3.1 海带渣粗蛋白质的分离
4.3.2 酶解物制备及酶解反应初速度、酶解物收率和水解度的测定
4.3.3 比表面积分析
4.3.4 FTIR光谱扫描及蛋白质二级结构含量的计算
4.3.5 紫外光谱扫描
4.3.6 分子量分布的测定
4.3.7 氨基酸组成的测定
4.3.8 体外抗氧化活性的测定
4.4 结果与讨论
4.4.1 酶解条件对酶解物收率的影响
4.4.2 组分分离对酶解效率的影响
4.4.3 组分分离对酶解产物理化特性的影响
4.4.4 组分分离对酶解产物体外抗氧化活性的影响
4.5 本章小结
5 海带渣纳晶纤维素的制备研究
5.1 实验材料
5.2 主要仪器设备
5.3 实验方法
5.3.1 海带渣纤维素的获取
5.3.2 低共熔溶剂-超声两步法制备CNC
5.3.3 低共熔溶剂/固体酸一步法制备CNC
5.3.4 CNC收率的计算
5.3.5 粒径分布与Zeta电位
5.3.6 傅里叶变换红外光谱扫描
5.3.7 X-射线衍射测试及结晶度的计算
5.3.8 热失重表征
5.3.9 扫描电子显微镜观察
5.3.10 透射电镜电子显微镜观察
5.3.11 原子力显微镜观察
5.4 结果与讨论
5.4.1 纳晶纤维素的化学结构
5.4.2 纳晶纤维素的晶体结构
5.4.3 纳晶纤维素的热稳定性
5.4.4 纳晶纤维素的形貌与水分散性
5.4.5 纳晶纤维素制备过程的影响因素
5.5 本章小节
6 负载海带渣纳晶纤维素抗菌复合膜的研究
6.1 实验材料
6.2 主要仪器设备
6.3 实验方法
6.3.1 海带渣纳晶纤维素的制备
6.3.2 海带渣蛋白质酶解物的制备
6.3.3 海藻酸钠抗菌复合膜的制备
6.3.4 紫外可见光谱扫描
6.3.5 傅里叶变换红外光谱扫描
6.3.6 扫描电子显微镜观察
6.3.7 复合膜力学性能测试
6.3.8 复合膜抗菌性能检测
6.4 结果与讨论
6.4.1 复合膜的外观及光透过性
6.4.2 复合膜的表面形貌
6.4.3 复合膜的化学结构
6.4.4 复合膜的力学性能
6.4.5 复合膜的抗菌性
6.5 本章小节
7 结论与创新点
7.1 结论
7.2 论文创新点
7.3 展望及建议
参考文献
附录缩写
致谢
攻读学位期间发表的学术论文目录
【参考文献】：
期刊论文
[1]酶解海带蛋白制备抗菌肽的工艺优化[J]. 吴承燕,苏羽航,王艳君,刘冬梅,王靖. 食品工业. 2020(01)
[2]玉米黄粉预处理工艺优化及其蛋白水解成分分析[J]. 皮诗宇,王常高,杜馨,蔡俊. 食品工业科技. 2020(13)
[3]超声预处理对米渣蛋白酶解特性的影响[J]. 张婧倩,龙肇,梁安源,赵谋明,林亲录. 现代食品科技. 2019(11)
[4]Application of deep eutectic solvents in biomass pretreatment and conversion[J]. Yu Chen,Tiancheng Mu. Green Energy & Environment. 2019(02)
[5]海带膳食纤维的理化特性及通便作用研究[J]. 谭姣姣,王晶,岳洋,张全斌. 海洋科学. 2018(06)
[6]蛋白质酶水解物的功能特性及其生物活性的研究进展[J]. 周迎春,姜太玲,李月仙,刘倩,宋记明,文定良,刘光华. 农产品加工. 2018(03)
[7]新型生物质基平台分子γ-戊内酯的应用[J]. 魏珺楠,唐兴,孙勇,曾宪海,林鹿. 化学进展. 2016(11)
[8]从海带渣中提取分离EPA的工艺研究[J]. 张强,李爱云,冯坤苗,燕继永,韩春超. 中国海洋药物. 2016(03)
[9]食用海带品系营养成分分析与评价[J]. 姚海芹,王飞久,刘福利,梁洲瑞,汪文俊,孙修涛,李晓蕾. 食品科学. 2016(12)
[10]一锅法制备羧基化纳米纤维素晶体[J]. 李现艳,胡阳,庄森炀,唐丽荣,卢贝丽,林咏梅,黄彪. 北京林业大学学报. 2015(08)
博士论文
[1]高强度超声对乳清蛋白的结构及功能特性影响研究[D]. 马爽.吉林大学 2018
[2]基于氯化胆碱低共熔溶剂的木质素提取改性和降解研究[D]. 李利芬.东北林业大学 2015
[3]用[胆碱][氨基酸]离子液体预处理木质纤维素生物质的研究[D]. 侯雪丹.华南理工大学 2013
[4]纳米纤维素超声辅助法制备及性能研究[D]. 李伟.东北林业大学 2012
[5]丝胶肽的制备及其生物活性功能和结构的研究[D]. 吴金鸿.江南大学 2008
[6]超声波作用下纤维素纤维结构与性质的研究[D]. 唐爱民.华南理工大学 2000
硕士论文
[1]氯化胆碱类低共熔溶剂高效分离木质纤维素及纤维素组分的利用[D]. 白有灿.华南理工大学 2018
[2]动态超高压均质处理对酪蛋白酶解特性的影响[D]. 马亚萍.河南科技学院 2017
[3]热重分析法同时测定粮食中主要成分含量[D]. 张佳佳.河南工业大学 2017
[4]褐藻色素的浸出及褐藻多糖硫酸酯的溶剂萃取研究[D]. 管佳.哈尔滨工业大学 2016
[5]低共熔溶剂预处理木质纤维素的研究[D]. 张成武.天津大学 2016
[6]酶解蟹腿残肉制备抗氧化肽的研究[D]. 郑晓仪.华南理工大学 2016
[7]海带蛋白提取及理化性质的研究[D]. 吴凤娜.山东轻工业学院 2012
[8]酶法水解米渣蛋白制备寡肽工艺的研究[D]. 徐敏.安徽农业大学 2012
[9]微生物发酵技术在制备海带渣饲料中的应用研究[D]. 赵祥忠.山东轻工业学院 2012
[10]蔗渣纳米微晶纤维素的制备及复合应用的研究[D]. 田景阳.广西大学 2012
本文编号：3200147
【文章来源】：陕西科技大学陕西省
【文章页数】：128 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
1 绪论
1.1 海带的化学成分
1.1.1 海带化学成分与细胞壁结构
1.1.2 海带蛋白质
1.1.3 海带纤维素
1.1.4 海带渣
1.2 GVL与生物质精炼
1.2.1 GVL的合成与性质
1.2.2 GVL在催化转化中的应用
1.2.3 GVL在木质纤维素组分分离中的应用
1.3 低共熔溶剂在生物质研究中的应用
1.3.1 低共熔溶剂
1.3.2 低共熔溶剂在催化转化中的应用
1.3.3 低共熔溶剂在木质纤维素组分分离中的应用
1.3.4 低共熔溶剂在其它分离中的应用
1.4 蛋白质的酶水解
1.4.1 蛋白质酶解物
1.4.2 蛋白质酶水解的预处理
1.5 纳晶纤维素及其制备
1.5.1 纳晶纤维素的特性
1.5.2 纳晶纤维素的制备方法
1.6 选题背景、意义及研究内容
1.6.1 选题背景及意义
1.6.2 主要研究内容
2 GVL/H_2O对海带渣生物质的组分分离研究
2.1 实验材料
2.2 主要仪器设备
2.3 实验方法
2.3.1 海带渣的制备及脱钙
2.3.2 化学成分的测定
2.3.3 GVL对海带渣的分离
2.3.4 蛋白质/纤维素回收率的计算
2.3.5 SDS-PAGE电泳
2.3.6 傅里叶变换红外光谱扫描
2.3.7 X-射线衍射测试及结晶度的计算
2.3.8 扫描电子显微镜形貌观察
2.4 结果与讨论
2.4.1 海带渣的化学成分
2.4.2 GVL含量对GVL/H_2O分离海带渣蛋白质的影响
2.4.3 温度对GVL/H_2O分离海带渣蛋白质的影响
2.4.4 时间对GVL/H_2O分离海带渣蛋白质的影响
2.4.5 时间对GVL/H_2O分离海带渣纤维素的影响
2.5 本章小结
3 低共熔溶剂对海带渣生物质的组分分离研究
3.1 实验材料
3.2 主要仪器设备
3.3 实验方法
3.3.1 低共熔溶剂的合成
3.3.2 低共熔溶剂对海带渣的分离
3.3.3 化学成分的测定
3.3.4 蛋白质/纤维素回收率的计算
3.3.5 SDS-PAGE电泳
3.3.6 蛋白质溶解度的测定
3.3.7 FTIR光谱扫描及蛋白质二级结构含量的计算
3.3.8 X-射线衍射测试及结晶度的计算
3.3.9 扫描电子显微镜形貌观察
3.3.10 固体~(13)C核磁共振分析
3.3.11 热失重分析
3.3.12 低共熔溶剂的回收和重复利用
3.4 结果与讨论
3.4.1 溶剂组成对低共熔溶剂分离海带渣蛋白质的影响
3.4.2 温度对低共熔溶剂IM/G分离海带渣蛋白质的影响
3.4.3 时间对低共熔溶剂IM/G分离海带渣蛋白质的影响
3.4.4 时间对低共熔溶剂IM/G分离海带渣纤维素的影响
3.4.5 低共熔溶剂IM/G分离产物的核磁共振与热重分析
3.4.6 低共熔溶剂IM/G的重复利用
3.4.7 低共熔溶剂IM/G分离海带渣的机理
3.5 本章小结
4 低共熔溶剂组分分离对海带渣蛋白酶解特性的影响
4.1 实验材料
4.2 主要仪器设备
4.3 实验方法
4.3.1 海带渣粗蛋白质的分离
4.3.2 酶解物制备及酶解反应初速度、酶解物收率和水解度的测定
4.3.3 比表面积分析
4.3.4 FTIR光谱扫描及蛋白质二级结构含量的计算
4.3.5 紫外光谱扫描
4.3.6 分子量分布的测定
4.3.7 氨基酸组成的测定
4.3.8 体外抗氧化活性的测定
4.4 结果与讨论
4.4.1 酶解条件对酶解物收率的影响
4.4.2 组分分离对酶解效率的影响
4.4.3 组分分离对酶解产物理化特性的影响
4.4.4 组分分离对酶解产物体外抗氧化活性的影响
4.5 本章小结
5 海带渣纳晶纤维素的制备研究
5.1 实验材料
5.2 主要仪器设备
5.3 实验方法
5.3.1 海带渣纤维素的获取
5.3.2 低共熔溶剂-超声两步法制备CNC
5.3.3 低共熔溶剂/固体酸一步法制备CNC
5.3.4 CNC收率的计算
5.3.5 粒径分布与Zeta电位
5.3.6 傅里叶变换红外光谱扫描
5.3.7 X-射线衍射测试及结晶度的计算
5.3.8 热失重表征
5.3.9 扫描电子显微镜观察
5.3.10 透射电镜电子显微镜观察
5.3.11 原子力显微镜观察
5.4 结果与讨论
5.4.1 纳晶纤维素的化学结构
5.4.2 纳晶纤维素的晶体结构
5.4.3 纳晶纤维素的热稳定性
5.4.4 纳晶纤维素的形貌与水分散性
5.4.5 纳晶纤维素制备过程的影响因素
5.5 本章小节
6 负载海带渣纳晶纤维素抗菌复合膜的研究
6.1 实验材料
6.2 主要仪器设备
6.3 实验方法
6.3.1 海带渣纳晶纤维素的制备
6.3.2 海带渣蛋白质酶解物的制备
6.3.3 海藻酸钠抗菌复合膜的制备
6.3.4 紫外可见光谱扫描
6.3.5 傅里叶变换红外光谱扫描
6.3.6 扫描电子显微镜观察
6.3.7 复合膜力学性能测试
6.3.8 复合膜抗菌性能检测
6.4 结果与讨论
6.4.1 复合膜的外观及光透过性
6.4.2 复合膜的表面形貌
6.4.3 复合膜的化学结构
6.4.4 复合膜的力学性能
6.4.5 复合膜的抗菌性
6.5 本章小节
7 结论与创新点
7.1 结论
7.2 论文创新点
7.3 展望及建议
参考文献
附录缩写
致谢
攻读学位期间发表的学术论文目录
【参考文献】：
期刊论文
[1]酶解海带蛋白制备抗菌肽的工艺优化[J]. 吴承燕,苏羽航,王艳君,刘冬梅,王靖. 食品工业. 2020(01)
[2]玉米黄粉预处理工艺优化及其蛋白水解成分分析[J]. 皮诗宇,王常高,杜馨,蔡俊. 食品工业科技. 2020(13)
[3]超声预处理对米渣蛋白酶解特性的影响[J]. 张婧倩,龙肇,梁安源,赵谋明,林亲录. 现代食品科技. 2019(11)
[4]Application of deep eutectic solvents in biomass pretreatment and conversion[J]. Yu Chen,Tiancheng Mu. Green Energy & Environment. 2019(02)
[5]海带膳食纤维的理化特性及通便作用研究[J]. 谭姣姣,王晶,岳洋,张全斌. 海洋科学. 2018(06)
[6]蛋白质酶水解物的功能特性及其生物活性的研究进展[J]. 周迎春,姜太玲,李月仙,刘倩,宋记明,文定良,刘光华. 农产品加工. 2018(03)
[7]新型生物质基平台分子γ-戊内酯的应用[J]. 魏珺楠,唐兴,孙勇,曾宪海,林鹿. 化学进展. 2016(11)
[8]从海带渣中提取分离EPA的工艺研究[J]. 张强,李爱云,冯坤苗,燕继永,韩春超. 中国海洋药物. 2016(03)
[9]食用海带品系营养成分分析与评价[J]. 姚海芹,王飞久,刘福利,梁洲瑞,汪文俊,孙修涛,李晓蕾. 食品科学. 2016(12)
[10]一锅法制备羧基化纳米纤维素晶体[J]. 李现艳,胡阳,庄森炀,唐丽荣,卢贝丽,林咏梅,黄彪. 北京林业大学学报. 2015(08)
博士论文
[1]高强度超声对乳清蛋白的结构及功能特性影响研究[D]. 马爽.吉林大学 2018
[2]基于氯化胆碱低共熔溶剂的木质素提取改性和降解研究[D]. 李利芬.东北林业大学 2015
[3]用[胆碱][氨基酸]离子液体预处理木质纤维素生物质的研究[D]. 侯雪丹.华南理工大学 2013
[4]纳米纤维素超声辅助法制备及性能研究[D]. 李伟.东北林业大学 2012
[5]丝胶肽的制备及其生物活性功能和结构的研究[D]. 吴金鸿.江南大学 2008
[6]超声波作用下纤维素纤维结构与性质的研究[D]. 唐爱民.华南理工大学 2000
硕士论文
[1]氯化胆碱类低共熔溶剂高效分离木质纤维素及纤维素组分的利用[D]. 白有灿.华南理工大学 2018
[2]动态超高压均质处理对酪蛋白酶解特性的影响[D]. 马亚萍.河南科技学院 2017
[3]热重分析法同时测定粮食中主要成分含量[D]. 张佳佳.河南工业大学 2017
[4]褐藻色素的浸出及褐藻多糖硫酸酯的溶剂萃取研究[D]. 管佳.哈尔滨工业大学 2016
[5]低共熔溶剂预处理木质纤维素的研究[D]. 张成武.天津大学 2016
[6]酶解蟹腿残肉制备抗氧化肽的研究[D]. 郑晓仪.华南理工大学 2016
[7]海带蛋白提取及理化性质的研究[D]. 吴凤娜.山东轻工业学院 2012
[8]酶法水解米渣蛋白制备寡肽工艺的研究[D]. 徐敏.安徽农业大学 2012
[9]微生物发酵技术在制备海带渣饲料中的应用研究[D]. 赵祥忠.山东轻工业学院 2012
[10]蔗渣纳米微晶纤维素的制备及复合应用的研究[D]. 田景阳.广西大学 2012
本文编号：3200147
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