灵芝孢子壳聚糖分离纯化及应用的研究

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灵芝是我国历史悠久的名贵药材,特别是灵芝孢子粉更是富含灵芝全部活性物质的高效灵芝产品,自古以来就受到广泛关注和使用。但使用过程中,灵芝孢子坚硬外壁中富含的几丁质,则会阻碍孢子内有效成分在人体中的吸收和利用。且即使对灵芝孢子进行有效破壁,其内混合的几丁质成分仍不能被人体所利用,食用过多还将引发健康问题。随着科技进步,更多的精细化灵芝产品的生产,如孢子油的提取,所剩余的灵芝孢子破壁残渣弃之不用,这就会造成几丁质乃至壳聚糖资源的浪费。因此,本实验在前人研究的基础上,对这部分灵芝孢子外壁中的壳聚糖分离纯化展开研究,并对其应用进行探究,以使其具有更高的经济利用价值,从而提高灵芝利用率。本实验以灵芝孢子壁为原料,对其中灵芝孢子壁壳聚糖(GLSC)的提取进行工艺优化,并对其理化特性和生物学活性进行研究,并最终对其现实应用进行探究,制备一种具有优良性能的灵芝孢子壁壳聚糖温敏水凝胶。具体研究结果为:(1)通过单因素试验确定灵芝孢子壁壳聚糖提取的最适条件范围,并进行正交试验设计,再经正交试验确定最佳提取工艺,而后对该工艺条件下所提取的GLSC进行质量分析。结果表明,几丁质最佳制备条件组合为Na OH质量分数为2%、反应温度85℃、反应时间3 h;Na OH质量分数40%、温度90℃、水浴时间4h、料液比1:30为最佳壳聚糖提取条件,该条件所得壳聚糖脱乙酰度为91.52±1.73%,满足壳聚糖达到良好溶解性能的要求。(2)对所提取几丁质、GLSC进行理化性质、生物活性的测试和比较。结果表明:与商业壳聚糖相比,GLSC的色泽、气味、酸不溶物、水分及灰分均与商业壳聚糖相当,满足国家标准中的指标要求;由于采用简单传统化学法提取,脱乙酰度比之较小,但也已达良好水平;同时GLSC的水结合能力可以达到693.29±22.88%,油结合能力可达到475.93±13.32%,均为较好水平;对灵芝破壁孢子粉、孢子壁几丁质、孢子壁壳聚糖进行扫描电镜分析,从微观形态可看出脱蛋白、脱乙酰过程均有效作用于灵芝孢子外壁,并使其形貌产生了改变,说明本实验采取的优化方法达到了预期的效果;由傅里叶红外光谱图可知,与灵芝几丁质相比,壳聚糖产生了明显的特征峰,且具有较高的脱乙酰度;XRD衍射图谱中也体现出了明显的峰位置的变化;热重分析图谱则显示出GLSC良好的热稳定性。对GLSC生物活性进行的研究则表明GLSC对大肠杆菌、金黄色葡萄球菌可达到明显的抑制作用,同时其清除羟自由基与DPPH自由基的能力也十分优良。(3)基于灵芝孢子壳聚糖所具有的优良理化特性和生物活性,制备一种可注射型温敏水凝胶并对其应用性能进行评价。以GLSC、明胶、甘油磷酸钠为基质,通过物理交联形成水凝胶体系,并对其各成分配比、体系p H、温度对凝胶时间(GT)影响因素进行研究。结果显示,此GLSC温敏水凝胶在常温或低温下为液体状态,处于37℃一定时间后可形成稳定凝胶化状态。且GT随着GLSC溶液和甘油磷酸钠溶液体积的增加而减少,而添加的明胶溶液则呈相反趋势。同时当p H接近7.0、温度在30-40℃范围内,凝胶时间较短且凝胶质量较好。对GLSC温敏水凝胶功能性质进行评价发现:GLSC含量较高的温敏水凝胶溶胀性能更好,但较高浓度的GLSC添加量会使体外降解与体外释放速率下降,当GLSC含量为2%时,凝胶体系各性能最为适宜。整体而言,GLSC可以作为基质主体成分制备温敏型水凝胶,且所得体系能达到良好的凝胶状态和药物的缓释作用等性能要求。综上所述,本实验以灵芝孢子壁壳聚糖GLSC为研究对象,对其提取工艺进行正交优化,所制得壳聚糖可达到良好的品质与性能,在此基础上制备的GLSC温敏型水凝胶也具备作为药物载体的良好性能,同时可避免虾蟹源壳聚糖带来的重金属及过敏原的问题,可对灵芝孢子资源进行充分利用,实现灵芝孢子残余物的重新利用,为日后实现灵芝资源的全利用提供了理论基础和研究方向。
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