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低聚壳聚糖具有独特的、优越的生理活性和功能性质，因而，在食品保健和生物医药领域中具有巨大的开发和应用潜力，发展前途广阔。低聚壳聚糖可由壳聚糖通过酶降解方法制取。酶法具有环保、副产品少且可控性好等优点，但普通酶法生产效率低、成本高，很难实现工业化规模生产。因此，寻求一种环保、生产成本低而产率高的方法对低聚壳聚糖生产的研究具有重要现实意义。本研究以天然大分子壳聚糖在三相流化床磁生物反应器进行降解制取聚合度(DP)为4～16低聚壳聚糖为研究体系，通过对磁性固定化纤维素酶的制备及其致磁敏学性质和反应条件对壳聚糖降解产物影响的研究，了解壳聚糖的降解特性，优化磁性固定化纤维素酶的制备工艺，揭示磁场条件下磁性固定化纤维素酶的酶反应动力学和壳聚糖降解为低聚糖的规律，探讨磁场对酶降解壳聚糖的强化机理。主要研究内容和结果如下：
一、磁性壳聚糖微球的制备及其表征以戊二醛为交联剂、采用反相悬浮交联技术合成了磁性壳聚糖微球。利用数码光学显微成像仪、激光粒度仪、傅立叶红外光谱(FTIR)、原子吸收分光光度计、磁天平和可调磁场现代分析技术对微球的形态、大小、化学结构及磁响应性进行了表征，结果表明，本研究合成磁性壳聚糖微球的平均粒径为1251μm、内部均匀分布着Fe3O4，具有良好的磁响应性，在外磁场作用下，微球能够快速沉降，为酶的固定化及其在磁场流化床的应用提供了基础。
二、磁性固定化纤维素酶的制备及其工艺优化采用物理吸附法将纤维素酶固定在磁性壳聚糖微球上，用RSM分析法对制备磁性固定化纤维素酶的工艺参数进行了优化，得到了最优工艺参数为：固定化时间12h、pH值5.2、离子浓度0.066：mol·L-1、酶用量202.7mL。最优条件下得到的最大酶活力为28.5IU.g-1。通过考察不同温度、不同pH下固定化酶酶活力的变化，得到最适温度和pH分别为50℃和4.5。采用对照法比较了磁性固定化酶与游离酶在外加径向磁场作用下的酶活力的变化，结果显示：当磁场作用时间＜60min时，游离酶和固定化酶的酶活随着磁场作用时间的增加而增加，当磁场作用时间超过60min，游离酶酶活快速下降，而固定化酶酶活仅略下降，表明制备的固定化酶酶活稳定性较好。
三、磁场三相流化床反应器中磁性固定化纤维素酶的酶学性质以磁性固定化纤维素酶酶活力的变化为指标，研究了磁场强度、磁场作用时间、温度、表观气速和表观液速对其活性的影响。结果表明：无论施加磁场与否，温度均有助于促进酶的活性；不同磁场的作用对酶活力的影响不同，以加载脉冲磁场效果最好；在一定磁场强度作用下，考察固定化酶酶活力的变化规律，找出在保持固定化酶颗粒处于流态化下壳聚糖酶解效果最佳Ug和U1分别为50 mL/min和20 mL/min。采用RSM响应面分析法和二次回归正交旋转组合设计实验得出流化床最优操作参数为： Ug、U1、H和磁场作用时间t分别为55.1 mL/min、23.1 mL/min、1.7 kA/m、26min。
四、磁场三相流化床的研制及其流动特性的研究以电磁学理论和流态化理论为基础研制出磁场三相流化床酶反应器，可实现稳恒、交变和脉冲三种磁场的转换。考察磁场强度对床层特性的结果显示：当H＜0.5KA/m时，床层表现为散流区；当0.5kA/m＜H＜7.5kA/m时，床层处于链流区；当H＞7.5KA/m时，床层处于磁聚区；考察了磁场强度对三相流化床起始流动状态的影响，结果表明，一定范围内，Ugmf和Ugmf随H的增大而增大。
五、磁场三相流化床条件下磁性固定化纤维素酶反应动力学的研究采用Lineweaver-Burk方法，研究了以浓度为1～5mg/mL的大分子壳聚糖为底物，磁性固定化纤维素酶酶反应动力学，结果显示：稳恒、交变和脉冲三种磁场作用下，Km值随磁场强度的增加而增加，表明酶对壳聚糖底物的亲和力下降；应用双膜模型Sh=2.0+0.6dpuPL/μL1/2.μL/PLD1/3=KL.Pd/D理论，初步探讨了酶反映动力学的变化机理。以浓度为5～25mg/mL的壳聚糖为底物，固定化酶反应速率与底物浓度的动力学变化规律发现，一定底物浓度范围内，一定表观气速和液速条件下，磁场的施加可以提高酶反应速率；而且发现在H=1.5kA/m的相同磁场强度下，以脉冲磁场处理条件下的反应速率最大。
六、磁场三相流化床条件下壳聚糖的降解特性及其机理探讨采用LVD-I+型旋转粘度计研究了初始底物浓度、表观气速、磁场形式对壳聚糖反应液粘度的影响。结果表明，固定化纤维素酶是通过内切方式作用于壳聚糖分子的β-1,4-糖苷键，使其分子链断裂，降解为低分子量物质。
采用HPLC法对DP＜8的壳聚糖水解产物进行定性定量分析。结果显示，在H=1.5kA/m磁场作用下，当反应时间为150min时，五聚糖和六聚糖的总含量最高，且脉冲磁场作用下的壳聚糖降解产率是对照样品的1.5倍，表明施加磁场有利于促进酶解反应；并应用达姆科勒准数(Da)探讨了壳聚糖降解的机理，指出在实际中如果控制通过适当控制，创造Da值较大的条件，则有可能得到较高C(5+6)。
应用FTIR和X-Ray现代方法对8＜DP＜16的低聚壳聚糖的结构进行了研究，FTIR．图结果说明，壳聚糖酶降解前后，其分子基本结构并没有改变，只是分子链的长短发生了变化；X射线衍射晶体结构分析图进一步表明，本实验条件下降解前后壳聚糖的晶体形态发生了明显改变，这暗示着低聚壳聚糖可能会产生一些新的生理特性，有助于其在食品、医药等领域的进一步利用。