声压联合辅助提取Ⅰ型鼠李半乳糖醛酸(RG-Ⅰ)果胶多糖机制研究

来源 :浙江大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:nicenic
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
Ⅰ型鼠李半乳糖醛酸(Rhamnogalacturonan I,RG-Ⅰ)是广泛存在于高等植物细胞壁中的一类天然果胶多糖,其含量仅次于同型半乳糖醛酸(Homogalactumoan,HG),并可形成无糖凝胶、具肠道益生等功能。然而传统HG型果胶生产采用热酸法以提高产品稳定性与凝胶性,RG-Ⅰ被除去,未被开发利用。RG-Ⅰ果胶多糖主要以2-L-鼠李糖和4-D-半乳糖醛酸依次相连构成主链,并在鼠李糖残基连有中性糖侧链,分子结构复杂,目前还没有一种公认的提取分离方法。前期研究发现碱溶剂提取组分富含RG-Ⅰ结构域,但溶剂提取得率低、试剂用量大;超声提取绿色高效,但多糖体系黏稠,影响进程;进一步将超声与压力联用的技术,即声压联合辅助提取(又称声压联合法)具有压力强化超声波作用的优势,然而在细胞壁多糖的提取研究相对较少,且RG-Ⅰ结构域释放机制不清晰。本研究以柑橘加工副产物柑橘皮为材料,借助动力学模型、多糖组分分析,系统研究碱溶剂条件下声压联合辅助提取柑橘皮RG-Ⅰ果胶多糖的释放规律,结合拉曼成像与免疫荧光标记,深入探究基于压力、溶剂、超声效应的提取机理。主要研究内容如下:(1)声压联合辅助提取RG-Ⅰ果胶多糖的释放规律及动力学研究研究比较了不同声压处理参量下RG-Ⅰ果胶多糖的释放规律,结果显示随着压力、超声振幅、时间、温度、Na OH浓度增加,得率呈现先增后缓趋势,增加碱浓度有助于提升鼠李糖含量与RG-Ⅰ支链度。通过响应曲面模型,获得声压联合辅助提取最优条件为:压力250 k Pa、超声振幅40%、超声时间20 min、温度42℃、50 mmol/L Na OH溶液(p H 12.78),最优果胶多糖得率为25.51%。PE代表一定条件下能够从原料中提取的果胶多糖理论值,比较声压联合辅助提取、超声辅助提取、高温碱提和低温碱提的动力学模型,发现提取过程伴随着溶出果胶多糖的降解,四种方法中声压联合辅助提取拥有最大的果胶多糖可提取能力(PE=27.83%)与溶出速率常数,表明该方法对于果胶多糖的释放效果最佳。(2)声压联合辅助提取对RG-Ⅰ果胶多糖结构和性质的影响通过理化性质表征发现,声压联合辅助提取的果胶多糖半乳糖醛酸含量较低(41.02 mol%)、阿拉伯糖较高(37.06 mol%),RG-Ⅰ结构域含量高(60.05 mol%),是一种典型的RG-Ⅰ果胶多糖。与商品果胶制备工艺相比,声压联合法提取时间减少了62.97%,反应温度降低了47.50%,产物得率提升39.09%,RG-Ⅰ结构域增加57.32%。通过分子结构(红外、核磁、原子力显微镜)表征,发现产物甲酯化度、乙酰化度低,具有较多分支结构糖链。在功能特性方面,声压联合辅助提取的RG-Ⅰ果胶多糖降解温度与降解焓较大,具有良好的热稳定性;且在1.0%(w/v)时均表现为稠液体,溶液黏度大。在乳化特性方面,由于较高的溶液黏度与分支结构,显示出较好的乳化活性与稳定性。(3)声压联合辅助提取RG-Ⅰ果胶多糖的机制研究通过量热升温曲线发现压力能够增加超声功率,透射电镜进一步证实压力能增加对细胞壁的破坏作用。超声机械效应在声压联合辅助提取体系中是主导因素,充分的机械作用可以促进果胶多糖溶出,产物RG-Ⅰ结构域丰富。结合多糖组分拉曼特征峰成像与免疫荧光成像发现,未处理柑橘皮细胞壁结构完整,阿拉伯聚糖抗体LM6和木葡聚糖抗体LM25呈现弱荧光;超声能破坏细胞壁纤维素网络结构,与压力联合后细胞壁破坏程度增加,并且荧光强度显著增加。说明中性糖和半纤维素结构的抗原表位被掩盖,声压联合处理后,免疫位点暴露,荧光增强。据此阐明碱性环境声压联合辅助提取RG-Ⅰ果胶多糖协同机理模型:压力与超声机械效应破坏细胞壁纤维素网络结构,增进溶剂传质,并暴露出与细胞壁结合较强的中性糖组分,促进RG-Ⅰ果胶多糖的溶出,具有得率协同作用;压力效应增加超声功率的同时,增强了超声机械效应对溶出果胶多糖半乳糖醛酸链的降解,增加了产物糖链RG-Ⅰ结构域占比,具有结构协同作用。(4)声压联合辅助提取不同柑橘源RG-Ⅰ果胶多糖以柠檬、脐橙、柚子和葡萄柚皮为原料,评价声压联合法对不同柑橘源RG-Ⅰ果胶多糖的提取应用。结果显示,声压联合法适用于不同柑橘源RG-Ⅰ果胶多糖的提取,能显著提高产物RG-Ⅰ结构域含量(40.50 mol%-68.48 mol%)。不同柑橘源RG-Ⅰ果胶多糖的酯化度较低,分子量减少(5.58-7.94×10~4 g/mol)。在功能性质方面,柠檬皮、柚子皮RG-Ⅰ果胶多糖的降解焓较大,显示出更佳的热稳定性;葡萄柚皮RG-Ⅰ果胶多糖溶液黏度较大,可作为增稠剂;柠檬皮和脐橙皮RG-Ⅰ多糖具有较好的乳化稳定性,具有乳化稳定剂潜力。
其他文献
中链脂肪酸单甘油酯是中链脂肪酸和甘油形成的单酯,包括月桂酸单甘油酯(Glycerol monolaurate,GML)、癸酸单甘油酯(Glycerol monodecanoate,GMD)和辛酸单甘油酯(Glycerol monocaprylin,GMC),均具有较强的抑菌特性。国内外研究表明,饲料中添加一定剂量的GML可显著提高肉鸡生产性能,改善鸡肉品质和肌肉组成,但作用机制尚不清楚。本实验室前
学位
农产品安全事关国计民生,是国家安全、社会稳定、国民健康的重要基础。农产品安全相关有害物的快速和灵敏检测是该领域的关键技术和挑战,其难点在于如何在复杂的农产品(样本前处理液)中高效地识别、富集和检测有害物,所面临的共同核心问题为构建适用于严酷环境的吸附剂/识别界面,进而研制具有鲁棒性的前处理和检测器件。然而,常用检测元件,如酶、抗体等生物识别分子,易受严酷环境影响而失活;样品前处理过程中小分子目标物
学位
山核桃是我国浙江、安徽等地区的地方特色的农产品,其在脱壳工艺后产生大量副产物山核桃蒲,造成严重的环境污染和资源浪费。酚类是植物中一类主要的生物活性物质,已经被广泛的认为是天然的抗氧化剂及功能性膳食补充剂的重要来源。开展山核桃蒲多酚研究,有重要的科学意义和经济价值。本论文研究了一种基于天然低共熔溶剂结合脉冲超声的高效提取山核桃蒲多酚技术,表征了超声在其中的作用,对山核桃蒲多酚进行鉴定,比较研究了提取
学位
利用生物质资源制备高附加值燃料和平台化合物对解决日益严峻的环境和能源问题具有重要意义。以生物炭为载体,开发环境友好且具有催化功能的炭基催化材料,可为生物质工业过程的高效转化提供新的解决方案。作为生物质精炼过程的限速步骤,葡萄糖异构为果糖一直是科学研究亟待解决的难题。本研究提出对水热炭负载活性铝成分,并进行特性调节获得理想的功能炭基催化剂催化葡萄糖异构。1)溶胀纤维素及其水热炭化的作用机制研究。在0
学位
木栓化是果实愈伤的重要现象,其中木栓质作为木栓化过程的重要成分,依附于细胞膜与细胞壁之间,可以有效防止果实损伤部位的水分流失和病原体感染。木栓质多聚酚类物质(SPP)是木栓质的主要成分,由苯丙烷代谢途径产生的单体在一系列酶催化反应后聚合而成。目前有关损伤木栓化的研究在模式植物拟南芥和马铃薯中报道较多,针对水果在采收、运输、加工和销售的过程中遇到的机械损伤报道较少。此外,目前的研究多集中于单一激素调
学位
生物能源作为一种替代化石燃料、缓解能源短缺和环境问题的可再生、可持续的清洁能源已越来越受到关注。作为一种生物质资源,大豆加工残渣(TPR)是豆腐和豆浆等豆制品加工业的副产品。TPR富含碳水化合物(50%-60%)、蛋白质(20%-30%)和脂肪(10%-20%),并且水分含量高(≥85%),因而是通过厌氧消化(AD)技术生产生物燃料的适宜底物。然而,TPR很容易变质,变质后主要通过填埋场处置,易造
学位
单核细胞增生李斯特菌(Listeria monocytogenes,简称单增李斯特菌)作为革兰氏阳性食源性致病菌,一旦摄入被其污染的食物轻则出现胃肠炎重则导致败血症、脑膜炎等。溶菌酶作为天然的抗菌剂,已广泛应用于食品工业。但单增李斯特菌具有较强的溶菌酶抗性,且机制尚未明确。开展单增李斯特菌溶菌酶抗性机制的研究不仅有助于加深对致病菌抗菌剂抗性的认知理解,同时也为食品级高效抗菌剂的开发及李斯特菌病的临
学位
大白菜是十字花科芸薹属结球叶类蔬菜的一种,在我国范围内普遍种植,以华北地区和长江以南地区为主要产地。但目前我国大白菜收获仍需依靠人工采收,强度高、效率低、效益差等问题日益突出,极大地制约了大白菜产业的发展,机械化收获需求日益迫切。本研究以我国蔬菜主产区之一的江浙沪地区的结球大白菜为研究对象,在分析其种植农艺与物理力学特性的基础上,结合仿真分析和样机田间试验,研制了一种集切根、夹持导向、输送为一体的
学位
及时了解植物健康状态对农业生产具有重要意义。由于传统的外观形态观察法与特征产物测定法无法满足早期、实时与原位监测植物健康状态的需求,所以研究者通过实时监测植物叶片电容等生理信号的变化来反映植物健康状态的变化。然而,传统的叶片电容传感器通常由刚性材质的功能材料构造,这些传感器与叶片不规则表面无法有效贴合。此外,在电容信号连续监测过程中,需要通过夹具、胶带等外界工具将传感器固定于叶片表面。由于叶片组织
学位
随着大气污染日益严重,氮氧化物和碳减排成为当前研究热点。多孔炭材料具有性质稳定,廉价易得,比表面积大及孔径和官能团可调等特点而广泛应用于大气污染物的治理。传统的多孔炭材料由于结构杂乱无序、孔径大小不一,使得很难对其进行单一变量控制和机理研究。有序介孔碳由于自身结构有序、孔径均一可调,可以很好地改善传统碳材料的缺点,本研究制备了有序介孔碳CMK-3和C-FDU-15及其改性材料,测试了它们对(NO+
学位