（轻工技术与工程专业论文）大豆多糖和葡萄糖醛酸的相关研究.pdf

摘要 功能型糖的相关研究 摘要 大豆多糖和葡萄糖醛酸都是具有一定功能的糖，目前广泛应用 于食品保健领域，在制备和应用过程中仍有需要改进的地方，值得进 一步开展相关研究。 大豆多糖是一种很有应用前景的功能性低聚糖类，附加值高， 具有一系列对人体益的生理功能。但是国产大豆多糖色泽不好，严重 影响了产品的应用。为此，本文在研究了传统糖脱色方法和筛选高效 介质的基础上，结合大豆多糖的特性，发现活性碳是比较适合大豆多 糖脱色的介质，在对活性碳脱色性能研究的基础上，采用流化床技术 对大豆多糖进行脱色，发现流化脱色的在流速为6 6 9c m m i n 。到8 4 8 c m m i n - 1 的范围内，对大豆多糖进行脱色具有较好的效果。在3 0 m i n 时，流速6 6 9c m m i n 。时的脱色率可达6 3 8 0 ，说明用流化床对大 豆多糖进行脱色的方法是适用的，可以根据实际分离条件选择合适粒 径的活性碳。接着，本文研究了以大豆多糖作为壁材，成功的制备了 叶黄素、卵磷脂、番茄红素功能微胶囊的制备工艺，扩展了大豆多糖 的应用领域。 葡萄糖醛酸是一种保肝护肝的良药，但目前的化学法生产得率 低，同时产生大量的酸性废液，对周边环境造成破坏。本文主要研究 北京化工大学硕：l 学位论文 葡萄糖醛酸废液中有效成分的提取和综合治理，同时，针对目前高能 耗、高污染制备工艺，本研究尝试着通过构建h a s b 表达酿酒酵母， 利用生物法生产u d p 葡萄糖醛酸，取得了一定进展，为葡萄糖醛酸 的生产提供一种新的思路。 关键词：大豆多糖，脱色，微胶囊化，葡萄糖醛酸 i i 摘要 s e a r c ha b o u ts o y p o l ys a c c h a r i d ea n d g l u c u r o n o l a c t o n e a b s t r a c t b o t hs o yp o l y s a c c h a r i d ea n dg l u c u r o n o l a c t o n ew h i c ha r eu s e d w i d e l yi nf i e l d so f f o o da n dh e a l t ha r eaf u n c t i o n a lc a r b o h y d r a t e ，a n dt h e n ， t h e r ea r es o m ef u r t h e rr e s e a r c hd o n ef o rt h ep r e p a r a t i o nm e t h o d s a n d a p p l i c a t i o np r o c e s s e s s o yp o l y s a c c h a r i d ei so n ef u n c t i o n a lo l i g o s a c c h a r i d ew h i c hh a sa s e r i e so fh e a l t h g i v i n gp h y s i o l o g i c a lf u n c t i o n s ，s u c ha se m u l s i f y i n g p r o p e r t y , a n t i - s t i c k i n ga c t i v i t y , f i l m f o r m i n ga b i l i t y , e r e d u et h es o y p o l y s a c c h a r i d ep r o d u c e db yo u rc o u n t r yi st o ob r o w nt ou t i l i z et h es o y p o l y s a c c h a r i d ew i d e l y , s oa na p p r o p r i a t ed e c o l o r i z i n gp r o c e s sb a s e do n t h ep r o p e r t i e so fs o yp o l y s a c c h a r i d ea n ds c r e e n i n go fh i g he f f i c i e n c y m e d i u ms h o u l db en e e d e d t h e n ，f l u i d i z e db e dw i t ha c t i v a t e dc a r b o nw a s a d o p t e di nt h i se x p e r i m e n t t h eo u t c o m es h o w e dt h a tt h ed e c o l o r i z i n g e 珩c i e n c yr e a c h e d6 3 8 0 b yt h ef l u i d i z e db e dm e t h o da tt h ec o n d i t i o n s o fv e l o c i t y6 6 9c m m i n l - - 8 4 8 c m m i n li n3 0 m i n t h er e s u l t si n d i c a t e d t h a tt h ef l u i d i z e db e d w i t ha c t i v a t e dc a r b o nw a sa p p l i c a b l ef o rt h e d e c o l o r a t i o n t h e n ，l e c i t h i nm i c r o c a p s u l e ，l u t e i nm i c r o c a p s u l e ，a n d l y c o p e n em i c r o c a p s u l e w e r e p r e p a r e ds u c c e s s f u l l yu s i n g t h e w a t e r - s o l u b l es o y p o l y s a c c h a r i d e a sm a i nm a t e r i a l s ，e x t e n d i n gt h e a p p l i c a t i o nr a n g eo fw a t e r - s o l u b l es o yp o l y s a c c h a r i d e g l u c u r o n o l a c t o n e ，a ne x c e l l e n tm e d i c i n et op r o t e c tl i v e r , i sp r o d u c e d m a i n l yb yc h e m i c a lm e t h o d w h i c hp r o d u c e dal o to ft h ew a s t el i q u i da n d d a m a g e dt h ee n v i r o n m e n t i nt h i sp a p e r ，o no n eh a n d ，t h ee x p e r i m e n t st o s e p a r a t et h ee f f e c t i v ec o m p o n e n t sw e r ei n v e s t i g a t e d ；o na n o t h e rh a n da n a t t e m p tt oc o n s t r u c ts a c c h a r o m y c e sc e r e v i s i a e sc o n t a i n i n gh a s bg e n ew a s c a r r i e do u ti no r d e rt op r o d u c eg l u c u r o n o l a c t o n eb yb i o l o g i c a lp r o c e s s a l lo ft h e s ea t t e m p t sw i l lb et h eo p t i o n a lr e s o u r c ef o rt h ef u r t h e rr e s e a r c h 1 1 1 北京化工大学硕士学位论文 k e y w o r d s ： s o yp o l y s a c c h a r i d e ，d e c o l o r a t i o n ，m i c r o c a p s u l e ， g l u c u r o n o l a c t o n e i v 北京化工大学位论文原创性声明 本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下， 独立进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本 论文不含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。对本文 的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本 人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。 作者签名：瓤应 日期：分卜厶7 关于论文使用授权的说明 学位论文作者完全了解北京化工大学有关保留和使用学位论文 的规定，即：研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权单位属北 京化工大学。学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印 件和磁盘，允许学位论文被查阅和借阅；学校可以公布学位论文的全 部或部分内容，可以允许采用影印、缩印或其它复制手段保存、汇编 学位论文。 保密论文注释：本学位论文属于保密范围，在上年解密后适用 本授权书。非保密论文注释：本学位论文不属于保密范围，适用本授 作者签名：壅整逛日期：少k6 ，7 导师签名：i 旦叁日期：弘j 矿占c 第一章绪论 1 1 大豆多糖 第一章绪论 我国是世界上主要的大豆生产国和消费国，每年生产大量的大豆油和豆制 产品，余下大量豆渣，每年约有1 2 0 0 1 3 0 0 万吨。这些豆渣大部分被用作饲料， 附加值较低，有研究报道豆渣经过高压高温稀酸软化，再经酶解后可以得到大豆 多糖。大豆多糖是酸性多糖，分子量5 0 0 0 - - 1 0 0 0 0 0 0 u ，结构与果胶相似【l 】。大豆 多糖是一种优良的膳食纤维，具有多种优越的功能特性，可以广泛的应用于食品、 饲料、药物领域国际上越来越多的国家开始重视对全水溶性大豆的开发和利用， 日本在多年前就已经开始大力研究，生产技术处于领先地位。我国虽然起步较晚， 近年也取得了一定的成就，但相比日本的产品，我国的大豆多糖产品大都色泽较 暗，影响了产品的推广和利用。 1 1 1 大豆多糖的生理活性功能 全水溶性大豆多糖一种功能寡糖，由3 。5 个单聚体组成的特殊分子结构， 这种结构使大豆多糖不易被人体消化，是一种很好的膳食纤维【2 】，具有膳食纤维 的一般功能，比如说降低血清中的胆固醇、甘油三脂、减低血糖浓度等，人体经 常摄取大豆多糖能够预防高血压、动脉硬化等一系列心血管疾病【3 】，此外，大豆 多糖能够吸附重金属p b 、a s 、h g 、o r ，对于预防重金属中毒有很好的作用。大 豆多糖是双歧杆菌促进因子，可以促进人体内双歧杆菌的生长，同时抑制其他外 源病原菌和场内腐败细菌，调节体内菌群；还可以促进多种维生素合成，能够促 进钙、镁等离子的吸收。 1 1 2 大豆多糖的其他功能特性 大豆多糖粘度低、耐酸、耐热、耐盐，同果胶一样属于阴离子多糖，在酸 性条件下( p h 2 时，脱色率的增大效果不再明显，基本趋于相等，但是随着活性炭含量 的增加，糖损失率也随之增大，因此，活性炭对大豆多糖溶液进行脱色的较适合 活性炭含量为2 ( m v ) 。 ( 3 ) 脱色时间对活性炭脱色作用的影响 摹 奄 召 盘 图2 - 9 脱色时间对脱色效果的影响 f i g2 - 9e f f e c to ft i m eo nd e c o l o r a t i o n 图2 - 9 是糖用颗粒活性炭对大豆多糖的脱色效果随时间的关系曲线图，从 图2 - 9 中可以看出当随着时问的延长，脱色率在前2 0 m i n 内是增大较快的，在 2 0 m i n 以后，脱色率随时间的变化不再明显，当脱色时间达到4 0 m i n 时，脱色率 基本不再发生变化。但是随着脱色时间的增加，糖损失率是一直在增加的，因此， 可以认为较适合的脱色时问为4 0 m i n 。 ( 4 ) 温度对活性炭脱色作用的影响 2 6 第二章大豆多糖的脱色 萼 趸 t e m p e r a t u r e c 图2 1 0 温度对大豆多糖溶液脱色的影响 f i g2 1 0e f f e c to ft e m p e r a t u r eo nd e c o l o r a t i o n 图2 1 0 是在不同温度下活性炭对大豆多糖溶液的脱色曲线图。从图2 1 0 中 可以看出，在3 0 8 0 c 的范围内，脱色率和糖损失率基本保持不变，说明在 这个温度范围内，温度对大豆多糖脱色的影响不明显。 ( 5 ) 搅拌速度对活性炭脱色作用的影响 r o t a t i o n a ls p e e d r m i n l 图2 1 1 搅拌速度对活性炭对脱色作用的影响 f i g2 1 1e f f e c to f r o t a t i o ns p e e do nd e c o l o r a t o n 图2 1 1 是不同搅拌转速下活性炭对大豆多糖溶液的脱色曲线，从图2 1 l 中 可以看出，在5 0 r m i n _ 到1 0 0r m i n 。的范围内，脱色率先随着转速的增加而增加， 在1 0 0 r m i n 左右脱色率达到较大值，脱色率达6 6 3 ，但是随着转速的进一步提 高，脱色率开始下降。从糖损失率来看，在5 0r m i n 1 到1 5 0r r a i n - 1 的范围内， 2 7 北京化工大学硕士学位论文 糖损失率是随着转速的提高而有所增加的，但是在5 0r m i n 。1 到1 0 0r m i n 。1 的范 围内增加不大，糖损失率在2 8 左右，可见在转速1 0 0r m i n 。1 时，是可以达到较 好的脱色效率和较低的糖损失率的。 因此，得出结论是：活性炭脱色的较适合参数工艺为：p h 值为4 ，活性炭加 入量为2 ，脱色时间为4 0 m i n ，搅拌速度为1 0 0r m i n 一，温度对搅拌脱色基本无 影响。 2 4 4 流化床对大豆多糖溶液进行脱色 ( 1 ) 流速对大豆多糖溶液脱色率的影响。 f l o wr a t e c m m i n 1 图2 1 2 流速对脱色率的影响 f i g2 - 1 2e f f e c to ft h ef l o wr a t eo nd e c o l o r a t i o n 图2 1 2 是不同流速活性炭对大豆多糖溶液的脱色率曲线。从图2 1 2 中可以 看出，在流速5 6 5c m m i n j 到6 6 9c l t i m i n 。1 的范围内脱色率是随着流速的增加而 增加的，在流速6 6 9c l t i m i n 。到8 4 8c l t i m i n 。的范围内，脱色率基本保持不变， 脱色率达到6 5 左右，但流速继续增加时，脱色率略有下降。从糖损失率来看， 在流速5 6 5c m m i n 。到1 0 3 6c m r a i n - 1 的范围内，糖损失率随着流速的增加略有 上升，但相差很小，基本保持在2 9 左右。综合上诉，较适合的流速为：6 6 9 c m m i n 。到8 4 8c m m i n ，并且脱色率达到了6 3 8 0 ，说明用流化床对大豆多糖 进行脱色的方法是适用的。 ( 2 ) 时问对大豆多糖溶液脱色率的影响。 第二章大豆多糖的脱色 萼 毫 t i m e m i n 图2 1 3 时间对脱色率的影响 f i g2 - 1 3e f f e c to ff i m eo nd e c o l o r a t i o n 图2 1 3 是不同时间内活性炭对大豆多糖溶液的脱色率曲线。从图2 1 3 中可 以看出，在l o m i n 到4 0 m i n 钟的范围内，脱色率是随着时问的延长而明显增加 的，在4 0 m i n 时达到较大值，脱色率为7 2 4 8 ，在4 0 m i n 之后，脱色率随时间 的变化不大。从图2 1 3 中还可以看出，糖损失率在前2 0 m i n 内增加缓慢，2 0 m i n 之后，糖损失率的增加稍有变快，在3 0 m i n 时糖损失率可达3 2 ，但在4 0 m i n 之后的糖损失率跟3 0 m i n 时的损失率相比基本增加不大。因此，较适合的脱色 时间为应该为4 0 m i n 。 2 4 5 活性炭粒径对脱色效果的影响 装 b 召 雹 图2 1 4 活性碳粒径对大豆多糖脱色影响 f i g2 1 4e f f e c to f p a r t i c l es i z eo nd e c o l o r a t i o n 北京化工大学硕上学位论文 图2 1 4 是粉末活性炭与颗粒活性炭对大豆多糖溶液脱色随时间的脱色率 曲线图，从图2 1 4 中可以看出粉末活性炭而和颗粒活性炭在长时间的脱色效果 差不多，脱色率均可达到7 7 左右。对于流化床来说，粒径小活性炭的所需流化 速度低，但后续固液分离比较麻烦，容易堵虑板。因此，在流化床脱色方法中可 以根据实际分离条件选取合适粒径的活性碳。 2 5 本章小结 首先，通过多种大孔树脂的比较，发现d m 2 在这些大孔树脂中对大豆脱 糖的脱色作用是相对较好的，在3 h 内达到5 8 6 3 。接着研究了d m 一2 的其他性 质，发现在p h 3 0 左右时可以达到较好的效果，但d m 2 吸附容量低；总的来说， 本实验所考察的树脂脱色效果不理想，且再生处理较繁琐，成本较高。 选取活性炭作为脱色介质，首先，通过研究活性碳对大豆多糖溶液的脱色， 发现在搅拌式脱色的最适条件是：p h 值为4 ，活性炭加入量为2 ，脱色时间为 4 0 m i n ，搅拌速度为1o or m i n ，脱色率可达6 5 2 温度对搅拌脱色基本无影响。 接着，研究利用流化床技术对大豆多糖进行脱色，发现在流速为6 6 9c m m i n 叫 到8 4 8c m m i n o 的范围内，在4 0 m i n 内，脱色率可达6 3 8 0 ，可见采用流化床 对大豆多糖进行脱色的方法是适用的，而且流化床可以更快的实现活性炭颗粒与 溶液的分离。最后比较了活性碳颗粒粒径对脱色效果的影响，实验结果发现，在 一定范围内，活性炭颗粒对大豆多糖的总体脱色率差不多。但粒径小的活性炭能 够较快的达到吸附平衡，可以根据实际分离条件适当调整活性碳粒径。 第三章大豆多糖微胶囊 3 1 前言 第三章大豆多糖功能性微胶囊 微胶囊技术是利用成膜材料，通称壁材，在j 占材表面形成固体外壳的技术， 这种技术可以使芯材与外界环境更好的隔离，一方面可以更大程度的保持芯材的 的有效活性，使芯材更有利于储存和加工，另一方面可以更好的消除芯材的苦味， 异味，颜色等不利因素。 卵磷脂、叶黄素和番茄红素是具有较高的营养保健价值的脂溶性物质，但此 类物质的不稳定性和水不溶性，在一定程度上限制了它们的应用；大豆多糖不仅 对人体具有多种优越的生理功能，它本身还具有多种优越的功能特性，乳化及乳 化稳定性、抗黏结性、成膜性能，这些特性决定了大豆多糖充当壁材。本章的目 的在于利用具有乳化特性的全水溶性大豆多糖作为主要壁材，通过喷雾干燥得到 的微胶囊，这样微胶囊不仅具备大豆多糖的多种功能，而且能增强卵磷脂、叶黄 素或番茄红素营养保健物质的稳定性和人体吸收，增加复配方式，更好地扩展其 应用领域。 3 2 实验材料 3 2 1 试剂 表3 - 1 实验试剂 t a b l e3 - 1e x p e r i m e n tr e a g e n t s 北京化工大学硕士论文 环己烷 乙酸乙酯 乙腈 甲醇 色谱纯 色谱纯 色谱纯 色谱纯 天津市津科精细化工研究所 天津市津科精细化工研究所 天津市津科精细化工研究所 天津市四友精细化学品有限公司 3 2 2 设备 表3 - 2 实验仪器 t a b l e3 - 2e x p e r i m e n ti n s t r u m e n t s 仪器型号生产厂家 p l 6 0 2 一s 电子天平 a l l 0 4 电子天平 j y 9 2 2 d 超声波细胞粉碎机 w p 一1 5 微型喷雾干燥机 r d l 5 a 台式离心机 k q 一5 0 0 d b 数控超声波清洗器 无菌注射器 d i r e c t q 去离子水机 h p l cr w 2 0 0 高效液相色谱仪 梅特勒托利多仪器( 上海) 有限公司 梅特勒托利多仪器( 上海) 有限公司 宁波新芝生物科技股份有限公司 苏州市同一机电责任有限公司 上海安亭科学仪器厂 江苏省昆山市超声仪器有限公司 上海康德莱企业发展集团有限公司 梅特勒一托利多仪器( 上海) 有限公司 日本岛津公司 3 3 实验方法 3 3 2 微胶囊化产率的测定 微胶囊化产率( ) = 蔼羽名盖式( 3 1 ) 包埋效率和包埋率的计算采用本实验室方法( h p l c 法) 包埋效率c ，= 盖蔫凑暮襄摹燃式c 3 - 2 ， 包埋率c ，= 兰笪垡堕丝学掣筹鬈藉警主鬻翟翟蔫 塑- 式( 3 - 3 ) 3 3 3 卵磷脂微胶囊的制备方法 称取4 9 大豆多糖和4 9 明胶加入到1 0 0 m l 的烧杯中，加入5 0 m l 水，搅拌直 至混合均匀，作为壁材。称取o 8 9 卵磷脂，加入到2 0 m l 的烧杯中，加入3 0 m l 水，并进行超声溶解，作为芯材，超声功率为4 0 0 w ，时间为5 m i n 。一边搅拌一 3 2 第三章大豆多糖微胶囊 边缓慢地将芯材加入到壁材溶液中，搅拌均匀后超声促溶，超声功率为4 0 0 w ， 时间为1 0 m i n ，形成均质溶液。对上一步制得的均质溶液进行喷雾干燥，进气压 力为0 2 4 m p a ，进料流量为1 2 m l m i n - 1 ，即得到粉末状的卵磷脂产品。测定不同 进口温度( 1 3 0 、1 5 0 、1 7 0 ) 对微胶囊化的产率和效率的影响。 3 3 4 卵磷脂微胶囊化产率和效率的测定 色谱实验的各个参数： 仪器：h p l cs h i m a d z us p d 2 0 a监测器：s p d 一1 0 av p 检测波长：2 0 3 n m 色谱柱：a p o l l os i l i c a5 u 流速：l m l m i n q 进样量：l o g l 流动相：异丙醇、正己烷、1 醋酸( 体积比为8 ：8 ：1 ) 流动相的预处理：用0 4 5 l l 减压过滤后超声 ( 1 ) 理论卵磷脂含量的测定 称取o 0 1 9 卵磷脂加入到2 0 m l 的烧杯中，加入5 m l 水，进行超声溶解，超 声功率为4 0 0 w ，时间为l m i n ，之后用容量瓶定容到1 0 m l ，配置成l g l 。的卵 磷脂溶液。取适量溶液用微孔滤膜( o 2 2 1 t m ) 过滤，用高效液相色测得产品中理 论卵磷脂峰面积，卵磷脂标准品出峰图如下： 龟 c 3 蛊 羔 苫 兰 c = 一 l 一 i 人 051 01 52 0 f h n e m m 图3 - 2 卵磷脂标准品色谱峰图 f i g3 - 2t h ec h r o m a t o g r a mo fs t a n d a r dl e c i t h i n ( 2 ) 产品中卵磷脂含量的测定 o o o o o o o o o o o o o o o 0 o o o o o o 0 o o o 5 o 5 o 5 3 2 1 1 1 北京化工大学硕上论文 称取0 1 1 9 产品加入到烧杯中，加入1 0 m l 水，进行超声，超声功率为4 0 0 w ， 时间为l o m i n ，取部分溶液用微孔滤膜( o 2 2 9 m ) 进行过滤，测定产品中卵磷脂 的含量的峰面积，产品中卵磷脂出峰图如下： 6 0 0 0 0 k 5 0 0 0 0 ， 奄4 0 0 0 0 u 翼 3 0 0 0 0 - 赛2 0 0 0 0 o c 召 1 0 0 0 0 o o51 01 52 0 t h n e n m t 图3 3 产品中卵磷脂色谱峰图 f i g3 - 3t h ec h r o m a t o g r a mo fl e c i t h i ni np r o d u c t s ( 3 ) 产品表面上卵磷脂含量的测定 称取o 11 9 产品加入到烧杯中，加入l o m l 水，进行超声，超声功率为4 0 0 w ， 时间为1 m i n ，取部分溶液用微孔滤膜( o 2 2 9 m ) 进行过滤，测得产品表面上卵 磷脂的含量的峰面积，产品表面卵磷脂色谱出峰图： 3 0 0 0 0 。 2 5 0 0 0 矿 o 2 0 0 0 0 u 羔 1 5 0 0 0 _ 赛 1 0 0 0 0 ： c = 5 0 0 0 o o5 1 01 52 0 t i l h e r a m 图3 - 4 产品表面上卵磷脂色谱峰图 f i g3 - - 4t h ec h r o m a t o g r a mo fl e c i t h i no nt h es u r f a c eo fp r o d u c t s 第三章人豆多糖微胶囊 3 3 4 叶黄素微胶囊的制备 称取2 5 9 大豆多糖和1 2 5 9 明胶加入到1 0 0 m l 的烧杯中，加入5 0 m l 水， 搅拌直至混合均匀，再加入o 0 9 9 司班8 0 和0 4 1 9 吐温8 0 ，作为壁材。称取0 5 9 叶黄素，加入到1 0 m l 的烧杯中，加入l m l 大豆油超声溶解，作为芯材，超声 功率为5 0 0 w ，时间为5 m i n 。一边搅拌一边缓慢地将芯材滴加入到壁材溶液中， 搅拌均匀后超声促溶，超声功率为5 0 0 w ，时间为1 0 m i n ，形成均质溶液。对上 一步制得的均质溶液进行喷雾干燥，进气压力为0 2 4 m p a ，进料流量为 1 2 m l m i n 一，即得到粉末状的叶黄素产品。测定不同进口温度( 1 3 0 、1 5 0 、 1 7 0 ) 对微胶囊化的产率和效率的影响。 3 3 5 叶黄素微胶囊化产率和效率的测定 色谱实验的各个参数： 仪器：h p l cs h i m a d z us p d 2 0 a监测器：s p d 1 0 a v p 检测波长：4 4 5 n m 色谱柱：a p o l l os i l i c a5 u 流速：lm l m i n 一 进样量：1 0 9 l 流动相：环己烷、乙酸乙酯( 体积比为7 5 ：2 5 ) 流动相的预处理：用0 4 5 9 l 减压过滤后超声 ( 1 ) 理论叶黄素含量的测定 称取0 0 1 9 叶黄素加入到2 0 m l 的烧杯中，加入5 m l 流动相溶液，进行超 声溶解，超声功率为5 0 0 w ，时间为l m i n ，之后用容量瓶定容到1 0 m l ，配置成 1 9 l 。的叶黄素溶液。取适量溶液用微孔滤膜( 0 2 2 p m ) 过滤，用高效液相色测 得产品中理论叶黄素峰面积，叶黄素标准品色谱出峰图如下： 北京化工大学硕士论文 o t h n e n m l 图3 - 5 叫黄素色谱峰图 f i g3 - 5t h ec h r o m a t o g r a mo fm a r kl u t e i n ( 2 ) 产品中叶黄素含量的测定 2 0 称取0 0 8 5 9 产品加入到烧杯中，加入l o m l 流动相溶液，进行超声，超声 功率为5 0 0 w ，时间为l o m i n ，取部分溶液用微孔滤膜( o 2 2 p m ) 进行过滤，测 定产品中叶黄素的含量的峰面积，产品中叶黄素色谱出峰图如下： o51 01 52 0 t h n e n 血l 图3 - 6 产品中叶黄素色谱峰图 f i g3 - 6t h ec h r o m a t o g r a mo fl u t e i ni np r o d u c t s ( 3 ) 产品表面上叶黄素含量的测定 称取0 0 8 5 9 产品加入到烧杯中，加入l o m l 流动相溶液，进行超声，超声 功率为5 0 0 w ，时间为l m i n ，取部分溶液用微孔滤膜( o 2 2 i t m ) 进行过滤，测得 产品表面上叶黄素的含量的峰面积，产品表面叶黄素色谱出峰图如下： kq3ih乒【o阮(1碡 o o o o o o o o o o o o o o 5 o 5 o s 3 2 2 1 1 第三章大豆多糖微胶囊 2 0 0 0 0 0 二 墨1 5 0 0 0 0 2 o ) 苫1 0 0 0 0 0 ： c 弓 5 0 0 0 0 o o 51 0 1 52 0 c h n e n m l 图3 7 产品表面叶黄素出峰图 f i g3 - 7t h ec h r o m a t o g r a mo fl e c i t l l i no nt h es u r f a c eo fp r o d u c t s 3 3 5 番茄红素微胶囊的制备 称取4 9 大豆多糖和2 9 明胶加入到1 0 0 m l 的烧杯中，加入5 0 r a l 水，搅拌 直至混合均匀，再加入o 0 9 9 司班8 0 和0 4 l g 吐温8 0 ，作为壁材。称取o 4 9 番 茄红素，加入到1 0 m l 的烧杯中，加入l o m l 乙酸乙酯超声溶解，作为芯材，超 声功率为7 0 0 w ，时间为l o m i n 。一边搅拌一边缓慢地将芯材滴加入到壁材溶液 中，搅拌均匀后超声促溶，超声功率为7 0 0 w ，时间为2 0 m i n ，形成均质溶液。 对上一步制得的均质溶液进行喷雾干燥，进气压力为0 2 4 m p a ，进料流量为 1 2 m l m i n ，即得到粉末状的番茄红素产品。测定不同进口温度( 1 3 0 、1 5 0 、 1 7 0 ) 对微胶囊化的产率和效率的影响。 3 3 6 番茄红素微胶囊化产率和效率的测定 色谱实验的各个参数： 仪器：h p l cs h i m a d z us p d 2 0 a监测器：s p d i o av p 检测波长：4 7 2 n m 色谱柱：a p o l l oc 1 85 u 流速：1m l m i n 1 进样量：l o g l 流动相：乙腈、甲醇( 体积比为l ：1 ) 流动相的预处理：用0 4 5 1 t l 减压过滤后超声 3 7 北京化工大学硕上论文 ( 1 ) 理论番茄红素含量的测定 称取0 0 1 9 番茄红素加入到2 0 m l 的烧杯中，加入5 m l 流动相溶液，进行超 声溶解，超声功率为7 0 0 w ，时间为l m i n ，之后用容量瓶定容到1 0 m l ，配置成 1 9 l - 1 的番茄红素溶液。取适量溶液用微孔滤膜( o 2 2 9 m ) 过滤，用高效液相色 测得产品中理论番茄红素峰面积，番茄红素标准品色谱出峰图如下： 。 u 号 o j o c = o51 01 5 t i l l l e a l l i l l 图3 - 8 番茄红素色谱峰图 f i g3 - 8t h ec h r o m a t o g r a mo fm a r kl y c o p e n e ( 2 ) 产品中番茄红素含量的测定 2 0 称取o 1 6 9 产品加入到烧杯中，加入1 0 m l 流动相溶液，进行超声，超声功 率为7 0 0 w ，时间为1 0 m i n ，取部分溶液用微孔滤膜( o 2 2 p m ) 进行过滤，测定 产品中番茄红素的含量的峰面积，产品中番茄红素色谱峰图如下： 。j ， 山一一b 、l 一 051 01 51 02 53 0 t h n e n m l 图3 - 9 产品中番茄红索色谱峰图 f i g3 - 9t h ec h r o m a t o g r a mo fl y c o p e n eo nt h es u r f a c eo fp r o d u c t s o 舳 如 鲫 仰 仰 o 蜘 邛 仰 加 如 如 第三章人豆多糖微胶囊 ( 3 ) 产品表面上番茄红素含量的测定 称取o 1 6 9 产品加入到烧杯中，加入l o m l 流动相溶液，进行超声，超声功 率为7 0 0 w ，时间为l m i n ，取部分溶液用微孔滤膜( o 2 2 9 m ) 进行过滤，测得产 品表面上番茄红素的含量的峰面积，产品表面番茄红素色谱出峰图如下： o51 01 52 0 t i m e r i m l 。 图3 1 0 产品表面番茄红素色谱峰图 f i g3 - 1 0t h ec h r o m a t o g r a mo f l y c o p e n eo nt h es u r f a c eo f p r o d u c t s 3 4 实验结果与讨论 由于设备条件限制，本实验过程中进料速率和热j x l 量( 喷雾压力) 一般是固 定不变的，本章重点研究大豆多糖为主要壁材包裹几种功能天然提取物的可能性 以及操作温度对其性能的影响。 3 4 1 卵磷脂微胶囊 卵磷脂微胶囊的测定结果见下表： 表3 - 3 卵磷脂微胶囊的测定结果 t a b l e3 - 3t h er e s u l t so fl e c i t h i nm i c r o c a p s u l e 3 9 仰 o 弘 柏 如 加 如 kejlqu【hq(1-o阮(1为 北京化1 人学碰论卫 一 一 图3 1 l 卵磷厢微腔囊产品 f i g3 - 1 1l e c i t h i n m i c r o c a p s u l e 从表3 - 1 可以看出，在本实验条件下，卵磷脂：大豆多糖：明胶的比为i ：5 ： 5 时，进口温度为1 5 0 时可以成功地制各大豆多糖一卵磷脂微胶囊，色谱分析 检测出微胶囊中含有卵磷脂。制备的大豆多糖一卵磷脂微胶囊的包埋效率和包埋 率分别达到了9 08 7 和9 67 1 ，这说明大部分的卵磷脂被包埋在大豆多糖晕面， 有效的隔绝了卵磷脂和外界环境的接触，有利于卵磷脂的保存，但产率略低。 3 4 2 叶黄素微腔囊 叶黄素微胶囊的测定结果见下表： 表3 4 叶黄素微胶囊测定结果 t a b l e 3 - 4 t h er e s u l t so f u t e i n m i r o c a p s u l e 编进温，出叫黄豢：人豆多糖，岱材：壁材产率包埋效率包埋率 毋 温 ：观皎( g )( 由 ，m脯 j13 0 1 8 0 2 ：1 0 ：51 ：7 55 88 2 4 39 72 59 0 215 0 8 0 2 ：1 0 ：5l ：75 6 09 46 0 1 91 70 2 317 0 8 0 21 0 ：5l ：7 5 1 24 77 08 518 m 5 第二章大多耱微胶囊 一 一 圈3 1 2 叶黄素微胶囊产品图 f i g3 - 1 2 u t e i n m i c r o c a p s u l e 从表3 _ 4 中可以看出，在本实验条件下，以大豆多糖为主要壁材，明胶为辅 助壁材，可以成功地制备大豆多糖一叶黄素微胶囊，色谱分析检测出微胶囊中台 有叶黄素。实验发现进口温度为1 5 0 c 的产率和包埋效率可达6 0 左右，但包埋 率不高，表明有部分叶黄素分布在微胶囊的表面。 3 4 3 番茄红素微胶囊 番艄红索微胶囊的测定结果见下表： 表3 番茄红素微胶囊测定结果 编进温仙衙茄红索：大豆多塘：芯材：壁材产率包埋效率 包埋率 号温 明腔( 曲( 曲， ， 从表3 - 5 可以看出，在本实验条件下，以大豆多糖为主要壁材，明胶为辅助 壁村，利用喷雾干燥的方法可以成功地制各大豆多糖一番茄红素微胶囊。色谱分 析检测出微胶囊中古有番茄红素，通过比较发现进口温度为1 5 0 c ，微胶囊的产 率、包埋效率和包埋率综合指标最好。而在进口温度为1 7 0 c 时有粘壁现象，导 致产率降低。 北京化工大学硕上论文 3 5 本章小结 利用喷雾干燥技术，以大豆多糖为主要壁材，分别以大豆卵、叶黄素、番茄 红素为芯材，可以成功地制备出大豆多糖一卵磷脂微胶囊、大豆多糖一叶黄素微 胶囊、大豆多糖一番茄红素微胶囊，颗粒均匀，水分散性好。进口温度是影响微 胶囊产率、包埋效率和包埋率的关键因素之一，在本实验条件下，进口温度为 1 5 0 是较适合温度。色谱分析检测出微胶囊中所包裹大豆卵、叶黄素、番茄红 素物质，说明本实验以大豆多糖为主要壁材制备功能型大豆多糖微胶囊的思路是 可行的，为大豆多糖的综合利用提供了新的思路。 4 2 第四章葡萄糖醛酸废液综合利用 4 1 前言： 第四章葡萄糖醛酸废液综合利用 我国是世界上葡萄糖醛酸的主要生产国，但现有的生产工艺存在能耗大、污染大、 浪费大、产业链单一等弊端。为了实现可持续发展战略目标，就必需建立一种以资源 的高效利用和循环利用为核心，以“减量化、再利用、资源化”为原则，以低消耗、 低排放、高效率为基本特征的经济增长模式，彻底改变“大量生产、大量消费、大量 废弃”的粗放型经济模式。在对葡萄糖醛酸生产基地进行了实地考察，发现在葡萄糖 醛酸的生产过程中产生的大量废液，不仅会对环境造成了严重的污染，而且是对资源 的浪费。 葡萄糖醛酸废液中含有大量的酸和单糖及多糖，直接排放到环境中不仅是一种 资源的浪费，而且会严重污染环境如：酸化土壤、恶化水质等等。目前，国内的一些 学者研究通过二次内酯化、水解催化氧化制取草酸、发酵制乙醇、制取化学肥料等方 法对葡萄糖醛酸废液加以回收利用。本论文主要在与对研究葡萄糖醛酸废液进行综合 利用，从多个方面探索回收处理葡萄糖醛酸废液，确定葡萄糖醛酸废液回收的最佳工 艺路线和条件，并将利用废液中酸性处理秸秆并发酵乙醇，不仅可以减少相同工艺中 酸的用量，而且可以充分利用废液中所含的大量糖，为葡萄糖醛酸废液的综合治理提 供一种有益借鉴。最终，“变废为宝 ，实现合理利用资源和保护环境。实验过程下图 所示： 图4 - 2 葡萄糖醛酸废液处理流程图 f i g4 - 2f l o wc h a r to ft h et r e a t m e n to fg l u c u r o n o l a c t o n ee f f l u e n t 北京化工大学硕士学位论文 4 2 实验材料 4 2 1 试剂 表4 - l 实验试剂 t a b l e4 - 1e x p e r i m e n t a lr e a g e n t s 4 2 2 设备 表4 - 2 实验仪器 t a b l e4 - 2e x p e r i m e n ti n s t r u m e n t s 第四章葡萄糖醛酸废液综合利用 p l 6 0 2 一s 电子天平 s h a - a 水浴恒温磁力搅拌器 t d l 5 - a 台式离心机 a l l 0 4 电子天平 r e 5 2 9 9 旋转蒸发器 梅特勒一托利多仪器( 上海) 有限公司 金坛市华峰仪器有限公司 上海飞鸽离心机厂 梅特勒托利多仪器( 上海) 有限公司 上海弧荣生化仪器厂 4 3 实验方法 4 3 1 葡萄糖醛酸理化性质的测定 ( 1 ) 废液粘度测定 使用k v 5 0 0 型运动粘度测定仪，先使p v 温度上升至4 0 。c ，用洗耳球将废水吸 进黏度计，预热2 0 r a i n ，用洗耳球将废液吸至上封线，开始计时，当液面到达下封线 时，停止计时，记下时间，乘以黏度系数即为液体4 0 。c 时的黏度。黏度计直径为l m m ， 黏度系数为：0 0 5 6 5 8 ( 2 ) 废液酸度测定 取1 0 m l 废水，用去离子水在1 0 0 0 m l 容量瓶中定容，再m p h 计测定其酸度。 ( 3 ) 总酸度的测定 取废液0 5 m l ，定容多j s 0 m l ，用0 0 5 m o l l 。n a o h 进行滴定。 ( 4 ) 废液葡萄糖含量测定( s b a 法) 取4 m l 样品，用1 0 n a o h 溶液调制中性，在2 0 0 m l 容量瓶中定容，再用针头取 样2 5 u l ，用s b a 4 0 c 型生物传感分析仪进行测定。 ( 5 ) 废液还原糖含量的测定( d n s 法) 标准曲线的绘制：葡萄糖在干燥箱中1 0 5 干燥1 h ，准确称量0 0 1 0 1 9 中间5 个点，用去离子水在1 0 0 m l 容量瓶中定容，分别配制成0 2 9 1 ，0 4 9 l - 1 ，0 6 9 l 一， 4 5 北京化工大学硕士学位论文 0 8 9 l ，1 0 9 l 。1 的葡萄糖溶液，各取l m l ，加入0 7 5 m l d n s 试剂，混匀后沸水煮5 分钟，用冷水速冷，再加入1 0 m l 去离子水，用分光光度仪( 5 2 0 n m ) 测定其o d 值， 横坐标为o d 值，纵坐标为葡萄糖浓度，得到标准图( 如图4 1 所示) 。 1 2 1 o 8 o 6 0 4 0 2 o oo 10 20 30 40 50 6 o d 值 图4 - 2 还原糖标准曲线