（食品科学专业论文）鱿鱼骨壳聚糖的制备及性质研究.pdf

a b 曲a c t ( c h i i 礤时 摘要 壳聚糖通常是由甲壳素( 2 乙酰氨基- 2 - 脱氧基一1 3 1 ，4 葡聚糖) 制备而来。甲壳素广泛 存在于诸如甲壳动物、真菌、昆虫以及软体动物等天然资源中。 本文首先在对以鱿鱼软骨原料基本成分分析的基础上提取得到了甲壳素。以制得的甲壳 素为原料对影响甲壳素脱乙酰化的因素如碱浓度，反应时间、温度等进行了研究，并进一步 制备得到了高相对分子质量的壳聚糖。甲壳素提取率为2 4 - 2 5 ，壳聚糖提取率7 4 - 8 1 左右。 其次，研究了鱿鱼骨壳聚糖的理化性质。以三种不同工艺得到的壳聚糖为原料，首先分 析比较了不同鱿鱼骨壳聚糖的灰分、水分、脱乙酰度、粘均分子量等等基本理化指标以及结 合脂肪和水的能力，得到的壳聚糖灰分含量低，分子量相对较大，在1 0 0 0 k d a 左右。利用红 外光谱技术比较了鱿鱼骨壳聚糖与蟹壳壳聚糖的结构差异，表明鱿鱼骨壳聚糖为b 一壳聚糖。 研究了鱿鱼骨壳聚糖的抗菌活性。以大肠杆菌，黑曲霉，酒精酵母，金黄色葡萄球菌为 对象菌，检测了两种不同脱乙酰度、相对分子质量的壳聚糖的抗菌能力。实验结果表明：壳 聚糖的添加显著抑制了大肠杆菌等微生物的生长。对所选壳聚糖而言，高相对分子质量壳聚 糖对微生物的抑制作用要明显优于低相对分子质量的壳聚糖。壳聚糖的最低抑制浓度因微生 物的种类不同其值变化范围为0 0 2 9 6 到0 0 5 。 最后，以a 一壳聚糖为对照，对鱿鱼骨壳聚糖的酶降解性能进行了研究。以纤维素酶和脂 肪酶两种壳聚耱非专一水解酶为酶制剂，系统研究了酶解温度、酶浓度、p h 值等因素对壳聚 糖水解情况的影响。表明反应p h 和温度强烈地影响着壳聚糖的酶解反应，最适的反应p h 为 4 7 ，温度为4 5 c ，最适酶用量为1 5 m g m 1 。不同反应时间得到的壳聚糖相对分子质量也不同， 实验温度4 0 c 下，在反应最初- - 4 时内壳聚糖的相对分子质量下降很快，同时壳聚糖体系的 黏度也随之下降。鱿鱼骨壳聚糖相对于从蟹壳中提取的壳聚糖更容易被酶水解。 关键词：鱿鱼甲壳素壳聚糖理化性质脱乙酰化反应抗菌作用酶水解 a b s t r a c t ( e n g l i s h ) a b s t r a c t c h i t o s a ni su s u a l l yp r e p a r e df r o mc h i t i n ( 2a c e t a m i d o - 2 - d e o x y 争l ，4 - d g i u c a n ) a n dc h i t i nh a s b e e nf o u n di naw i d er a n g eo f n a t u r a ls o u r c e s ( c r u s t a c e a n s ，f u n g i ，i n s e c t s ，m o l l u s k se t e ) f i r s t l y , t h ep r o x i m a t ec o m p o s i t i o no f s q u i dr a wm a t e r i a l sw a sa n a l y z e d ，a n dc h i t i nw a s e x t r a c t e d t h ef a c t o r st h o s ea f f e c tc h i t i nd e a c e t y l a t i o ns u c ha st h ea l k a l i n ec o n c e n t r a t i o n ，r e a c t i o nt i m e ， t e m p e r a t u r ew e r es t u d i e da n dh i g h - m o l e c u l a rw e i g h to f c h i t o s a nw a sp r e p a r e d t h ey i e l df o rc h i t i n w a sa b o u t2 4 - 2 5 a n df u rc h i t o s a nw a s7 4 - 8 1 s e c o n d l y , t h ep h y s i e o c h e m i e a lp r o p e r t i e so f s q u i dc h i t o s a nw e r es t u d i e d f i r s t ，t h e p h y s i e n e h e m i c a lp r o p e r t i e ss u c ha sa s hc o n t e n t , m o i s t u r ec o n t e n t , d e a c e t y l a t i o n ，m o l e c u l a rw e i g h t , v i s c o s i t y , f a ta n dw a t e rb i n d i n gc a p a c i t yo f t h eo b t a i n e dc h i t o s a n sw f f r ec o m p a r e d t h er e s u l t s h o w e dt h a tt h ec h i t o s a nf r o ms q u i dh a dl o wa s hc o n t e n ta n dr e l a t i v e l yl a r g em o l e c u l a rw e i g h t , a r o u n d1 , 0 0 0k d a f r o mi rs p e c t r a , t h es t r u c t u r e so f s q u i dc h i t o s a na n dc r a bc h i t o s a nh a d s i g n i f i c a n td i f f e r e n c e s ，a n ds h o w e dt h a tt h ec h i t o s a nf r o ms q u i dw a s1 3 - e h i t o s a n t h i r d l y ，t h ea n t i b a c t e r i a la c t i v i t yo f s q u i dp e nc h i t o s a nw a sa n a l y z e d a n t i b a c t e r i a la c t i v i t i e so f t w oc h i t o s a n sw i t hd i f f e r e n tm o l e c u l a rw e i g h t s ( m w s ) a n ds a m ed dw e r ee x a m i n e da g a i n s t e s c h e r i c h i ac o l i ( e c o l i ) ，a s p e r g i l l u mn i g e r ，s a c c h a r o m y c e sc e r e v i s i a e ，a n ds t a p h y l o c o c c u sa u r e u s ， t h eg r o w t hw a sa l m o s ti n h i b i t e db yc h i t o s a nt r e a t m e n t s ，i np a r t i c u l a rh i g hm o l e c u l a rw e i g h tc h i t o s a n b o t hm o l e c u l a rw e i g h ta n dc o n c e n t r a t i o no f c h i t o s a nh a v ec r i t i c a le f f e c t so nt h ei n h i b i t i o no f g r o w t ho f m i c r o o r g a n i s m s t h em i n i m u m i n h i b i t o r yc o n c e n t r a t i o n ( m i c lo f c h i t o s a nr a n g e df r o mo 0 2 t oo 0 5 d e p e n d i n go nt h em i c r o o r g a n i s m c h i t o s a nf r o ms q u i dp e n sa n df r o mc r a bw e r eh y d r o l y z e du s i n gc e l l u l a s ea n dl i p o p a n t h e e f f e c to fd i f f e r e n tt e m p e r a t u r e ，p hs y s t e m sa n de n z y m ec o n c e n t r a t i o no nt h eh y d r o l y s i so fc h i t o s a n r e a c t i o nw a ss t u d i e d i tw a sf o u n dt h a tt h eo p t i m u mt e m p e r a t u r eo f h y d r o l y s i sw a s4 5 ca n dt h eo p t i m u mp hw a s4 7 w i t ho p t i m u me n z y m ec o n c e n t r a t i o no f1 5 m g m 1 d i f f e r e n th y d r o l y s i st i m e sr e s u l t e di nc h i t o s a nw i t hd i f f e r e n tv i s c o s i t y , g l u c o s a m i n ec o n t e n ta n d m o l e c u l a rw e i g h i s a t4 0 t h ev i s c o s i t yo f c h i t o s a nd e c r e a s e dr a p i d l yd u r i n gt h ef i r s th o u r s i tw a s a l s of o u n dt h a tt h em o l e c u l a rw e i g h to fc h i t o s a nd e c r e a s e da st l l ev i s c o s i t yd e c r e a s e d t h es t u d y s h o w e dt h a td u r i n gh y d r o l y s i sv i s c o s i t y , g l u c o s a m i n ec o n t e n ta n dm o l e c u l a rw e i g h tw e r es t r o n g l y d e p e n d e n to nt h er e a c t i o nt e m p e r a t u r e ，r e a c t i o nt i m ea n de n z y m ec o n c e n t r a t i o n t h ee n z y m a t i ch y d r o l y s i sp r o p e r t i e so fb o t hc h i t o s a n sf r o ms q u i dp e na n df r o mc r a bw e r e c o m p a r e d k e y w o r d s ：s q u i dp e n s ，c h i t i n ，c h i t o s a n ，p h y s i c o c h e m i c a lp r o p e r t i e s ，d e a c e t y l a t i o n ，a n t i b a c t e r i a l e f f e c t ，e n z y m a t i ch y d r o l y s i s l i s to ff i g u r e s f i g u r e 1 1 s t r u c t u r eo f c h i t i na n dc h i t o s a n 3 f i g u r e 1 2 s t r u c t u r eo fc h i t i n ，c h i t o s a na n dc e l l u l o s e 3 f i g u r e 1 3 s h o w st h ed i f f e r e n ts t r u c t u r e so fc h i t i n 4 f i g u r e 2 1s h o w st h ee f f e c to f n a o hc o n c e n t r a t i o no nd d 1 2 f i g u r e 2 2s h o w st h ee f f e c to ft e m p e r a t u r eo nd d 1 3 f i g u r e 2 3s h o w st h et i m ee f f e c to nd d 1 3 f i g u r e3 1a e i d b a s et i t r a t i o nc u r v e so fc h i t o s a n 1 9 f i g u r e3 2d o u b l e - j u m pp o t e n t i o m e t r i ct i t r a t i o nc u r v e 1 9 f i g u r e 3 3 。ar e p r e s e n t a t i v ep l o tf o ri n t r i n s i cv i s c o s i t yc a l c u l a t i o nf o rc h i t o s a n l 2 0 f i g u r e 3 a ar e p r e s e n t a t i v ep l o tf o ri n t r i n s i cv i s c o s i t yc a l c u l a t i o nf o rc h i t o s a n 2 2 1 f i g u r e 3 5 ar e p r e s e n t a t i v ep l o tf o ri n t r i n s i cv i s c o s i t yc a l c u l a t i o nf o rc h i t o s a n 3 2 1 f i g u r e 3 6 i rs p e c t r ao f c h i t o s a ns a m p l ef i o ms q u i dp e n ( 1 k e h i t o s a n ) 2 3 f i g u r e 3 7 i rs p e c 仃j ao f c h i t o s a ns a m p l ef r o mc r a b ( a - e h i t o s a n ) ，2 3 f i g u r e 4 1 i n h i b i t o r ye f f e c t so fc h i t o s a no ng r o w t ho f e c o l i 2 7 f i g u r e 4 2 i n h i b i t o r ye f f e c t so f c h i t o s a no ng r o w t ho f s t a p h y l o c o c c u sa o r e n s 2 8 f i g u r e a 3 i n h i b i t o r ye f f e c t so f c h i t o s a no ng r o w t ho fs a c c h a r o m y c c sc o r e v i s i a e 2 8 f i g u r e 4 4 i n h i b i t o r ye f f e c t so f c h i t o s a no ng r o w t ho f a s p e r g i l l u mn i g e r 2 8 f i g u r e 4 5 e f f e c t so f c h i t o s a nc o n c e n t r a t i o n0 1 1g r o w t ho f e c o l i 2 9 f i g u r e5 1g l u c o s a m i n es t a n d a r dc u r v e 3 3 f i g u r e 5 2 e f f e c to fe n z y m ec o n c e n t r a t i o no nt h ev i s c o s i t y ( c e l l u l a s e ) 3 5 f i g u r e 5 3 e f f e c to fe n z y m ec o n c e n t r a t i o no nt h ev i s c o s i t y ( l i p o p a n ) 3 6 f i g u r e 5 4 e f f e c to fe n z y m ec o n c e n t r a t i o no nt h eg l u c o s a m i n ec o n t e n t ( c e l l u l a s e ) 3 7 f i g u r e 5 5 e f f e c to fe n z y m ec o n c e n t r a t i o no nt h eg l u e o s a m i n ec o n t e n t ( l i p o p a n ) 3 7 f i g u r e 5 6 v i s c o s i t yo fh y d r o l y s i sp r o d u c t su s i n gc e l l u l a s e 3 8 f i g u r e 5 7 v i s c o s i t yo fh y d r o l y s i sp r o d u c t su s i n gl i p o p a n 3 8 l i s to f t a b l t a b l e 1 1c h i t i nc o n t e n to fc r u s t a c e a n s i n s e c t sa n dm o l u s s c a no r g a n s 2 t a b l e 1 2 f o o da p p l i c a t i o n so fc h i t i n c h i t o s a na n dt h e i rd e r i v a t i v e s 6 t a b l e2 1 t h ep r o x i m a t ec o m p o s i t i o nc o n t e n t so fs q u i dp e n sa n dc h a i n 11 t a b l e 2 2 t h ey i e l do fc h i t i na n dc h i t o s a n 1 4 t a b l e3 1d e a c e t y l a t i o nd e g r e ef o r t h r e es q u i dc h i t o s a n 1 9 t a b l e3 2t h eka n dao f t h r e es q u i dp e n sc h i t o s a n s 2 0 t a b l e 3 3 p h y s i c o c h e m i c a io fp r o p e r t i e ss q u i dp e n sc h i t o s a n 2 2 t a b l e 4 1 a n t i m i c r o b i a le f f i c i e n c yo fs q u i dc h i t o s a n 3 0 t a b l e 5 1 e f f e c to fd i f f e r e n tp hs y s t e m so nh y d r o l y s i so fc h i t o s a n 。3 4 t a b l e 5 2 e f f e c to fd i f f e r e n tt e m p e r a t u r es y s t e m so i lh y d r o l y s i so fc h i t o s a n 3 5 t a b l e 5 。3e f f e c to fr e a c t i o nt i m eo i lt h em wo fc h i t o s a n u s i n gc e l l u l a s e 3 9 t a b l e 5 4e f f e c to fr e a c t i o nt i m eo nt h em wo fc h i t o s a nu s i n gl i p o p a n 3 9 独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工 作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地 方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含 本人为获得江南大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。 与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明 确的说明并表示谢意。 签名 日期：蜘年乞月2 甲 关于论文使用授权的说明 本学位论文作者完全了解江南大学有关保留、使用学位论文的规 定：江南大学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，允许论文被查阅和借阅，可以将学位论文的全部或部分内容编 入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、 汇编学位论文，并且本人电子文档的内容和纸质论文的内容相一致。 保密的学位论文在解密后也遵守此规定。 签名：呲q 姆师签名：卫丝竖 日期：拶夕年6 月t 口e t a c k n o l e g m 匝n t m y s i n c e r eg r a t i t u d eg o e st ot h eg o v e r n m e n t so f t h er e p u b l i ci s l a m i co f m a u r i t a n i aa n d t h ep e o p l e sr e p u b l i co f c h i n af o rg i v i n gm et h eo p p o r t u n i t yt ou n d e r t a k et h i ss t u d y 1w o u l dl i k et oe x t e n dm yt h a n k sa n ds i n c e r eg r a t i t u d et om ys u p e r v i s o rp r o f e s s o rx i a w e n s h u if o rh i sw h o l e - h e a r t e dd i l i g e n tc o o p e r a t i o n ，g u i d a n c ea n dc r i t i c i s mt h r o u g h o u t t l l i sr e s e a r c h 1w i s ha l s ot oe x t e n tm yg r a t i t u d et od r j i a n gq ix i n gf o r h i sv a l u a b l ec o n t r i b u t i o n st o t h es u c c e s so f t h i sw o r k m ya p p r e c i a t i o nt om a d a mx i a n gj i a nl i nf o rh e re x c e l l e n tt e c h n i c a la d v i c e s lw a n tt ot h a n km yc o m r a d e si nt h el a b o r a t o r yi n c l u d i n gm a m a d o ub a b a n g o u r a , l i uj i n a , l i up i n g ，l id u n gx i a , z o uy up i n g ，l a nz el i n ，a n dy uh u if o rt h e i rs u p p o r ta n d f r i e n d s h i p 1w i s ht ot h a n kt h em u s l i mf e l l o w s h i pa n da l lf o r e i g ns t u d e n t so fs o u t h e r ny a n g t z e u n i v e r s i t y m yt h a n k sg ot o ：a m m a re s s e l o u l ，r a d m a nm o h s e na l i ，h a n n if r o m ( y e m e n ) ，d r a h m e da n dr i m a ( s y r i a ) ，a l h a s s a n et o u r e ，l a m i n eb a n g o u r a ( g u i n e a ) ， j o s e p hw a s w a ( u g a n d a ) ，d r g o u n g a ( n i g e r ) ，m a d a m e ( a l g e d a ) m yt h a n k sg ot om yc o u n t r ym a t e si nc h i n a , y a r b a n n a , a h m e dc h e i n a n e ，y a h y aa n dh i s f a m i l y ，k h a l i da n dh i sf a m i l y ，s i d ia n dh i sf a m i l y , k a b e r , a b d e l l a h i ，c h e i k hc h o u a y b , m e d d a l l a ，a b d e l l a h id a d a , m e dm a h m o u db o u k a ，a n da b d a l l a h ib o u k a a n d1w o u l dt ot h a n km yb e s tc h i n e s ef r i e n d ss u nl e il e i ，z h a n gj u nf o rt h e i rf r i e n d s h i p m y t h a n k sg ot om yb e s tf r i e n di nm yc o u n t r yd i d ib o u k a r , a b o u b a k r i n ，j e m a l ，o u l d z e i n i ，o u l db a h a y ，a n ds i d a h m e dh e m m e d 1w a n tt ot h a n kt h em o s ti m p o r t a n t p e r s o n si nm y l i f em ym o t h e ra n dm yf a t h e r , w h o j o i n t l yt a u g h tm eh o n e s t l y ，p a t i e n c ea n db r a v e r y ，a n de n d o w e d m ew i t ha ni n s a t i a b l e s e n s eo f a d v e n t u r e m yb r o t h e r s ；w e d d a d m e dm o k h t a r , l s s e l m o ua n dm ys i s t e rl e m i n a a n dt h ew h o l ef a m i l ya tl a r g eh a v ea l w a y sb e e nam o t i v a t i n gf o r c ef o rm e g o db l e s sy o ua l l 塾皿蜒塑d 鱼n 地竖坦堡竖i 垃 丛：墨：旦i 錾煎趟业 c h a p t e r1 l i t e r a t u r er e v i e w 1 1 c h i t i na n dc h i t o s a n 1 1 1 en a n l e c h i t i n i sd e r i v e df r o mt h eg r e e kw o r d c h i t o n ，m e a n i n gac o a to fn a i l a n dw a s a p p a r e n t l yf i r s tu s e db yt h ef r e n c hs c i e n t i s th e n r ib r a d c o n n o ti n1 8 1l ，w h oi s o l a t e dt h es u b s t a n c e f r o mm u s h r o o m s 1 l 】i n1 8 2 3o d i e r f o u n dt h es b j n c o m p o u n di nt h ec u t i c l e so f i n s e c t s 【1 】 c h i t i ni st h es e c o n dm o s ta b u n d a n tn a m r a lp o l y m e ro ne a r t ha r e rc e l l u l o s ea n di sal i n e a r h o m o p o l y m e ro f2 - 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4 ) - n - a c e t y l - d - g l u c o s a m i n e ( f i g 1 2 ) ，i sa f t e rc e l l u l o s et h em o s ta b u n d a n t p o l y m e rf o u n di nn a t u r e ，b e i n gas t r u c t u r a lc o m p o n e n to fs h e l l f i s h ，i n s e c t sa n dt h ec e l lw a l l so f b a c t e r i aa n dm u s h r o o m s c h i t o s a ni st h en - d e a c e t y l a t e dp r o d u c ta n dh a sam o l e c u l a rw e i g h t1 3 x 1 0 5 d a 1 2 】 c h i t o s a ni sap a r t i a l l yd e a c e t y l a t e dp o l y m e ro fa c e t y lg l u c o s a m i n e ( 2a c e t a m i d o - 2 - d e o x y b 1 ，4 d # o c a n ) i ti se s s e n t i a l l yan a t u r a l ，w a t e r - s o l u b l ed e r i v a t i v eo f c h i t i nw i t hu n i q u ep r o p e r t i e s t a b l e 1 1c h i t i nc o n t e n t o f c r u s t a c e a n s ，i n s e c t s a n d m o l u s s c a n o r g a n s o r g a n i s m c h i t i nc o n t e n t ( ) o r g a n i s m c h i t i nc o n t e n t ( ) aw e tb o d yw e i g h t bd r yb o d yw e i g h t co r g a n i cw e i g h to f c u t i c l e dt o t a ld r yw e i g h to f c u t i c l e ed r yw e i g h to f e e l lw a l l c h i t o s a ni saf i b e r - l i k es u b s t a n c ed e r i v e df r o mc h i t i n ，ah o m o p o l y m e ro f p - ( 1 - 4 ) 一l i n k e dn - a c e t y l d - g l u e o s a m i n e g e n e r a l l y ，t h es q u i dp e n sc o n s i s to f 3 0 - 4 0 p r o t e i n ，3 0 - 5 0 c a l c i u m 2 墨熊b 曼也塾醛丝堕西坚纽丛：墨坌：坠i 幽塑 c