生化协同多相催化壳聚糖降解新型催化剂和新工艺

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自然存在于人类生活环境中的有机化合物的种类较多,其中就包括位居生物资源第二位的chitin(甲壳素),乙酰甲壳素为chitosan(壳聚糖)的别称,是强效酶或碱与甲壳素发生化学反应后形成的,通常情况下,脱乙酰度超过55%时就可以将相应产物视为壳聚糖。其自身性能较为突出,例如具有较好的安全性、生物相容性等等。在得到广泛应用的同时,相关研究也取得了丰富的成果。壳寡糖是指聚合度在20以下的产物,其具有出色的水溶性,吸收和利用率较高,在生理等方面的活性明显高于壳聚糖。降解壳聚糖的方式较多,化学、物理等降解方式则是现阶段比较常用的。且不同方式有着各自的优势:H2O2是化学降解法比较常用的试剂,具有低成本、快速降解、工业化生产难度低等优势。而生物酶降解法的主要优势是副反应为零、温和的降解条件等。本文联合使用酶降解与氧化降解方法以期整合各方法的优势,取得更好降解效果。并以固定化酶、固载化催化剂技术对其进行优化,以期探究壳聚糖催化降解生化协同新工艺。论文的主要研究结果如下:1)对降解过程的H2O2温度、反应的时间消耗,以及降解效果与其浓度之间的关系展开研讨,通过研究了解到,最具影响效果的因素是温度,其次是时间,60℃是最适宜的降解温度,而耗时与浓度的最佳值则分别是6h和3.5%。在酶的选择上,考察了淀粉酶、纤维素酶、甘露聚糖酶、脂肪酶的降解效果,结果表明在选定的条件下除脂肪酶均有一定效果,纤维素酶最佳。2)催化剂载体上选取MCM-48进行研究,对制成的催化剂进行表征分析其结构信息,并考察负载铁催化剂与负载酶催化剂单独及联合使用时的效果。产品聚合度分布情况通过HPLC与GPC确定。结果表明过氧化氢在Fe-MCM-48催化下可有效降解壳聚糖。固载酶催化剂降解所得产物大多仍属于壳聚糖,效率偏低。使用复合降解工艺时,先氧化降解后酶解的工艺所获得的壳寡糖平均聚合度为3.75,降解效果较单纯的化学降解、酶解与先酶解后化学降解更好,由于体系中短链寡糖较多,酶可以发挥较好的效果。聚合度分布情况分析表明复合降解产品中单糖占比最高,5糖及以上仅占14.2%。在对相应降解产物等物资的红外图谱进行分析后了解到,红外吸收状况并未由于降解产生明显改变。
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