脉冲放电等离子体对不同分子量壳聚糖降解效果、理化特性及结构表征影响对比研究

来源 :沈阳农业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:qianchuanzhishui
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
脉冲放电等离子体是一种新型高级氧化技术,本课题组已在前期研究中证明该技术对壳聚糖具有显著降解作用。同时,壳聚糖分子链稳定性与其分子量直接相关,相关研究表明,壳聚糖原料分子量不同导致其降解过程呈现不同的趋势。因此,研究壳聚糖原料分子量对壳聚糖脉冲放电等离子体降解过程的影响具有一定的实际意义。基于以上原因,本论文以脉冲放电等离子体为处理技术,黏均分子量分别为727.4(LMWC)、2038.6(MMWC)、4201.5(HMWC)kDa的三种壳聚糖为降解对象,进行不同分子量壳聚糖降解工艺研究及动力学分析,探究壳聚糖原料分子量与脉冲放电等离子体降解效果的关系,并通过对不同分子量壳聚糖的降解产物进行理化性质、结构表征研究,分析分子量对壳聚糖脉冲放电等离子体降解产物特性的影响。主要研究如下:(1)以壳聚糖特性黏度及降解率为指标,进行降解工艺研究及其动力学分析,并确定最适降解条件。降解工艺研究结果表明:极板间距与壳聚糖原料的降解率呈负相关性。随极板间距的减小,LMWC特性黏度降低和降解率升高程度最弱,降解效果最低。在极板间距2-8 mm变化区间内,随壳聚糖原料分子量的升高,降解效果越好,降解效果升高程度越显著,降解效果变化差异越小。综合以上,确定极板间距2 mm、6 mm和降解时间60min为利于后期研究的最适降解工艺条件。进一步进行降解效果动力学分析,发现不同分子量壳聚糖的降解速率和极板间距呈负相关性。同时,LMWC降低程度要高于HMWC,进一步验证HMWC更易降解。而在相同极板间距条件下,随壳聚糖原料分子量降低,越难被降解,只有在降解作用足够强时,才能对LMWC产生有效降解作用。LMWC的降解速率显著高于MMWC和HMWC,而MMWC和HMWC降解速率较为接近。(2)在最适降解工艺条件下,制备不同分子量壳聚糖原料的降解产物,以流变特性、抗氧化活性、热特性、溶解性为指标,研究降解处理对降解产物理化特性及抗氧化活性的影响,探究分子量对壳聚糖脉冲放电等离子体降解产物理化特性及抗氧化活性的影响。试验结果表明:降解处理降低了壳聚糖的表观黏度、损耗模量、热稳定性;提高了壳聚糖的抗氧化活性和溶解性;对LMWC、MMWC的储能模量无明显影响,降低了HMWC的储能模量。此外,壳聚糖原料分子量对不同的理化特性的影响表现出差异性,但总体遵循降解效果影响规律。流变学特性研究结果表明:对于LMWC,在极板间距2 mm时的表观黏度低于极板间距6 mm时;MMWC、HMWC在极板间距6 mm时的表观黏度更低。在极板间距2 mm时,壳聚糖原料分子量与其表观黏度呈正相关性;在极板间距6 mm时,HMWC、MMWC的影响趋势相同,LMWC的表观黏度反而高于了MMWC。在相同极板间距条件下,壳聚糖原料分子量对降解产物的储能模量和损耗模量无明显影响。对于LMWC、MMWC,极板间距2 mm时损耗模量下降程度要大于6 mm时;对于HMWC,在极板间距2 mm和6 mm时的影响几乎相同。抗氧化活性研究结果表明:对于LMWC、MMWC,在极板间距2 mm时对抗氧化活性的促进作用要高于6 mm时,对于HMWC,在极板间距6 mm时的促进作用更强;在极板间距2 mm时,降解产物抗氧化活性与其原料分子量呈负相关性;在极板间距6 mm时,降解产物抗氧化活性与其原料分子量呈正相关性。热特性研究结果表明:对于LMWC、HMWC,极板间距对降解产物热稳定性的影响不大;对于MMWC,在极板间距6 mm时热稳定性下降更显著。在极板间距2 mm时,降解产物热稳定性与其原料分子量呈负相关性;在极板间距6 mm时,LMWC和MMWC降解产物也呈负相关性,而HMWC降解产物的热稳定性反而高于MMWC。溶解性研究结果表明:LMWC、MMWC在极板间距2 mm时溶解性更好,而HMWC在极板间距6 mm时溶解性更好。在相同极板间距条件下,降解产物的溶解性与其原料分子量呈正相关性。(3)在最适降解工艺条件下,制备不同分子量壳聚糖原料的降解产物,对降解产物进行FTIR、NMR、XRD、MALDI-TOF-MS、激光粒度分析,研究分子量对壳聚糖脉冲放电等离子体降解产物结构表征的影响。试验结果表明:降解处理对壳聚糖主要分子结构影响不大。同时,FTIR结果表明:对于1598-1640 cm-1范围内的-NH2、-NH和酰胺I特征吸收峰,LMWC和MMWC降解产物随极板间距减小,影响越显著;HMWC降解产物在极板间距6mm时影响程度更大。在极板间距2mm时,对于1615-1639 cm-1范围内的-NH和酰胺I特征吸收峰,随壳聚糖原料分子量降低,影响越显著。但在极板间距6 mm时,HMWC降解产物的影响程度要高于LMWC和MMWC。NMR结果表明:降解处理使壳聚糖的H2质子峰减弱,H7质子峰增强。并且在极板间距6 mm时的影响程度要高于极板间距2 mm时。在相同极板间距条件下,H7质子峰随壳聚糖原料分子量升高而增强,且对于HMWC的影响更显著。XRD结果表明:降解处理破坏了壳聚糖的晶体结构,壳聚糖结晶度下降。对于LMWC和HMWC,随极板间距减小,影响越显著。而对于MMWC,极板间距6mm影响程度要高于2mm。激光粒度分析结果表明:降解处理后降解产物平均粒径降低。对于MMWC,极板间距2mm的降低程度高于6mm;对于HMWC,极板间距6 mm时更低。MALDI-TOF-MS结果表明,壳聚糖原料分子量对在极板间距2 mm、6 mm条件下降解处理180 min的降解产物的分子组成和整体趋势无显著影响。由以上结论可得出,壳聚糖原料分子量对脉冲放电等离子体降解有显著影响,且具有一定的特性规律。
其他文献
利用蛋白和多糖相互作用构建功能性新食品是目前食品研究领域的重点之一;但是由于蛋白质在等电点附近存在易聚集和沉淀的现象,直接影响其应用范围。研究发现,蛋白质和多糖形成的复合物不仅可提高蛋白质的溶解度等功能特性,还可更好地递送和保护生物活性物质。豌豆分离蛋白(PPI)是一种氨基酸构成合理、功能性良好、无致敏性的优质植物蛋白。羧甲基纤维素(CMC)为一种水溶性阴离子多糖,常用作增稠剂和稳定剂;姜黄素(C
学位
现有研究表明,肠道菌群与人体健康密切相关,其重要程度相当于人体器官。广泛存在于浆果中的具有生物活性的花色苷类物质已被证明能够通过调节肠道菌群及其代谢物对人体健康状态起到保护和改善作用,同时花色苷能够被寄生于结肠中的肠道菌群降解为小分子酚酸类物质。而当前研究多聚焦于花色苷对肠道菌群组成及其代谢物水平的影响,并未对其作用于肠道菌群的形式和机制进行探究,花色苷是以其摄入的原始化合物形式还是降解产物形式影
学位
果胶是一类结构复杂的天然多糖,但因其分子质量大,生物利用率低下,也影响了其生物活性的发挥,因此减少果胶分子质量已成必然。但是,传统降解方法(如酸法、酶法等)存在污染环境、成本高等问题,因此,需要一种高效环保的果胶降解技术。等离子体技术被认为是一种有前途的高级氧化工艺,因其能耗低、成本适中、无污染等优点而备受关注。根据上述,本文将选择脉冲放电等离子体的降解方式,开展对果胶降解工艺研究与动力学的分析,
学位
乳粉贮藏的环境条件影响其质量,储存不当会引发蛋白、脂肪和乳糖之间的化学反应,导致乳粉结块、褐变甚至产生异味。因此,探究环境条件对乳粉质量劣变的影响非常重要。本文研究了环境水分变化引发的乳粉化学变化,以酪蛋白、乳清蛋白、乳糖为原料构建模拟牛乳,通过喷雾干燥制成模拟脱脂乳粉,然后在不同水分活度(Aw)条件下储存15d,考察模拟乳粉的水分吸附过程、乳糖结晶、糖基化反应以及蛋白质结构变化,分析乳糖结晶和糖
学位
全球工业化发展导致的土壤镉(Cd)污染严重影响了农业绿色可持续发展。玉米(Zea mays L.)作为一种重要的饲料和粮食作物,对Cd的耐受性在不同基因型间差异较大,因此,解析玉米耐Cd遗传基础,培育玉米抗Cd品种成为目前应对Cd污染的重要手段。本研究以一套具有广泛遗传变异的327份玉米自交系组成的关联群体为材料,利用水培法,通过测定Cd处理下(CdCl2200mg/L)幼苗叶片中丙二醛含量(MD
学位
新鲜马铃薯中蛋白含量仅占1.6%-2.1%,而马铃薯蛋白酶抑制剂(Potato protease inhibitors,PPIs)约占蛋白总量的50%,但就产量而言,单位面积的马铃薯蛋白产量仅比小麦低,是植物蛋白的重要来源。而且马铃薯在淀粉生产的过程中会产生大量的蛋白废液,若直接排放,会浪费资源并且污染环境。因此如何利用淀粉副产物,改善蛋白功能性,并拓宽PPIs在食品工业领域的应用具有重要意义。本
学位
甘薯在我国种植面积广,营养丰富,有一定的保健功能。但是甘薯储藏和运输过程中容易发生腐烂、出芽、冻伤,加工品质下降。将新鲜甘薯加工成甘薯干能延长保存时间,并可改善甘薯的颜色,但不当的加工和储藏条件中常易导致其发生褐变,严重影响产品的品质。目前关于甘薯加工储藏过程中的颜色变化的机理少有研究。本文对甘薯干生产中的蒸制、干制,及其成品储藏过程中的颜色、Vc含量、总酚含量、类胡萝卜素含量、5-羟甲基糠醛含量
学位
玉米种质资源是选育玉米品种的基础,玉米种质资源的遗传多样性与群体结构分析,不仅可以揭示种质资源的遗传特性,为育种家选材提供信息,为后续的种质改良与创新提供参考,同时也是开展关联分析、挖掘优异等位基因等研究工作的基础。随着分子生物学的发展,SNP(single nucleotide polymorphisms)标记已被广泛用于遗传多样性分析,使用SNP标记可以清晰地划分出群体结构,解析遗传多样性。由
学位
共轭亚油酸(Conjugated linoleic acid,CLA)因具有预防“三高”、恶性肿瘤、动脉粥样硬化、抑制脂肪增长等功能而引起科技工作者的关注。CLA是由亚油酸异构酶(linoleic acid isomerase,LAI)催化亚油酸转化而成。微生物催化产生的CLA产物单一、安全系数高且稳定,但是LAI的催化性能还有待加强。本研究以痤疮丙酸杆菌CICC10864(简称为P.acnes)
学位
根毛能够增加植物根系的表面积,在植物吸收外界水分及营养物质过程中发挥重要作用。微丝骨架是细胞骨架的主要成分,并且是调节根毛生长的关键因子,然而微丝骨架调节根毛生长的分子机理尚不清楚。AtADF8是拟南芥一种微丝解聚蛋白,前人发现其在根毛中特异性表达。本实验揭示了AtADF8调节根毛生长的作用,具体结果如下:1.通过三引物法鉴定了Atadf8纯合突变体。通过载体构建获得AtADF8::GFP/Ata
学位