出芽短梗霉g-58的发酵条件及动力学研究

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1、第一章绪论1．1前言多糖是一类可再生资源，它提供给人类多种极具使用价值的产品。多糖广泛存于各种动物、植物、微生物及海藻中，被广泛应用于食品、化工、医药等领域。多糖作为一种高分子化合物，传统的天然多糖和化学合成的高分子化合物都有其局限性。微生物多糖具有生产周期短(远低于植物和海藻多糖)，产量、质量和价格受季节、气候影响不大，而且可以被微生物降解等优点，可以安全地应用于食品，医药，化妆品等行业。短梗霉多糖(pullulan)是一种真菌多糖，是出芽短梗霉(Aureobasidiumpullulans)合成的一种细胞外水溶性大分子中性多

2、糖。短梗霉多糖具有极佳的成膜性、成纤维性、阻氧性、可塑性、粘结性及易自然降解等独特的理化和生物学特性，无毒无害，对人体无任何副作用，用途广泛。因此，短梗霉多糖是一种有极大开发价值和前景的多功能新型生物制品。1．2短梗霉多糖的筒介1．2．1短梗霉多糖的结构图1-1短梗霉多糖的化学结构Fig．1-1Sh。uctllreofPullulanl短梗霉多糖分子量一般在4．8×104—2．2x106(商品普鲁兰糖平均分子量为2x105，大约由480个麦芽三糖组成)之间，聚合度100．5000，是一种线性聚合物，其结构式如图1．1所示。在10

3、9／L的浓度下其旋光度为192。。短梗霉多糖的化学结构是以a．1，6．糖苷键连接的聚麦芽三糖，即葡萄糖按a．1，4．糖苷键结合成麦芽三糖，两端再以洳l，6．糖苷键同另外的麦芽三糖结合，如此反复连接而成的高分子多糖。这是现今大家所普遍接受的短梗霉多糖结构，但它也存在局部的结构异常。Catley等【l】就发现了一种含有麦芽四糖的短梗霉多糖，但这种结构异常不会对短梗霉多糖的整个理化性质有大的影响。1．2．2短梗霉多糖的性质1．2．2．1溶解性能短梗霉多糖是线性高分子物质，溶解于水，溶液为中性，不离子化，不凝胶化，也江南大学硕士学位论文

4、不结晶。此外，短梗霉多糖还可溶于二甲基亚砜(DMSO)、甲酰胺、乙二醇、叔丁醇等溶剂，可利用此特性制备各种短梗霉多糖衍生物以适应各种不同用途。1．2．2．2稳定性能短梗霉多糖水溶液为中性，耐酸耐碱，只有在极端pH值(pH<3或pH>l1)才不稳定，发生缓慢水解。在碱性溶液中加热，会同其它糖一样发生褐变反应(美拉德反应)。干燥状态的短梗霉多糖对热反应与淀粉相同，加热不熔化，100。C以上即失去平衡水分，250℃以上迅速分解炭化，颜色由白变淡黄、褐色至黑色，不产生有毒气体。1．2．2．3短梗霉多糖水溶液的流变学性能对于平均分子量在1

5、00．560x103的短梗霉多糖水溶液样品，其限制性粘度、临界浓度及盘绕缠结参数分别为0．38．0．70dl／g、1．4-3．19／dl及1．0—1．2dl／g【2】。短梗霉多糖分子为线性结构，其水溶液的粘度远低于其它多糖。与其它多糖一样，它的粘度随平均分子量的增加而增加，但比其它高分子物质增加的要少。在10℃．20"C时，短梗霉多糖水溶液的粘度随温度的增加略有上升，在20℃．70℃时则基本不变；溶液的pH值对短梗霉多糖水溶液粘度的影响很小；变性剂(如脲)会使短梗霉多糖水溶液粘度略有增加；而金属离子对短梗霉多糖水溶液粘度有显著影

6、响，其中M92+使其粘度增加最大，Na+的影响则很小【31。短梗霉多糖水溶液的临界浓度随多糖分子量的增加而增加【2】。在临界浓度以下，短梗霉多糖水溶液的粘度随浓度的增加较慢，而在临界浓度以上，短梗霉多糖水溶液的粘度随浓度的增加较快【2】。1．2．2．4粘结性短梗霉多糖水溶液对具有一定亲水性的材料如木材、纸张、纤维、低油干燥食品、玻璃、金属、水泥等有很强的粘结作用，因而可以作为粘结物质加以利用。分子量为15万的短梗霉多糖粘合木材的抗张强度约为70kg／cm2，高于氧化淀粉粘合的1．7倍，玉米淀粉的3．5倍，变性纤维素的6．3倍，酚

7、树脂的2．5倍。如果在短梗霉多糖溶液中添加固体粉末，抗张强度随添加量增加而加强，而添加聚丙烯酸等高分子材料反而会降低其抗张强度。短梗霉多糖的耐水性差，为增加其耐水性，可预先用乙二醛进行耐水处理，同时可增大抗张强度M】。1．2．2．5短梗霉多糖膜的机械学性能短梗霉多糖可塑性强，可通过挤压、热压、模铸、辊压、喷涂等方法制成各种膜或挤压成丝。短梗霉多糖膜具有透明、弹性强、耐油、可热封、可食、可生物降解、几乎不透氧气、氮气和香气等其它气体及表面摩擦系数小等特点。对于平均分子量在100-560X103的短梗霉多糖膜，应用动态热机械分析仪(

8、DMTA)分析发现，在不同含水量膜的玻璃化转变温度(T。)时，贮能模量(E．)都有大幅下降(101～．103Pa)，同时都出现了内耗峰tan6峰；随着膜中含水量的增加，E’下降幅度增加，tan6峰的高度增加；山梨醇和水的增塑作用明显，T广水分含量关系符合Gord