探索魔芋葡甘聚糖可控酶解过程表征及动力学建模与膜制备研究

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1、天津大学硕士学位论文魔芋葡甘聚糖可控酶解过程表征及动力学建模与膜制备研究姓名：苏荣欣申请学位级别：硕士专业：化学工程指导教师：何志敏20040701摘要魔芋葡目聚糖CKGM)及其选择性水解物具有独特的流变学性质和功能，在石油钻探、食品添加剂、凝胶等领域均有很好的应用价值。本文采用理论分析和应用开发相结合的研究策略，对KGM-p一甘露聚糖酶水解体系进行全面系统的研究，内容涉及酶解1_艺及分子链参数的研究、多糖的凝胶排阻色谱分析、酶解过程色谱分析、酶解速率分析与动力学建模、pH调控酶解及KGM酶解物成膜特性研究等多方面工

2、作，得到以下主要结论:酶解工艺及分子链参数的研究:确定了与过量沸水混合并加热的方法是一种有效且简便易行的灭酶方式;KGM溶液的MHS方程为【川一4.07x10-4MWo.vs3;KGM的特征比几为6.56，证明其分子链有较好柔顺性。多糖的凝胶排阻色谱分析:实验研究中所用SEC色谱柱的普适标定方程为1g[vp]h4==-0.7733K十14.277;其加宽效应的校正因子G为1.31;柔性高分子的洗脱体积随流动相流速增大而减小，随高分子试样浓度增大而增大:实验确定了1.OmL/min和0.05%为色谱操作时理想的流动相流

3、速和高分子试样浓度:KGb1酶解过程色谱分析:KGM在卜甘露聚糖酶的作用下，分子量快速h降，且分子量分布先变宽再逐渐变窄。进一步分析表明R--甘露聚糖酶催化水解KGM并非随机剪切，其可能原因包括:①酶在底物反应体系中的镶嵌式分布;②不均一的KGM分子序列结构与酶分子的选择性剪切;③酶剪切的多种途径;④酶与底物的结合模式。KGM酶解过程分子量变化模型:在酶活0.075U/mL条件F,KGM浓度分别为0.1一1.0%-0.01-0.1yo、低于0.01%时，酶解反应初始阶段的动力学行为分别为零级降解、介于零级和一级之间的

4、复合级降解、一级降解;较高浓度KGM济液的酶解可视为一种由零级和一级复合起来的反应，初期为零级降解，随着可剪切的糖普键浓度不断降低而逐渐变为一级降解。KGM的PH触发酶解:实验证明以pH值为简易调节开关可有效地实现对KGM的触发酶解，进一步分析触发酶解的原因可能为:pH由7调至4过程中发生等电点沉淀的酶维持了天然构象，在pH反调回7时重新溶解，并对KGM进行剪切。酶法改性KGM成膜特性研究:KGM及其水解物经直接涂抹、热碱处理、与黄原胶共混制备了三种不同理化性质的高分子膜，利用各种测试手段对膜进行性能测试，结果表明不

5、同水解度的KGM在三种成膜工艺中表现出各自独特的成膜性能关键词:魔芋葡甘聚糖R-甘露聚糖酶酶促水解凝胶排阻色谱动力学模型分子量分布pH触发膜ABSTRACTKonjacGlucomannan(KGM)andenzyme-modifiedKGMderivativeshavebeenusedextensivelyinmanyapplications,fromhydraulicfracturingfluidsinenhancedoil/gasproductiontofoodadditivesandgels,becauseo

6、ftheirabilitytomodulatetheologicalpropertiesandfunctions.Inthisthesis,operatingparametersofhydrolysis,molecularchainparametersofKGM,sizeexclusionchromatography(SEC)ofwater-solublepolysaccharides,processanalysis,mathematicalmodeling,pH-triggeredenzymaticdegradat

7、ionandformationofmembranesbyenzyme-modifiedKGMderivativeshavebeenintegratedappliedtosystemicallyinvestigateenzymaticdegradationofKGMbyp-mannanasefromtheviewpointoftheory,experimentandapplication.Themainconclusionsinthisthesisaredrawnasfollowing.Operatingparamet

8、ersofhydrolysisandmolecularchainparametersofKGM:Theenzymewasdeactivatedbyboiledwater.EnzymatichydrolyzedKGMsamplesbadaMark-Houwink-Sakurada(MHS)relationshipofM=4}07-10},W=,"