试析真菌细胞壁结构性多糖的制备及应用研究

《试析真菌细胞壁结构性多糖的制备及应用研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、浙江大学博士学位论文真菌细胞壁结构性多糖的制备及应用研究姓名：孟琴申请学位级别：博士专业：化学工程指导教师：吕德伟1999.11.1塑翌查堂竺生兰垡堡苎——．论文摘要，／【根据文献中有关真菌细胞壁及氨基多糖研究基础，我们认为真菌细胞壁结构性多糖尤其是以壳聚糖一几丁质复合物为主的米根霉胞壁结构性多糖既有丰富的自由氨基又具有天然的多孔网状结构，应兼有壳聚糖的强吸附性以及几丁质的强操作稳定性，它将是性能优良的吸附剂，并且当加大分子链上电荷密度时还能具有良好的絮凝性能。因此，我们提出真菌细胞壁结构性多糖的制备及其应用研究。l—／，我们首先进行真菌细

2、胞壁结构性多糖的制各研究，确定合适的菌丝原料性质及最优的制备工艺条件，并表征该细胞壁结构性多糖的趁丝缱丝。然后，真菌细胞壁结构性多糖作为吸附载体进行植物细胞和细菌的固定化研究，探索该材料对生物体系的吸附固定化性能及其固定化方式对产物代谢及内扩散传质的影响。最后，进行吸附和絮凝方面的应用研究，即仿效壳聚糖和几丁质开展环境生物技术领域中的应用，除此，还将纤维素的交联或接枝方法引入到真菌细胞壁结构性多糖化学改性上，以改善机械强度或絮凝性能。本论文按应用领域分成上下两篇，各篇中又按各章来阐述具体研究内容。上篇。真菌胞壁结构性多糖的制备及其在生物固定

3、化中的应用，研究内容有真菌胞壁结构性多糖制各、植物细胞和细菌的吸附固定化及其内扩散传质．广f一、细胞壁结构性多糖的制备研究、通过真菌细胞壁结构性多糖的原料性质、制备工艺以及物化性质表征等研究，充分掌握真菌细胞壁结构性多糖的优化制备及其物化性质。菌丝体原料性质非常关键，如真菌菌株和菌龄等。接合菌纲，如米根霉和犁头霉等，其胞壁主要含壳聚糖和几丁质，以该类菌丝体为原料制备得到的胞壁结构性多糖含更多氨基并呈更多的正表面电势。培养时间(菌龄)应以对数生长期内为好。制备工艺中，破碎时间和碱沈浓度是非常重要的工艺条件，8分钟的高能破碎和1N的碱洗浓度可充

4、分去除胞壁上的杂质，使制备得到的胞壁结构性多糖具有清晰的空间网状结构和高的氨基含量及正表面电势(中性环境下有+35mv)。除此，米根霉胞壁结构性多糖的红外吸收光谱分析表明：壳浙江人学}mI‘学位论文聚糖的自由氨基存在于1594．59cm’1吸收峰处，并与其它基团(如OH、CH，、C．O．C和卢(1—4)糖苷键等)共同组成胞壁结构性多糖骨架，该骨架以几丁质和壳聚糖复合物为主。正是因为该细胞壁结构性多糖有丰富的氨基和多孔的网状结构，我们推断米根霉胞壁结构性多糖兼有壳聚糖的强吸附性和几丁质的操作稳定性，当复合分子链电荷密度增加时还能产生絮凝性。二

5、、米根霉胞壁结构性多糖用于吸附固定化紫草细胞以米根霉胞壁结构性多糖为载体进行紫草细胞的吸附固定化研究。吸附固定化紫草细胞的制备研究表明：载体的高氨基量及多孔网状结构有利于吸附固定化：合理的环境(较低溶液pH、高的温度以及高浓度细胞)也能促进细胞的吸附，使细胞负载量高达129细胞／g载体：制备得到的固定化细胞具有耐稀酸稀碱和溶液剪切力的操作稳定性。针对吸附固定化植物细胞的高吸附容量以及强操作稳定性，提出了多种作用并存的吸附固定化机理，包括静电吸附、常规表面吸附、粘结架桥以及截留包埋等。固定化细胞的动力学培养研究表明：正如悬浮培养一样，太少的固

6、定化细胞接种量(为悬浮培养的1／3)不利于细胞的正常次生代谢。正常接种量时，固定化细胞虽处于生长抑制状态，其紫草宁产率达1．49／1，高出悬浮培养结果的46．6％。分析紫草宁高表达行为，发现载体本身使细胞紫草宁产率提高8．3％，并且能使胞内产物的外泌能力提高2．8％，但更重要的原因是吸附固定化提供了良好的组织化状态和可能的良好传质。三、米根霉胞壁结构性多糖用于吸附固定化铜绿假单胞杆菌以米根霉胞壁结构性多糖为吸附载体，进行了铜绿假单胞杆菌吸附固定化研究。铜绿假单胞杆菌的吸附固定化制备研究表明：细菌吸附的最适pH位于5．0，溶液表面张力越小就越

7、有利于细菌吸附固定化。例如，随着溶液表面张力从72．8erg／cm2(即dyn／cm)变化到64．Oerg／cm2，其细菌吸附率也从38．6％提高至60．O％。。另一种直接采用铜绿假单胞杆菌发酵液进行吸附固定化，由于存在10％一l5％的表面活性剂一鼠李糖脂，其细菌吸附率就己高达77．57％，但添加DMS0继续降低表面张力后，细菌吸附率并无明显提高。根据细菌吸附规律，认为降低表面自由能(热力学因素)和静电作用是吸附II浙江大学博L学位论文的两个重要机理。对吸附固定化细菌进行培养，发现吸附固定化培养方式不利于鼠李糖脂生产，但经多代培养以后，该现

8、状有所改善。分析其低产物表达原因，认为这是由很差的细菌适应性造成的。四、吸附固定化细胞内扩散传质研究分别以葡萄糖、蔗糖和蛋白质为溶质进行固定化紫草细胞和固定化铜绿假单胞杆菌的内扩