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1、功能性低聚糖分离纯化方法功能性低聚糖分离纯化方法 功能性低聚糖：一般是以淀粉或蔗功能性低聚糖：一般是以淀粉或蔗糖为原料利用糖为原料利用糖苷酶糖苷酶的糖基转移作的糖基转移作用进行的用进行的.有副产物有副产物,在很大程度上降低了功能在很大程度上降低了功能性低聚糖的生理功能性低聚糖的生理功能 色谱柱分离法色谱柱分离法1 色谱柱分离法是基于混合物中各组分与色谱柱分离法是基于混合物中各组分与色谱柱的填料间结合力强弱的差异色谱柱的填料间结合力强弱的差异,分离分离的技术的技术 适用于分离糖类的色谱柱填料有铝矾土、适用于分离糖类的色谱柱填料有铝矾土、碱式铝矾土、硅胶、石英砂、海砂、沸碱式铝矾土、硅胶、石英砂、
2、海砂、沸石、活性炭、离子交换树脂等石、活性炭、离子交换树脂等 色谱柱分离法色谱柱分离法-离子交换树脂法离子交换树脂法 利用离子交换树脂经改性或改良后其功能基团与糖利用离子交换树脂经改性或改良后其功能基团与糖类形成的络合物或衍生物的强度不同类形成的络合物或衍生物的强度不同硫酸盐、亚硫酸盐、酸式亚硫酸盐、碳酸盐等结构硫酸盐、亚硫酸盐、酸式亚硫酸盐、碳酸盐等结构的阴离子交换树脂和钙、锶、银、联铵盐等结构的的阴离子交换树脂和钙、锶、银、联铵盐等结构的阳离子交换树脂阳离子交换树脂(磺酸盐型磺酸盐型)可用于分离糖类混合物可用于分离糖类混合物.其中钙型磺酸树脂已成功用于工业化分离果糖和葡其中钙型磺酸树脂已成
3、功用于工业化分离果糖和葡萄糖、木糖醇和山梨糖醇等萄糖、木糖醇和山梨糖醇等.离子交换树脂法离子交换树脂法-影响因素影响因素(1)树脂特性树脂特性 2)色谱柱的高径比及总长度色谱柱的高径比及总长度(3)分离糖类混合物的组成分离糖类混合物的组成(4)给料浓度给料浓度 (5)给料流量给料流量(6)分离温度分离温度;(7)溶剂种类溶剂种类;(8)连续操作或分批操作连续操作或分批操作膜分离法膜分离法 1 膜分离过程的实质是物质透过或被截留于膜膜分离过程的实质是物质透过或被截留于膜的过程的过程,近似于筛分过程近似于筛分过程,依据滤膜孔径的大依据滤膜孔径的大小而达到物质分离的目的小而达到物质分离的目的按分离粒
4、子或分子大小可将膜分离法分为按分离粒子或分子大小可将膜分离法分为:反渗透、透析、电渗析、纳膜过滤、超滤、反渗透、透析、电渗析、纳膜过滤、超滤、微滤等微滤等 6种种 膜分离法膜分离法 2反渗透又称逆渗透反渗透又称逆渗透,是一种以压力差为推是一种以压力差为推动力动力,从溶液中分离出溶剂和小分子物质从溶液中分离出溶剂和小分子物质的膜分离操作的膜分离操作.由于一般被分离糖液的浓度较高由于一般被分离糖液的浓度较高,要求连要求连续柱膜的长度而使分离过程变得不经济续柱膜的长度而使分离过程变得不经济 膜分离法膜分离法3在果糖和葡萄糖的分离中在果糖和葡萄糖的分离中,可通过向料液中可通过向料液中加入加入NaCl、
5、Na2CO3或或NaHSO3加以改善加以改善.这些盐类只能和葡萄糖形成络合物而不能这些盐类只能和葡萄糖形成络合物而不能和果糖形成络合物和果糖形成络合物,易分离易分离.由于反渗透在分离过程完成的同时由于反渗透在分离过程完成的同时,也将料也将料液进行了浓缩液进行了浓缩,节约了后续浓缩工艺的费用节约了后续浓缩工艺的费用 纳膜分离法纳膜分离法 4纳纳膜膜过过滤滤也也是是一一种种以以压压力力差差为为推推动动力力,介介于于超超滤滤和和反反渗渗透透之之间间,从从溶溶液液中中分分离离出出 30 0 1 0 0 0小相对分子质量物质的膜分离过程小相对分子质量物质的膜分离过程.从从纳纳膜膜过过滤滤分分离离物物质质
6、的的分分子子量量范范围围来来看看,选选择择不不同同孔孔径径的的纳纳滤滤膜膜,可可将将单单糖糖、二二糖糖、三三糖以至五糖以上组分依次分开糖以至五糖以上组分依次分开纳膜分离法纳膜分离法5.和和反反渗渗透透一一样样,纳纳膜膜过过滤滤也也有有分分离离、浓浓缩缩一一步完成的优点步完成的优点,由由于于制制膜膜技技术术的的限限制制,纳纳滤滤膜膜的的截截留留孔孔径径不不是是绝绝对对的的,而而是是一一个个范范围围的的平平均均值值,因因此此要要达达到到较较高高的的分分离离度度往往往往需需要要较较长长的的柱柱膜膜长长度度除除相相对对分分子子质质量量大大小小差差异异外外,若若能能增增加加截截留留组组分分和和透透过过组
7、组分分对对膜膜渗渗透透率率的的差差异异,纳纳膜膜过过滤用于分离功能低聚糖将是可行的滤用于分离功能低聚糖将是可行的.酶法酶法 该该法法的的原原理理是是利利用用酶酶制制剂剂将将低低聚聚糖糖混混合合物物中中的某一或某些组分专一性地除去的某一或某些组分专一性地除去.可可以以用用葡葡萄萄糖糖氧氧化化酶酶或或葡葡萄萄糖糖氧氧化化酶酶和和过过氧氧化化物物酶酶将将低低聚聚糖糖混混合合物物中中的的葡葡萄萄糖糖氧氧化化为为葡葡萄萄糖糖酸酸,然然后后以以葡葡萄萄糖糖酸酸钙钙沉沉淀淀法法或或离离子子交交换换树脂法都可很容易地将葡萄糖酸除去树脂法都可很容易地将葡萄糖酸除去.微生物发酵法微生物发酵法 利利用用多多数数功功
8、能能性性低低聚聚糖糖的的难难发发酵酵性性,选选择择适适当的微生物将非功能性低聚糖成分发酵除去当的微生物将非功能性低聚糖成分发酵除去酿酿酒酒酵酵母母(Saccharomycescerevisiae)可可以以将将功功能能性性低低聚聚糖糖混混合合物物中中的的葡葡萄萄糖糖选选择择性性地地发酵为酒精而除去发酵为酒精而除去.微生物发酵法微生物发酵法国外在这一方面已取得突破性进展国外在这一方面已取得突破性进展 国外学者曾利用该法将果糖提纯到国外学者曾利用该法将果糖提纯到 1 0 0%,异麦芽糖提纯到异麦芽糖提纯到96.5%.投资小、成本相对低廉投资小、成本相对低廉 开发功能性低聚糖的生物分离方法大有前途开发
9、功能性低聚糖的生物分离方法大有前途木低聚糖的分离提纯木低聚糖的分离提纯 1(1)采采用用聚聚丙丙烯烯酰酰胺胺凝凝胶胶柱柱分分离离木木低低聚聚糖糖时时,柱柱的的长长短短应应由由分分离离效效果果来来决决定定。柱柱越越长长,分分辨辨力力越越高高,但但又又要要保保证证流动相有一合适的流速。流动相有一合适的流速。木低聚糖的分离提纯木低聚糖的分离提纯 2(2)利利用用聚聚丙丙烯烯酰酰胺胺凝凝胶胶柱柱(Bio-Gel P-4)能能将将木木低低聚聚糖糖混混合合样样品品较较好好地分离开来地分离开来当当采采用用以以下下分分离离条条件件时时可可以以得得到到木木二二糖糖至至木木四四糖糖的的单单一一组组分分。分分离离条
10、条件件为为:柱柱长长 3.0120 cm,去去离离子子水水为流动相为流动相,流速流速 25ml/h,柱温柱温 50。木低聚糖的分离提纯木低聚糖的分离提纯3(3)实实验验证证明明,通通过过 DNS还还原原糖糖浓浓度度的的测定测定,可以初步判断低聚糖的分离效果可以初步判断低聚糖的分离效果在在无无高高效效液液相相设设备备的的条条件件下下不不失失为为一一种简单、快速和经济的分析方法种简单、快速和经济的分析方法采用蒸汽爆破技术制备木低聚糖采用蒸汽爆破技术制备木低聚糖利利用用蒸蒸汽汽爆爆破破技技术术制制备备木木低低聚聚糖糖,优优点点是是成成本本低、简便、易操作低、简便、易操作,缺点是汽爆液的成分十分复杂缺
11、点是汽爆液的成分十分复杂加水可能有利于戊聚糖的溶出加水可能有利于戊聚糖的溶出,缓解其降解。缓解其降解。壳寡糖壳寡糖 由壳聚糖制备的双糖到十糖称为壳寡糖由壳聚糖制备的双糖到十糖称为壳寡糖 相对分子量低于相对分子量低于10000的壳聚糖具有许的壳聚糖具有许多优于高分子量壳聚糖的功能。比如具多优于高分子量壳聚糖的功能。比如具有生物活性的甲壳素和壳聚糖的有生物活性的甲壳素和壳聚糖的五糖至五糖至九糖，特别是六糖和九糖在抑制肿瘤九糖，特别是六糖和九糖在抑制肿瘤方方面有着令人鼓舞的作用。面有着令人鼓舞的作用。壳寡糖壳寡糖 壳寡糖是甲壳素壳寡糖是甲壳素(几丁质几丁质)类物质的高端衍生类物质的高端衍生物，是含有
12、氨基的低聚糖。物，是含有氨基的低聚糖。它是天然多糖中唯一带正电荷的小分子物它是天然多糖中唯一带正电荷的小分子物质，并具有稳定的三维结构，特殊的生理质，并具有稳定的三维结构，特殊的生理活性，是高效的功能性食品活性，是高效的功能性食品壳聚糖 甲甲 壳壳 素素自然界中仅次自然界中仅次于纤维素于纤维素,每每年年100亿吨亿吨壳聚糖壳聚糖存在存在蝇蛆壳（干蛆皮含有蝇蛆壳（干蛆皮含有30%54.8%30%54.8%的甲壳素）的甲壳素）蚕蛹壳（含有蚕蛹壳（含有33%44%33%44%的甲壳素）的甲壳素）柠檬酸发酵渣（发酵废渣主要是废菌丝体，柠檬酸发酵渣（发酵废渣主要是废菌丝体，含有含有20%22%20%22
13、%的甲壳素，成本低）的甲壳素，成本低）蝉蜕（产率约蝉蜕（产率约27.0%33.3%27.0%33.3%）甲壳素是以甲壳素是以 N-乙酰乙酰-2-胺基胺基-2-脱氧脱氧-D-葡葡萄糖萄糖 通过通过-(1,4)糖苷键联接而成的直链糖苷键联接而成的直链状多糖。状多糖。甲壳素和壳聚糖分子结构壳聚糖壳聚糖(chitosan)，也称甲壳胺，基本结，也称甲壳胺，基本结构单元是构单元是2-氨基葡萄糖，由氨基葡萄糖，由-(1,4)-糖苷键糖苷键联接而成。由甲壳素经联接而成。由甲壳素经脱乙酰化脱乙酰化制得制得。壳聚糖的制备壳聚糖的制备壳寡糖的制备方法壳寡糖的制备方法酸水解法：壳聚糖在酸性溶液中不稳定，酸水解法：壳
14、聚糖在酸性溶液中不稳定，会发生长链的部分水解，即糖苷键的断裂，会发生长链的部分水解，即糖苷键的断裂，形成许多分子量大小不等的片段。形成许多分子量大小不等的片段。氧化法：过氧化氢氧化法最为常见，加入氧化法：过氧化氢氧化法最为常见，加入H2O2进行降解反应。进行降解反应。酶解法：利用专一性或非专一性酶对甲壳酶解法：利用专一性或非专一性酶对甲壳素或壳聚糖进行降解。素或壳聚糖进行降解。壳寡糖与健康壳寡糖与健康壳寡糖带正电荷，拥有自杀性保卫特性，壳寡糖带正电荷，拥有自杀性保卫特性，一旦碰到病原体或毒素等有害物质就会吸一旦碰到病原体或毒素等有害物质就会吸附、脱离、代谢。附、脱离、代谢。现代疾病才大量出现，
15、且无法根治，其根现代疾病才大量出现，且无法根治，其根本原因属于壳寡糖的严重缺失又得不到及本原因属于壳寡糖的严重缺失又得不到及时补充所致！时补充所致！壳寡糖与人体细胞有生物相容性壳寡糖与人体细胞有生物相容性 葡萄糖胺是构成人体细胞的重要物质葡萄糖胺是构成人体细胞的重要物质-“透明质酸透明质酸”的基本单位，对细胞具有的基本单位，对细胞具有诱导和修复作用，一般情况下人体不会诱导和修复作用，一般情况下人体不会产生排斥反应，还可促使细胞活化。产生排斥反应，还可促使细胞活化。增强人体免疫调节功能增强人体免疫调节功能壳寡糖进入人体后，形成阳离子基团，与壳寡糖进入人体后，形成阳离子基团，与人体细胞有亲和性，能够通过细胞免疫、人体细胞有亲和性，能够通过细胞免疫、体液免疫和非特异性免疫等多条途径全面体液免疫和非特异性免疫等多条途径全面提高人体免疫力。提高人体免疫力。壳寡糖可直接作用于人体中枢免疫器官造壳寡糖可直接作用于人体中枢免疫器官造血干细胞，使免疫细胞在分化过程中数量血干细胞，使免疫细胞在分化过程中数量增加、质量提高，从根本上调节人体的免增加、质量提高，从根本上调节人体的免疫功能。疫功能。氨糖氨糖硫酸降解甲壳素制得硫酸降解甲壳素制得盐酸氨基葡萄糖离子置盐酸氨基葡萄糖离子置换，再加硫酸反应制得换，再加硫酸反应制得
