香菇多糖、黄原胶、结冷胶

主要内容香菇多糖的结构香菇多糖的性质香菇多糖的制备方法香菇多糖的应用当前第1页\共有63页\编于星期四\14点。

当前第2页\共有63页\编于星期四\14点香菇多糖的结构香菇多糖是从优质香菇子实体中提取的有效活性成分。香菇多糖的一级结构具有β-D（1→3）连接的吡喃葡聚糖主链，在主链中葡萄糖的C6位上含有支点（每5个D-葡萄糖有2个支点），其侧链是由β-D(1→6)键和β-D(1→3)键相连的葡萄糖聚合体组成，在侧链上也含有少数内部β-D(1→6)键。结构呈梳状结构.当前第3页\共有63页\编于星期四\14点香菇多糖的一级分子结构当前第4页\共有63页\编于星期四\14点香菇多糖的结构天然香菇多糖的二级结构是β-三股绳状螺旋型，但加入尿素或二甲亚砜后或在不同浓度NaOH溶液下立体构型转变为单绳螺旋结构.主链和侧链是单一螺旋有序构象，胶体结构的结合区域会形成多螺旋构象；由D-葡萄糖、D-半乳糖、D-甘露糖、L-阿拉伯糖、D-木糖等组成。当前第5页\共有63页\编于星期四\14点香菇多糖的性质

香菇多糖为白色或棕黄色粉末状固体对光和热稳定,具吸湿性,相对湿度为92.5%无甜味和还原性，相对分子质量较大部分能溶于水,在水中的溶解度随分子质量增大而降低,水中最大溶解度为3mg/mL水溶液为中性,不溶于甲醇、正丁醇、已醇、丙酮等有机溶剂。当前第6页\共有63页\编于星期四\14点香菇多糖的性质带有硫酸根或乙酰基基团的香菇多糖，其水溶性大大提高。香菇多糖能溶解于浓度为0.5M的NaOH溶液中，溶解度可达50~100mg/mL。在不同的NaOH中具有不同的旋光度。香菇多糖在0.5MNaOH溶液中的极限粘度为0.6~1.3（c=g·100mL-1Molish反应呈阳性，茚三酮反应呈阴性等。当前第7页\共有63页\编于星期四\14点香菇多糖的制备

一、

香菇的预处理↓二、香菇多糖的提取↓三、香菇多糖的脱色处理↓四、香菇多糖中粗蛋白的去除↓五、香菇多糖的分离纯化及纯度鉴定

当前第8页\共有63页\编于星期四\14点香菇多糖的制备一、香菇的预处理一般用于多糖提取的香菇子实体通常是干品,将无霉变和虫蛀的优质香菇子实体置于60℃左右的条件下干燥,以利于粉碎，粉碎后过20～80目筛。由于香菇的脂肪含量约为干重的2%～4%,因此一般不考虑脂肪对香菇提取的影响,但也有研究采用石油醚、乙醇等除去原料中的脂肪成分。当前第9页\共有63页\编于星期四\14点香菇多糖的制备方法二、香菇多糖的提取香菇多糖一般采用不同温度的水或稀碱溶液提取。在其浸提参数中,温度是影响多糖提取的主要因素。香菇多糖的提取方法有：热水浸提法、稀酸（碱）浸提法、酶解法、超声波提取法、微波提取法。当前第10页\共有63页\编于星期四\14点香菇多糖的制备方法提取方法浸提法是提取香菇多糖最常用的方法，热水浸提法香菇粉→加蒸馏水→90℃水浴提取→静置→过滤→滤液浓缩→加入乙醇→充分混匀→静置→离心→取上清浓缩→加入甲醇→静置→离心→得沉淀→加甲醇、乙醚洗涤后→自然风干→得粗香菇多糖→称重热水浸提法是目前工业生产提取的主要手段，但工艺提取时间长。提取效率不高"。当前第11页\共有63页\编于星期四\14点香菇多糖的制备方法稀酸（碱）提取法由于酸对多糖的糖苷键有破坏作用,故一般采用稀碱作为浸提剂。碱浸提通常采用NaOH作为浸提液。从稀酸、碱液法提取易造成香菇多糖水解，碱可以通过破坏细胞壁而使酸性多糖溶出，但所提取出来的多糖成分比较复杂，提取过程部分多糖会发生水解导致多糖活性结构遭到破坏，降低了多糖的提取率。这种方法应用较少。当前第12页\共有63页\编于星期四\14点香菇多糖的制备方法酶解法是一些生物或者物理的辅助方法酶提取法的原理是利用蛋白酶对细胞壁的降解作用，减小细胞壁对多糖溶出的阻碍，从而提高多糖提取率。采用的酶制剂可以是单酶，也可以是多种蛋白酶（果胶酶、中性蛋白酶和纤维素酶）按照一定比例混合的复合酶。该法具有得率高、条件温和等优点，但由于蛋白酶制剂的价格比较高，会增加提取工艺成本，不利于大规模生产应用当前第13页\共有63页\编于星期四\14点香菇多糖的制备方法超声提取法是利用超声波产生强烈振动，破坏香菇多糖细胞壁，加速多糖释放.可以缩短提取时间，降低提取液的黏度，提高提取效率"。但超声功率过大会引起多糖分子的降解，导致多糖性质发生变化。超声提取法具有能耗低、时间短、效率高等特点，近年来被广泛应用于实验室的植物多糖提取，对于超声提取的研究也比较多。当前第14页\共有63页\编于星期四\14点香菇多糖的制备方法微波提取法微波提取时水分吸收微波能，使得细胞内的温度上升，从内向外对香菇进行加热，同时液态水的气化产生的压力瞬加穿透香菇，破坏香菇的细胞壁，香菇中的多糖成分就从细胞中溶出来。微波提取法与传统加热技术相比具有节能高效、均匀性好、易于控制等，此方法有重现性好、操作性强、热效率高等优点。微波法被广泛应用于食品领域当前第15页\共有63页\编于星期四\14点三、香菇多糖的脱色处理提取的香菇多糖溶液,一般含有较深的颜色,色素的存在影响纯度和理论研究,因此要尽量去除。常用的脱色方法有H2O2、活性炭法和离子交换树脂法。多糖脱色是多糖纯化的一个关键工艺,主要采用活性炭吸附脱色,该方法脱色效果一般,活性炭对多糖的吸附严重。H202虽然脱色效果不错,但存在着多糖降解的问题,这很可能影响多糖的生物活性。离子交换树脂通常使用DEAE纤维素柱,由于DEAE纤维素价格昂贵,一般只能在理论研究中提取高纯度多糖使用,在工业化生产中不能得以应用。当前第16页\共有63页\编于星期四\14点四、香菇多糖中粗蛋白的去除经乙醇沉淀后的粗多糖中蛋白质的含量较高,常用Sevag法脱除蛋白,。将多糖水溶液1/5体积加入氯仿,随之再加入氯仿体积1/5的正丁醇。混合物剧烈振摇20min,离心,倾出上层清液,除去中间层变性蛋白和下层氯仿。将Sevag法结合酶法去蛋白效率可提高68%,且可以节省大量的试剂和时间当前第17页\共有63页\编于星期四\14点五、香菇多糖的分离纯化及纯度鉴定

多糖的分离纯化及纯度鉴定是进一步研究多糖的必要步骤,纯化的过程一般先用有机溶剂如乙醇等进行反复洗涤沉淀，除去醇溶的部分杂质;纯化后得到的多糖分子量分布很宽，需要进行分级来得到一定分子量范围的具有较强生物活性的多糖"常用的纯化方法有:分级沉淀法、柱层析法、超滤法等。当前第18页\共有63页\编于星期四\14点分级沉淀法分级沉淀法是利用多糖溶解度的分子量依赖性进行分离的,常采用的沉淀剂有甲醇、乙醇等。脱完蛋白后的1%香菇多糖溶液加入0.5倍的甲醇醇析后,上清液再继续滴加甲醇至1倍体积,得到两种不同的多糖级分但这种方法适宜分离各种溶解度相差较大的多糖。工业用的主要是分级沉淀法，但是操作繁琐，效率不高当前第19页\共有63页\编于星期四\14点凝胶色谱法是以不同浓度的盐溶液和缓冲溶液作为洗脱剂,使不同大小的多糖分子得到分离纯化。常用的凝胶有葡聚糖凝胶(Sephadex)和琼脂糖凝(Sepharose),它是一种分辨率低、载样量少的分离技术,但方法简单、快速。凝胶柱层析通常是应用于理论研究中制备高纯多糖,凝胶价格非常昂贵,且处理量很小,不适合工业化生产中多糖的纯化当前第20页\共有63页\编于星期四\14点离子交换色谱是通过载体表面带电基团与样品离子和淋洗离子进行可逆交换、离子偶极作用和离子吸附,来实现色谱分离。不同多糖尤其是多糖与蛋白质结合在一起的复合多糖,在一定pH条件下所带电荷不同,根据各多糖上电荷的差异来达到分离目的。离子交换柱层析法因为造价昂贵，多在实验室研究用。当前第21页\共有63页\编于星期四\14点超滤法利用超滤膜两侧的压力使得不同分子量的分子选择性的透过，快速简便的将不同分子量的多糖截留下来，从而达到分离纯化的目的.超滤法操作简便，。研究表明超滤法分离纯化香菇多糖具有较高的回收率，超滤分离法处理量大，设备简单，操作方便，分离效率较高，近年来研究较多，是较理想的工业生产的替代方法。当前第22页\共有63页\编于星期四\14点香菇多糖的应用香菇多糖在医药领域的应用香菇多糖在治疗胃癌、结肠癌、肺癌等方面具有良好疗效。作为免疫辅助药物，香菇多糖主要用来抑制肿瘤的发生、发展与转移，提高肿瘤对化疗药物的敏感性，改善患者的身体状况，延长其寿命。当前第23页\共有63页\编于星期四\14点当前第24页\共有63页\编于星期四\14点香菇多糖与化疗剂联合使用，有减毒、增效的作用。化疗药物对正常细胞也具有杀伤作用、产生毒副作用。常引起肿瘤细胞的耐药性、成为难治性癌症、影响疗效，化疗过程中服用香菇多糖，可以增强化疗的疗效、并减轻化疗的毒性作用，同时，化疗过程中患者的白细胞下降的发生率、胃肠毒性、肝功能损害及呕吐的发生明显降低。这充分说明了香菇多糖与化疗并用可以增效、减毒，并增强患者机体的免疫功能。香菇多糖配合其他药物治疗慢性乙型肝炎，可提高乙肝病毒标志物的转阴作用，减少抗病毒药物的副作用。此外，香菇多糖可用于治疗结核杆菌感染。当前第25页\共有63页\编于星期四\14点香菇多糖在保健食品领域的应用香菇多糖是一种特殊的生物活性物质，是一种生物反应增强剂和调节剂，它能增强体液免疫和细胞免疫功能。香菇多糖的抗病毒作用机制可能在于其提高感染细胞免疫力，增强细胞膜的稳定性，抑制细胞病变，促进细胞修复等功能。同时，香菇多糖还具有抗逆转录病毒活性，因此，香菇多糖是一种有待开发的抗流感的保健食品。当前第26页\共有63页\编于星期四\14点黄原胶当前第27页\共有63页\编于星期四\14点主要内容黄原胶的来源及结构黄原胶的性质黄原胶的凝胶机理黄原胶的制备方法黄原胶的应用当前第28页\共有63页\编于星期四\14点当前第29页\共有63页\编于星期四\14点黄原胶的来源及结构黄原胶又称汉生胶，是由野油菜黄单胞杆菌分泌的一种胞外酸性多糖。它是由野油菜黄单胞菌以碳水化合物为主要底物发酵而成的一种高粘水溶性生物聚合物。美国60年代末开始应用的一种功能性水溶胶。CPKelco成为第一个采用发酵法将黄原胶商业化生产的公司,1969年黄原胶正式被美国FDA批为食品添加剂。当前第30页\共有63页\编于星期四\14点黄原胶的结构黄原胶是由D-葡萄糖、D-甘露糖、D-葡萄糖醛酸、乙酸和丙酮酸组成的“五糖重复单元”的结构聚合体。主链由β-1,4键连接，侧链由D-甘露糖和D-葡萄糖醛酸交替连接，分子比例为2:1。一级结构中主链与纤维素相同,即由以β-1,4糖苷键相连的葡萄糖构成,三个相连的单糖组成其侧链:甘露糖→葡萄糖→甘露糖。与主链相连的甘露糖通常由乙酰基修饰,侧链末端的甘露糖与丙酮酸发生缩醛反应从而被修饰,而中间的葡萄糖则被氧化为葡萄糖醛酸,当前第31页\共有63页\编于星期四\14点黄原胶的分子结构图纤维素黄原胶当前第32页\共有63页\编于星期四\14点黄原胶的结构黄原胶的二级结构——黄原胶分子间靠氢键作用而形成规则的螺旋结构。黄原胶的三级结构——双螺旋结构之间依靠微弱的作用力而形成网状立体结构当前第33页\共有63页\编于星期四\14点黄原胶的性质水溶性极易溶于冷水和热水中粘稠性0.9％的黄原胶粘稠度8600Pa.s流变性假塑性热稳定性10℃~80℃粘度几乎不变耐酸碱性PH1~13粘度几乎不变兼容性能与酸、碱、盐表面活性、生物胶等互配酶解稳定性抗蛋白酶果胶酶淀粉酶纤维素酶等酶类当前第34页\共有63页\编于星期四\14点黄原胶的凝胶原理黄原胶生物大分子的聚集态结构:侧链与主链间通过氢键结合形成双螺旋结构,并以多重螺旋聚合体状态存在。黄原胶分子中带电荷的三糖侧链围绕主链骨架结构反向缠绕,形成类似棒状的刚性结构。当前第35页\共有63页\编于星期四\14点黄原胶的凝胶机理侧链葡萄糖醛酸基带负电荷,阳离子一般可先与其作用而不再作用于主链,故其粘稠水溶液具有良好的抗盐性能。随盐的浓度的增高,金属离子对黄原胶侧链结构的屏蔽作用会使其分子构象更加稳定,由于一定盐度的溶液具有耐温性,因而又提高了黄原胶水溶液的耐温性能。并且在适宜的pH值下,黄原胶分子能与高价金属离子发生凝胶化作用。当前第36页\共有63页\编于星期四\14点黄原胶的制备黄原胶的生产过程包括发酵和提取两部分。发酵：种子培养→种子扩大→发酵提取工艺包括：①发酵液处理②沉淀反应③过滤沉淀物并进行洗涤④干燥、粉碎、筛分、成品包装菌种一般选用甘蓝黑腐病黄单胞杆菌（野油菜黄单胞菌）当前第37页\共有63页\编于星期四\14点目前国外采用的生产工艺为:发酵罐为专用搅拌式反应器,目前也逐步改为气升式发酵罐,以减少能耗。后处理采用的是物理脱水与化学沉淀相结合办法。当前第38页\共有63页\编于星期四\14点黄原胶的制备国内生产黄原胶常用的工艺流程与国外相同,但发酵罐为标准型通用反应器。后处理采用的是乙醇沉淀法,酒精消耗量很大。其生产工艺流程如下:当前第39页\共有63页\编于星期四\14点黄原胶的应用黄原胶由于其独特的性质，因而在食品，石油、医药、日用化工等十几个领域有着广泛的应用。食品行业中的应用（1）作为耐酸、耐盐的增稠稳定剂,应用于各种果汁饮料、浓缩果汁、调味料(如酱油、蚝油、沙拉调味汁)的食品中。当前第40页\共有63页\编于星期四\14点（2）作为乳化剂用于各种蛋白质饮料、乳饮料等中,防止油水分层和提高蛋白质的稳定性,防止蛋白质沉淀,也可利用其乳化能力作为起泡剂和泡沫稳定剂,如用于啤酒制造等。（3）作为稳定的高粘度填充剂,可广泛应用于各类点心、面包、饼干、糖果等食品的加工,在不改变食品的传统风味的前提下,使食品具有更优越的保形性,更长的保质期,更良好的口感,有利于这些食品多样化和工业化规模生产。当前第41页\共有63页\编于星期四\14点（4）作为乳化稳定剂应用于冷冻食品,在冰淇淋、雪糕中。（5）黄原胶可广泛应用于各种肉制品的加工,可明显提高制品的嫩度、色泽和风味,还可以提高肉制品的持水性,从而提高出品率。（6）黄原胶可广泛应用于水果、蔬菜的保鲜加工处理,可防止果蔬失水、褐变等现象的发生,从而延长产品保质期。当前第42页\共有63页\编于星期四\14点黄原胶在石油工业应用黄原胶在增黏、增稠、抗盐、抗污染能力等方面远比其他聚合物强,尤其在海洋、海滩、高卤层和永冻土层钻井中用于泥浆处理、完井液和三次采油等方面效果显著,对加快钻井速度、防止油井坍塌、保护油气田、防止井喷和大幅度提高采油率等方面都有明显的作用当前第43页\共有63页\编于星期四\14点黄原胶在陶瓷和搪瓷工业中的应用黄原胶在低浓度时的流变性能能使瓷釉中的不可溶成分较长期地悬浮,与瓷釉成分互溶,可防止粉碎性瓷釉成分的成团,并缩短研磨时间。同时也可控制干燥时间,降低炉温,并相应减少斑点等缺陷,大大改进陶瓷加工工艺,提高产品质量。当前第44页\共有63页\编于星期四\14点结冷胶当前第45页\共有63页\编于星期四\14点主要内容一、结冷胶的来源及结构二、结冷胶的类型三、结冷胶的性质四、结冷胶的凝胶原理五、结冷胶的制备方法六、结冷胶的应用当前第46页\共有63页\编于星期四\14点结冷胶的来源及结构

结冷胶（gellangum）是美国Kelco公司继黄原胶之后开发的又一新型微生物胞外多糖，是由伊乐藻假单胞杆菌所产生的，其凝胶性能比黄原胶更为优越。当前第47页\共有63页\编于星期四\14点当前第48页\共有63页\编于星期四\14点结冷胶的来源及结构

结冷胶分子的基本结构是一条主链,由重复的四糖单元：D一葡萄糖、D一葡萄糖醛酸、D一葡萄糖及L一鼠李糖构成。在这种多糖的天然形式中,每单位约有1.5个O-酰基基团,其中每单位有1个O-甘油酰取代基,每隔一个单位有1个O-乙酰取代基。

当前第49页\共有63页\编于星期四\14点结冷胶的类型

结冷胶分为天然结冷胶（又称高酰基结冷胶）和低酰基结冷胶两种。天然结冷胶的分子主链是由重复的四糖单元组成，依次为D-葡萄糖、D-葡糖醛酸、D-葡萄糖及L-鼠李糖，其中每个单元的β(1→3)-D-葡萄糖2位有1个O-甘油酰取代基，6位每隔一个单位连有1个O-乙酰基。经热碱处理，天然结冷胶分子上的酰基可部分或全部脱除成为低酰基结冷胶。当前第50页\共有63页\编于星期四\14点结冷胶的类型高酰基结冷胶形成的凝胶具有软弹性，而低酰基结冷胶形成的凝胶则具有硬脆性。由于低酰基结冷胶性质更加稳定，因此通常说的结冷胶一般是指低酰基结冷胶。当前第51页\共有63页\编于星期四\14点结冷胶的结构当前第52页\共有63页\编于星期四\14点结冷胶的性质干粉呈米黄色，无特殊的滋味和气味，约150℃不经溶化而分解。耐热、耐酸性能良好，对酶的稳定性亦高。不溶于非极性有机溶剂而溶于水。在一价或多价离子存在时经加热和冷却形成凝胶加热和低pH条件下非常稳定,不易酶解当前第53页\共有63页\编于星期四\14点当前第54页\共有63页\编于星期四\14点结冷胶的凝胶原理结冷胶溶液在高温时，分子呈分散的无规则线团状，随着温度的降低，相邻的分子会相互缠绕形成双螺旋二聚体，继续降低温度，溶液中无规则分散的双螺旋长链间会以反向平行的方式聚集成分子束，未形成分子束的双螺旋长链，会与分子束交叉连接形成三维网状结构，从而产生胶凝作用。当前第55页\共有63页\编于星期四\14点结冷胶的凝胶作用原理例如：在单价阳离子如K+存在的条件下，溶液中结冷胶原来无规分散的双螺旋二聚体长链间会形成一对对局部近乎反平行的方式重新排列，通过彼此间“羧基-K+-水-K+-羧基”的链桥作用链接在一起而形成凝胶。当前第56页\共有63页\编于星期四\14点结冷胶的制备方法当前第57页\共有63页\编于星期四\14点结冷胶的制备方法

结冷胶的发酵生产是在含有碳水化合物为碳源,磷酸盐、有机和无机氮源的微量元素的介质中,在通风、搅拌条件下进行的，菌株用好氧的格兰氏阴性菌—少动鞘脂单胞菌菌种培育最适初始pH为7.0,最佳培养温度为30~31℃,若温度下降到28℃以下或升高到33℃以上时,结冷胶的产量比最适温度下的产量大约降低50%,实验室培育发现,制备结冷胶菌种的最佳种龄为16h,接种量为10%。当前第58页\共有63页\编于星期四\14点结冷胶应用

结冷胶作为新型的微生物多糖，由于多种优良功能，已广泛用于食品、化妆品、医药、洗涤剂、陶瓷等