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廣西多糖材料與改性培育基地
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代表性研究成果簡介
2017-12-21 16:51   審核人:

廣西多糖材料與改性重點實驗室培育基地(以下簡稱:重點實驗室)2016年獲立項建設,在多糖純化與表征、多糖材料化學改性及應用、多糖材料生物改性及應用等三個研究方向展開研究,取得了系列研究成果,主要有:

成果1:木薯淀粉化學與生物轉化修飾過程強化基礎研究

木薯淀粉中支鏈淀粉含量較高達80%左右,分子間氫鍵作用強,天然形成的木薯淀粉顆粒結晶度很高,這一原因造成在木薯淀粉進行化學和生物修飾時,修飾劑分子往往只能與木薯淀粉顆粒表面分子暴露的羥基進行反應,木薯淀粉顆粒內部的分子難以與修飾劑分子發生作用,造成修飾劑與木薯淀粉分子作用不均勻,產品的性能與質量難以控制等,制約了木薯淀粉的深加工利用。

該項成果系統研究了外加能場和溶劑介質對天然木薯淀粉分子聚集態的影響規律,建立了水和醇類溶劑介質中無機小分子通過外場能協同作用降低木薯淀粉顆粒結晶度方法,揭示了外加能場、溶劑介質以及兩者協同作用對木薯淀粉分子聚集態影響規律,獲得高反應活性木薯淀粉顆粒,解決了化學和生物方法修飾木薯淀粉分子官能團取代不均勻的問題。制備出高取代度的羥丙基淀粉,對木瓜蛋白酶和溶菌酶高選擇性吸附的磁性淀粉微球。揭示了木薯淀粉分子溶劑均相化體系固定化脂肪酶催化木薯淀粉分子酯化過程液—固界面調控機理,建立了酯化動力學模型。以天然松香酸、低品質非食用油脂作為?;w,脂肪酶催化下進行木薯淀粉的酯化改性,合成出新型木薯淀粉酯產物,揭示了松香淀粉酯的結構及性能關系,松香淀粉酯應用于致癌物苯并芘吸附作用。

8篇代表作在《Food Hydrocolloids》(一區,IF3.858)、《Journal of Molecular Catalysis B: Enzymatic》、《BioMed Research International》、《化工學報》、《林產化學與工業》、《食品科技》等國內外刊物上發表。項目發表相關論文29篇,其中SCI論文3篇,EI論文7篇,中文核心期刊論文18篇。申請發明專利4件,其中獲發明專利授權2件。論文被S Shoda、H Genccelep、N Karaki、H Uyama、B Chen、Y Wen等國內外專家引用和推廣。其中《Chemical Reviews》(2016, 116(4):2307-2413,IF:46.568)對酶促制備松香淀粉酯的評價是:松香酸是天然樹脂的主要成分,是一種很有用的聚合物改性試劑,利用脂肪酶直接催化松香酸及木薯淀粉原料成功合成了松香淀粉酯;8篇代表作被SCI他引35次,其中SCI一區4次。

本研究成果進一步認識了外場能量輸入與溶劑協同作用、木薯淀粉顆粒溶劑均相化等方法對木薯淀粉分子聚集態的影響規律,產物構效關系,從分子和介觀水平認識提高木薯淀粉顆粒及分子的反應活性機理,獲得提高強化木薯淀粉顆?;瘜W與生物修飾過程及制備新型淀粉功能材料和化學品生產技術途徑。

成果2:蔗渣纖維素純化及改性

甘蔗渣是制糖工業的主要副產品,廣西年約產生1300萬t甘蔗渣。甘蔗渣成分中纖維素 、半纖維素 約80%,是一種典型的天然多糖材料。目前甘蔗渣一部分用于造紙,大部分作為鍋爐燃料,利用率低。以蔗渣的高值化利用為導向,以甲酸為分離介質,對甘蔗渣中各組分進行清潔分離純化,用純化后的蔗渣纖維素以離子液體為溶劑制備纖維素微球,制備的纖維素微球球形圓整,95%的微球粒徑分布在40~200μm的區間范圍,可用于生物蛋白質的分離純化、酶或其他生物材料的載體。所使用的溶劑可循環使用,為天然植物纖維素的高值化利用提供了一各新的技術途徑。相關研究獲得國家自然科學基金、廣西科學基金等項目資助,發表學術論文8篇,《一種再生纖維素微球及其制備方法》、《甘蔗渣纖維素制備功能化再生纖維素膜的方法》等2項獲得國家發明專利授權。

成果3:生物轉化蔗糖合成葡聚糖(右旋糖酐)過程調控及應用

實現了固定化合成菌與降解菌協同調控合成不同分子量的α-葡聚糖。葡聚糖是蔗糖在特定的微生物作用下,將蔗糖分子中的葡萄糖單元轉化聚合而成,是一種典型的生物基功能材料,廣泛用于醫藥、化工、生物制劑、食品等行業。本實驗室在葡聚糖合成菌種選擇、合成條件優化、合成過程動力學、轉化菌的固定化,葡聚糖產物的表征等方面進行了深入研究,創新性實現了葡聚糖合成菌在水溶性高聚物介質中的培養、發展了菌株固定化方法,采用固定化轉化菌與葡聚降解菌協同作用實現對合成葡聚糖產物的分子量及結構調控。以蔗糖為原料,篩選出了一株α-葡聚糖合成菌和一株降解菌,初步實現分子水平上的降解過程和產物分子量調控,試制的產品通過廣西壯族自治區食品藥品檢驗所檢測符合國家相關標準。用葡聚糖對草酸脫羧酶進行了修飾,修飾率為93.2%,酶活回收率55.8 %,修飾的草酸脫羧酶穩定性顯著增強,具有預防和治療草酸鈣結石癥的應用前景。針對多糖生物轉化過程體系中粘性增加影響生物轉化中氧傳遞和基質傳遞過程的問題,與德國亞琛工業大學生物化工研究所合作,以模擬生物轉化粘度體系研究了對氧傳遞過程的影響,為開發新的合成葡聚糖技術提供了相關理論基礎,以及進一步拓展了葡聚糖的生物酶合成過程。相關研究成果在《Biotechnology and Bioengineering》(2013,IF=3.648)、Journal of Colloid and Interface Science(2015,IF=3.368)、中文核心期刊發表論文10篇,獲國家發明專利授權2件。研究成果在《Biotechnology and Bioengineering》、中文核心期刊發表論文8篇,《一種生物法制備中低分子量右旋糖酐的方法》獲國家發明專利授權。

成果4:產胞外多糖海洋微生物的分離鑒定及其多糖免疫學特性研究

從北海及欽州兩地采集的海泥及近海水樣中篩選出兩株產胞外多糖較多的細菌,通過16SrDNA鑒定,屬于Bacillus屬,BHc-09屬于Vibrio屬。通過發酵條件優化最終OLc-04菌胞外多糖產量達到0.4759mg/mL,BHc-09菌胞外多糖產量達到0.4917 mg/mL。對QLc-04和BHc-09所產胞外多糖的體外免疫學活性和抗腫瘤細胞生長活性進行了初步研究,實驗結果表明,04多糖和09多糖體外都能夠抑制腫瘤細胞的生長。研究選用海洋細菌所產的具有免疫活性的胞外多糖作為免疫增強劑作用于雛雞,04多糖和09多糖與B87疫苗一起應用能顯著增強機體免疫細胞數量,對于今后IBD的免疫增強以及其他禽類疾病的免疫增強策略有參考價值。同時對微藻多糖的分離提取進行了初步研究。相關研究獲2項國家自然科學基金、廣西科學基金等項目資助,發表學術論文3篇,申請發明專利2項。

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版權所有:廣西民族大學 廣西多糖材料與改性重點實驗室

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