发酵法制备低聚半乳糖及分离纯化的研究
发酵法制备低聚半乳糖及分离纯化的研究
【摘要】： 近年来，随着人们对营养价值重视程度的提高，低聚半乳糖（GOS）的功能性已经成为了人们关注的焦点，人们越来越认可其对人体健康方面的作用。已有多项体内研究证实：GOS具有提高机体免疫力、抗肿瘤、使双歧杆菌增殖等多种生物活性。然而由于GOS中的各寡糖单体性质、结构相似，分离、纯化工作不易开展，且单一组分GOS功能特性的研究又涉及到了生物化学、分析化学、免疫学、营养学等多门学科的交叉，至今单一组分GOS功能特性的研究在国内及国外尚属空白。GOS的分离、纯化、单一组分结构分析、鉴定以及功能特性的研究具有挑战性和现实意义。本试验从乳源GOS的制备入手，以复原牛乳为底物，采用益生菌发酵法对GOS进行制备。通过对5种选定菌株（双歧杆菌、瑞士杆菌、保加利亚杆菌、嗜酸乳杆菌、嗜热链球菌）的筛选，确定最优的发酵菌株，保证同等条件下GOS的产量最高，然后对其制备工艺进行优化，分别从接种量、温度、发酵时长三个方面进行了控制，优化结果表明，当复配菌株接种量为2‰（单菌为1菌）、发酵温度为37℃、发酵时长为6h时，GOS的产量最高，产量为1%-2%。采用超滤结合纳滤的方法对预处理后的GOS混合物进行精炼，并对分离后的样品做了质谱和凝胶渗透色谱（GPC）等分子量的鉴定。超滤采用HPS-3型超滤膜，分子量为3000Da。温度为室温（25℃左右），压强为0.05MPa的条件下，样品中残留蛋白的去除率可达到97%以上。纳滤采用NF-270型纳滤膜，分子量为400-600Da,经过滤条件优化，在温度为55℃（柱子工作最高温度）、压强为0.6MPa时，单糖的透过率最高，即GOS的精炼程度最高。通过精炼过程GOS的含量由初始的1.3%提升到26%，GOS成分比例提升了20多倍。质谱和GPC结果显示，GOS的主要成分为三聚半乳糖。在纯化的工艺研究中，主要采用色谱柱层析法，包括离子交换树脂柱层析和凝胶过滤柱层析两种方法，同时，也尝试了高效液相色谱对GOS进行分离。选用HZ001型离子交换树脂对GOS进行纯化，径高比1：30，上样量26ml，浓度为70.7mg/ml，流速为0.8ml/min时，GOS得到了很好的分离。同时选用G-10P型凝胶对GOS进行了纯化，当流速为0.3ml/min，径高比1：35，上样量为8ml时，GOS样品达到了很好的分离。运用高效液相色谱配有蒸发光散射检测器对GOS样品进行分离，采用三种柱子（TSK-GEL Amide80、SUGER Shodex KS-802、氨基柱）单糖可以得到很好的分离，二糖和三聚糖很难达到分离效果。经纯化过程后，结合质谱结果得到GOS样品中仅存在少量的二糖。
【学位授予单位】：东北农业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
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