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低聚谷氨酸钙的制备条件及功能特性研究

作　者: 窦丽娜
导　师: 惠明
学　校: 河南工业大学
专　业: 发酵工程
关键词: 低聚谷氨酸低聚谷氨酸钙螯合率表观吸收率
分类号: O634
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

本文用枯草芽孢杆菌B53(Bacillus subtilis 53)发酵生产聚γ-谷氨酸,发酵液经乙醇、丙酮沉淀,透析除离子,冷冻干燥得到成品。由于发酵所得聚谷氨酸分子量为10万~100万,不适合做药用载体(一般为2万~ 6万),故将其在pH值3.0,温度80℃的条件下水解8 h,大分子量的聚谷氨酸降解为低分子量的聚谷氨酸。经膜过滤截留分子量为1万~10万的低聚谷氨酸,用乙醇离心沉淀、透析、冷冻干燥得到纯的低聚谷氨酸。所得低聚谷氨酸其分子量经SDS-PAGE得到验证。以低聚谷氨酸为原料,将其与氯化钙反应制备低聚谷氨酸钙螯合物。通过单因素试验,研究低聚谷氨酸与游离钙不同质量比、pH值、反应温度及时间对低聚谷氨酸钙螯合率的的影响,找到对螯合率影响较大的因素:质量比、pH值、反应温度。运用正交试验设计对影响螯合率较大的因素进行条件优化,获得最佳络合条件:低聚谷氨酸与钙质量比为9∶4,pH7.0,反应温度为80℃,反应时间为60 min,此时螯合率达到91.05%。通过比较螯合前后产物红外光谱图,表明实验合成的低聚谷氨酸中的羧基参与配位形成钙螯合物,证明了低聚谷氨酸钙的生成。通过本研究可得到一种新型氨基酸螯合钙补钙剂。采用小鼠对低聚谷氨酸钙进行钙代谢实验。取KM小鼠30只,分成三组,实验I组喂低钙饲料,为对照组;实验Ⅱ组喂低钙饲料并灌胃0.2 mL钙浓度为8 mg/mL的碳酸钙溶液,为碳酸钙组;实验Ⅲ组喂低钙饲料并灌胃0.2 mL钙浓度为8 mg/mL的低聚谷氨酸钙溶液,为低聚谷氨酸钙组。喂养3周,并进行3 d钙代谢试验。结果表明,对照组钙吸收率为41.98%,碳酸钙组为63.39%,后者比前者提高20%左右。低聚谷氨酸钙组为83.52%,比对照组提高近42%,比碳酸钙组提高20%,可看出低聚谷氨酸钙在小鼠体内的吸收存留率高,其良好溶解性和持续缓慢释放钙离子的特性促进了钙吸收。碳酸钙组和低聚谷氨酸钙组小鼠的血钙含量均极显著高于对照组(P<0.01),低聚谷氨酸钙组比碳酸钙组有一定程度的增加(P>0.05)。可见低聚谷氨酸钙有良好的补钙效果。碳酸钙组和低聚谷氨酸钙组小鼠的股骨长度、股骨重量和股骨钙的含量均极显著高于对照组(P<0.01)。小鼠股骨钙的含量低聚谷氨酸钙组极显著高于碳酸钙组(P<0.01)。表明低聚谷氨酸钙在骨组织中有较好的利用率,可以作为一种良好的钙源加以开发利用。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-9
第一章前言  9-19
  1.1 钙的生理功能及钙营养状况  9-13
    1.1.1 钙的生理功能  9
    1.1.2 钙的营养状况  9-11
    1.1.3 钙营养强化剂的发展研究现状  11-13
  1.2 低聚谷氨酸钙  13-16
    1.2.1 聚γ-谷氨酸的理化性质  13
    1.2.2 聚谷氨酸的生产方法  13-14
    1.2.3 聚γ-谷氨酸的应用  14-16
  1.3 氨基酸金属螯合物  16-17
    1.3.1 氨基酸金属螯合物的化学结构与性质  16-17
    1.3.2 氨基酸金属元素螫合物吸收机制  17
  1.4 低聚谷氨酸钙的研究进展  17
  1.5 本课题的立题背景及研究意义  17-18
  1.6 本课题的主要研究内容及目标  18-19
第二章实验材料与方法  19-31
  2.1 材料  19-21
    2.1.1 菌种  19
    2.1.2 主要仪器  19-20
    2.1.3 主要试剂及配制方法  20-21
  2.2 方法  21-31
    2.2.1 聚谷氨酸的制备  21-23
    2.2.2 低聚谷氨酸的制备及鉴定  23-25
    2.2.3 低聚谷氨酸钙的制备及鉴定  25-27
    2.2.4 低聚谷氨酸钙小鼠喂养实验  27-31
第三章结果分析与讨论  31-50
  3.1 聚谷氨酸的制备  31
    3.1.1 发酵液发酵前后的比较  31
    3.1.2 γ－PGA 冷冻干燥后所得成品  31
  3.2 低聚谷氨酸的分子量测定  31-32
  3.3 低聚谷氨酸钙的制备及鉴定  32-37
    3.3.1 低取谷氨酸与钙螯合的单因素试验  32-35
    3.3.2 正交试验结果与分析  35-36
    3.3.3 低聚谷氨酸与钙螯合前后红外光谱分析  36-37
    3.3.4 小结  37
  3.4 低聚谷氨酸钙的吸收利用试验  37-50
    3.4.1 实验小鼠体重变化  37-40
    3.4.2 实验小鼠各组血钙、血磷含量变化  40-43
    3.4.3 实验小鼠股骨重量、长度及钙含量分析  43-47
    3.4.4 实验小鼠钙代谢结果  47-48
    3.4.5 小结  48-50
第四章结论与展望  50-52
  4.1 结论  50
  4.2 创新点  50
  4.3 展望  50-52
参考文献  52-56
致谢  56-57
个人简历  57

低聚谷氨酸钙的制备条件及功能特性研究

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