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硫代葡萄糖苷glucoraphanin和glucoraphenin生物转化的研究及gulucoraphenin降解产物莱菔硫烷稳定性研究

作　者: 李立光
导　师: 袁其朋
学　校: 北京化工大学
专　业: 化学工程与技术
关键词: 硫甙 莱菔硫烷 稳定性 生物转化
分类号: Q946
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要


硫代葡萄糖苷是次生代谢产物,主要存在于双子叶被子植物中。硫代葡萄糖苷可作为抗微生物制剂、杀虫剂和天然熏蒸消毒剂,异硫氰酸酯是其多种降解产物中的一种。异硫氰酸酯除具有强烈的辛辣气味可作为调味品外,还具有抗病毒、抑菌和抗癌活性,能够有效的防止饮食中如杂环胺、多环芳烃和亚硝胺等多种致癌物所引起的DNA损伤和癌症。因此,硫甙的研究吸引了众多食品化学、医药和生物学家的兴趣。本文则主要对硫代葡萄糖苷glucoraphanin的生物降解及其降解产物莱菔硫烷的稳定性及中药莱菔子中glucoraphenin的生物转化工艺进行研究。首先对本实验室32株菌株对硫代葡萄糖苷glucoraphanin和glucoraphenin的生物转化能力进行筛选。结果表明,共有25种菌株对glucoraphanin具有降解能力,其中链格孢、柱孢对glucoraphanin的降解能力比较强；4种菌株对glucoraphenin具有还原能力,其中束梗头孢对glucoraphanin的降解能力比较强。其次,采用单因素实验法通过动态研究,每60mL菌丝悬浮液中加入20mg／L底物,在25℃、160rpm的条件下转化96小时为最佳条件培养基中的葡萄糖浓度控制在1%。另外,通过对静息细胞培养对glucoraphanin降解条件的研究表明,该反应的最适pH在6.5-7.5之间。采用单因素实验法对可能影响glucoraphenin转化率的因素进行研究,确定转化的最佳时间为给药后96小时,pH6-8,加药量为40μg/mL。采用液相色谱、紫外扫描、液质连用技术对转化产物进行初步鉴定,从鉴定结果分析,转化产物为目标产物glucoraphanin。另外本文利用自制的高纯度莱菔硫烷,采用HPLC测定莱菔硫烷的含量,考察了不同温度、光照、空气中的氧气和不同的包装材料对莱菔硫烷油状原液稳定性的影响,以确定其最适保存条件。实验表明高温加热时间较长莱菔硫烷含量会出现明显降低,降解产物含量增加。莱菔硫烷对热不稳定,随温度升高或加热时间的延长会逐渐分解。对光线的稳定性好。空气中的氧气可加速莱菔硫烷的降解,包装材料对莱菔硫烷的稳定性影响不大。

全文目录


摘要  4-6
Abstract  6-13
第一章 文献综述  13-31
  1.1 概述  13
  1.2 硫甙化学  13-18
    1.2.1 硫甙的结构与类型  13-14
    1.2.2 硫甙的化学合成  14-15
    1.2.3 硫甙的生物合成及调控  15-16
    1.2.4 硫甙的降解及调控  16-18
      1.2.4.1 硫代葡萄糖苷--黑芥子酶系统  16-17
      1.2.4.2 硫甙的降解机理  17-18
      1.2.4.3 降解物的调控  18
  1.3 硫甙降解产物及生物活性  18-20
    1.3.1 硫甙降解产物  18-19
      1.3.1.1 异硫氰酸酯  18-19
      1.3.1.2 吲哚-3-甲醇  19
    1.3.2 生物活性作用  19-20
      1.3.2.1 风味作用  19
      1.3.2.2 植物防御作用  19-20
      1.3.2.3 防癌抗癌作用  20
      1.3.2.4 致甲状腺肿及其它抗营养作用  20
    1.3.4 其它生物活性  20
  1.4 硫甙的定性及定量检测  20-22
    1.4.1 显色法  21
    1.4.2 高效液相色谱法(HPLC)  21-22
  1.5 莱菔硫烷稳定性研究  22-23
  1.6 硫甙碳碳双键的催化加氢反应  23
  1.7 生物催化有机合成的概况  23-27
    1.7.1 微生物转化反应的特点  24-25
    1.7.2 微生物转化反应的作用  25
    1.7.3 微生物转化的应用  25-26
    1.7.4 微生物转化的影响因素  26-27
      1.7.4.1 微生物转化的时间和温度  26
      1.7.4.2 底物的添加方式  26-27
  1.8 课题的意义和主要的研究内容  27-31
    1.8.1 课题的研究意义  27-28
    1.8.2 本课题研究思路  28-29
    1.8.3 本课题研究内容  29-31
第二章 菌种的筛选  31-43
  2.1 TLC检测方法的确定  31-33
    2.1.1 实验试剂和仪器  32
    2.1.2 实验方法  32
      2.1.2.1 硅胶薄层板的活化  32
      2.1.2.2 点样分析  32
      2.1.2.3 薄层色谱展开剂选择  32
    2.1.3 结果与讨论  32-33
  2.2 GLUCORAPHANIN生物降解菌种的筛选  33-40
    2.2.1 实验材料、试剂及仪器  33-34
      2.2.1.1 实验试剂及仪器  33
      2.2.1.2 培养基  33-34
      2.2.1.3 微生物菌株  34
      2.2.1.4 底物  34
    2.2.2 实验方法  34-37
      2.2.2.1 降解底物的制备  34-35
      2.2.2.2 GRA对照品的制备  35-36
      2.2.2.3 菌种筛选实验  36-37
      2.2.2.4 样品处理  37
      2.2.2.5 HPLC检测微生物降解结果  37
    2.2.3 实验结果与分析  37-40
  2.3 GLUCORAPHENIN生物转化菌种的筛选  40-42
    2.3.1 实验材料、试剂及仪器  40-41
      2.3.1.1 实验试剂及仪器  40
      2.3.1.2 培养基  40
      2.3.1.3 微生物菌株  40
      2.3.1.4 底物  40-41
    2.3.2 实验方法  41
      2.3.2.1 底物GRE的制备  41
      2.3.2.2 GRE对品照的制备  41
      2.3.2.3 菌种筛选实验  41
      2.3.2.4 样品处理  41
      2.3.2.5 HPLC检测微生物降解结果  41
    2.3.3 实验结果与分析  41-42
  2.4 本章小结  42-43
第三章 GLUCORAPHANIN的生物降解的研究  43-55
  3.1 检测方法的确定  43-47
    3.1.1 实验试剂和仪器  43
    3.1.2 实验方法  43-44
      3.1.2.1 波长的确定  43
      3.1.2.2 标准液的配制  43-44
      3.1.2.3 检测条件的优化  44
      3.1.2.4 检测条件的应用  44
    3.1.3 实验结果与分析  44-47
      3.1.3.1 检测波长的确定  44-45
      3.1.3.2 检测条件的优化  45
      3.1.3.3 检测条件的应用  45-47
  3.2 连续培养法硫代葡萄糖苷GRA降解动态研究  47-51
    3.2.1 材料与方法  47
      3.2.1.1 实验药品、试剂及仪器  47
      3.2.1.2 培养基  47
      3.2.1.3 微生物菌株  47
    3.2.2 实验方法  47-48
      3.2.2.1 反应时间对反应的影响  47-48
      3.2.2.2 培养基葡萄糖浓度对反应的影响  48
      3.2.2.3 底物加药量对反应的影响  48
      3.2.2.4 抑制剂对反应的影响  48
    3.2.3 实验结果与分析  48-51
      3.2.3.1 反应时间对降解率的影响  48-49
      3.2.3.2 培养基中的葡萄糖浓度对降解率的影响  49-50
      3.2.3.3 加药量对转化产率的影响  50
      3.2.3.4 抑制剂对反应的影响  50-51
  3.3 静态细胞法对硫代葡萄糖苷GRA降解的研究  51-53
    3.3.1 材料与方法  52
      3.3.1.1 实验药品、试剂及仪器  52
      3.3.1.2 培养基  52
      3.3.1.3 微生物菌株  52
    3.3.2 实验方法  52-53
      3.3.2.1 摇床培养  52
      3.3.2.2 静息细胞培养  52-53
    3.3.3 实验结果与分析  53
  3.4 本章小结  53-55
第四章 GLUCORAPHENIN生物转化的研究  55-61
  4.1 材料与方法  55
    4.1.1 实验药品、试剂及仪器  55
    4.1.2 培养基  55
    4.1.3 微生物菌株  55
  4.2 实验方法  55-60
    4.2.2 硫代葡萄糖苷GRE转化动态研究  56-57
      4.2.2.1 转化时间对转化反应的影响  56
      4.2.2.2 培养基pH值对转化反应的影响  56
      4.2.2.3 底物加药量对转化反应的影响  56-57
    4.2.3 实验结果与讨论  57-58
    4.2.4 GRE转化产物的鉴定  58-60
  4.4 本章小结  60-61
第五章 莱菔硫烷稳定性的研究  61-73
  5.1 材料与仪器  61-62
    5.1.1 实验材料  61
    5.1.2 实验仪器  61-62
  5.2 实验方法  62
    5.2.1 莱菔硫烷含量测定方法  62
    5.2.2 热稳定性实验  62
    5.2.3 光稳定性实验  62
  5.3 温度、PH和光照对莱菔硫烷水溶液稳定性的影响  62-70
    5.3.1 热稳定性实验  62-68
      5.3.1.1 对莱菔硫烷稳定性的影响  62-64
      5.3.1.2 热降解产物的测定  64-65
      5.3.1.3 莱菔硫烷油状原液有效期  65-66
      5.3.1.4 莱菔硫烷放置留样结果  66-68
    5.3.2 光照对莱菔硫烷的稳定性影响  68-69
    5.3.3 空气中的氧气对莱菔硫烷的稳定性影响  69-70
    5.3.4 包装材料对莱菔硫烷的稳定性影响  70
  5.4 本章小结  70-73
第六章 总结和建议  73-75
  6.1 总结  73-74
  6.2 建议  74-75
参考文献  75-81
致谢  81-83
研究成果及发表的学术论文  83-85
作者和导师简介  85-86
北京化工大学硕士研究生学位论文答辩委员会决议书  86-87

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中图分类: > 生物科学 > 植物学 > 植物生物化学
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