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分析热力学纤维素酶法提取黄芪多糖

收藏本文 2024-02-02 点赞:4503 浏览:12527 作者:网友投稿原创标记本站原创

摘要:APS是黄芪中重要的活性成分,具有抗肿瘤、增强和调节人体免疫功能等多种活性。本论文对纤维素酶法提取黄芪多糖(APS)的历程及机理进行了探讨,为APS的开发利用提供论述基础。通过黄芪酶提和水提时产物的Hplc图谱、提取残渣的扫描电镜和X射线衍射实验考察了纤维素酶对黄芪组织结构和APS的影响。结果表明,纤维素酶不降解APS,仅破坏黄芪粉末中的纤维素,提升细胞的通透性,减小内扩散阻力,以而有利于APS的提取。根据Fick第二定律,建立了基于圆柱型结构的APS提取动力学方程,即ln(C_∞/(C_∞-C))=kt+b,表观速率常数k=5.78D/λ~2R_0~2表观扩散系数D'=D/λ~2。实验探讨了酶的用量、浸提温度、颗粒粒径、液固比和转速等工艺参数对APS提取速率的影响,求得了k、Dˊ和提取活化能Ea等有关动力学参数。结果表明,模型计算值与实验结果吻合较好,仅在小粒径提取的初始阶段有一定误差。酶提时C_∞和k显著大于水提时的,如40℃酶用量为90U/g时,C_∞和k分别比水提时提升了7.8%和43.24%;随着纤维素酶用量增加k增大但C_∞几乎不发生转变,且当纤维素酶用量到一定程度时提取k不再发生变化。粒径减小水提和酶提APS的平衡浓度C_∞和k均增大;温度升高水提和酶提APS的C_∞增大,水提时k随温度升高而增大,而酶提时k随温度升高先增大后下降,较佳的温度为60℃。水提时,APS的表观扩散系数Dˊ与温度和粒径的联系为ln D '=-9.27926.7/T+1.76lnR_0;酶提时为ln D'=10.61421.2/T+1.75lnR_00.035ln(T-329)~2。在40℃-70℃,水提时的Dˊ为2.17×10~(-12)~1.646×10~(-11)m~2· s~(-1),酶提时Dˊ增加到2.75×10~(-1)~2~1.829×10~(-11)m~2· s~(-1)。Ea为3.923kJ·mol~(-1),比水提时降低了约54.5%。增大液固比有利于提取的进行,液固比≥20mL/g时多糖的提取历程由内扩散制约。水提时,转速对APS的提取历程几乎没有影响;而酶提时,APS的提取率和C_∞随转速的增加而略有下降。计算了水提和酶提APS历程的热力学常数ΔH~θ、 ΔS~θ和ΔG~θ。结果表明:水提和酶提APS均为吸热熵增历程,提取是一个自发进行的历程;酶提的ΔH~θ和ΔS~θ显著高于水提的ΔH~θ和ΔS~θ,说明酶提历程需要吸收的能量大于水提历程。另外,加酶使提取历程的ΔG~0变小,意味着酶对系统的作用显著,更有利于溶质的提取。关键词:APS论文纤维素酶论文提取论文机理论文动力学模型论文热力学论文

    摘要5-6

    ABSTRACT6-8

    致谢8-11

    插图清单11-12

    表格清单12-13

    第一章 绪论13-23

    1.1 黄芪介绍13-16

    1.1.1 黄芪的化学成分13-14

    1.1.2 APS 的药用价值14-15

    1.1.3 APS 的提取近况15-16

    1.2 纤维素酶在天然产物提取中的作用机理16-17

    1.2.1 纤维素酶法提取的可行性16-17

    1.2.2 纤维素酶的水解机理17

    1.3 天然产物中活性成分提取动力学探讨近况17-22

    1.3.1 经验动力学模型18

    1.3.2 物理动力学模型18-22

    1.4 探讨的目的与作用22

    1.5 探讨主要内容22-23

    第二章 实验部分23-32

    2.1 实验仪器与试剂23-24

    2.1.1 实验仪器与设备23

    2.1.2 实验原料及试剂23-24

    2.1.3 实验装置24

    2.2 APS 的测定24-28

    2.2.1 总糖含量的测定24-26

    2.2.2 还原糖含量的测定26-28

    2.3 APS 的提取实验28-30

    2.3.1 黄芪颗粒粒径的确定28-29

    2.3.2 药材的预处理29

    2.3.3 APS 的精制29

    2.3.4 黄芪粉末中 APS 总含量的测定29-30

    2.3.5 APS 提取动力学实验30

    2.3.6 APS 提取率的计算30

    2.4 纤维素酶的加入对产物的影响实验30-31

    2.4.1 纤维素酶的加入对目标产物组成的影响30

    2.4.2 纤维素酶对 APS 的分解作用30-31

    2.5 黄芪粉末表面形态观察实验31

    2.6 黄芪粉末结晶度测定实验31-32

    第三章 纤维素酶对 APS 提取的影响32-36

    3.1 酶的加入对产物的影响32-33

    3.1.1 纤维素酶的加入对目标产物组成的影响32

    3.1.2 纤维素酶对 APS 的分解作用32-33

    3.2 纤维素酶对黄芪表面形态的影响33-34

    3.3 纤维素酶对黄芪粉末结晶度的影响34-35

    3.4 本章小结35-36

    第四章 APS 的提取历程动力学机理探讨36-61

    4.1 提取历程动力学模型的建立36-38

    4.1.1 动力学模型的建立36-37

    4.1.2 均方根误差的计算37-38

    4.2 APS 的提取历程探讨38-57

    4.2.1 酶用量对提取历程的影响38-44

    4.2.2 粒径对提取历程的影响44-51

    4.2.3 液固比对提取历程的影响51-55

    4.2.4 转速对提取历程的影响55-57

    4.3 表观扩散系数和提取活化能57-59

    4.4 本章小结59-61

    第五章 提取历程的热力学探讨61-65

    5.1 热力学函数的计算61-62

    5.2 纤维素酶辅助提取 APS 的提取热力学62-64

    5.2.1 焓变 ΔH~θ和熵变 Sθ62-63

    5.2.2 酶提的自由能变化 Gθ63-64

    5.3 本章小结64-65

    第六章 结论与展望65-67

    6.1 结论65-66

    6.2 展望66-67

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