發(fā)布時(shí)間：2018-03-22 11:47

  本文選題：小麥胚芽　切入點(diǎn)：對(duì)苯醌　出處：《江南大學(xué)》2017年博士論文　論文類(lèi)型：學(xué)位論文

【摘要】：小麥胚芽是小麥加工過(guò)程的副產(chǎn)品,富含多種對(duì)人體有益的生物活性成分。通過(guò)微生物發(fā)酵而得的麥胚發(fā)酵提取物(FWGE)具有顯著的抗腫瘤功效并且已被開(kāi)發(fā)為癌癥患者的食療產(chǎn)品。本課題以小麥胚芽為原料,以發(fā)酵麥胚中最為重要的抗腫瘤成分2-甲氧基對(duì)苯醌(MBQ)和2,6-二甲氧基對(duì)苯醌(DMBQ)為研究對(duì)象,通過(guò)使用超聲輔助法和添加多種大量元素、微量元素和維生素,以提高了發(fā)酵麥胚中MBQ和DMBQ的產(chǎn)量為目的,對(duì)相關(guān)問(wèn)題展開(kāi)了系統(tǒng)地研究。之后應(yīng)用磁性Fe_3O_4納米顆粒作為分離純化載體,對(duì)麥胚發(fā)酵液中的MBQ和DMBQ進(jìn)行分離。最后構(gòu)建一種新型納米材料模擬酶,研究MBQ和DMBQ的非酶制備方法。全文的主要內(nèi)容包括以下四個(gè)方面:使用制備型高效液相色譜法分離得到MBQ和DMBQ的前體物氫醌糖苷,并通過(guò)四級(jí)桿飛行時(shí)間質(zhì)譜對(duì)組分進(jìn)行結(jié)構(gòu)鑒定,三種氫醌糖苷分別是:4-羥基-3-甲氧基苯基-β-D-三吡喃葡糖苷,4-羥基-3-甲氧基苯基-β-D-二吡喃葡糖苷,4-羥基-3,5-二甲氧基苯基-β-D-二吡喃葡糖苷。前人文獻(xiàn)報(bào)道的發(fā)酵麥胚中MBQ和DMBQ的含量較低且并未優(yōu)化過(guò)基本發(fā)酵條件。此外,針對(duì)微生物發(fā)酵這一復(fù)雜非線(xiàn)性體系難以建模的特點(diǎn),選擇使用人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)(ANN)結(jié)合遺傳算法(GA)獲得超聲輔助發(fā)酵麥胚制備MBQ和DMBQ的最佳工藝條件。發(fā)酵的最佳條件是:搖床轉(zhuǎn)速142 r/min,初始pH6.09,溫度31.6℃。針對(duì)β-D-糖苷酶多位于酵母細(xì)胞胞內(nèi)和發(fā)酵液中過(guò)氧化氫含量較低等限制條件,采用超聲輔助發(fā)酵的方法提高目標(biāo)物產(chǎn)量,超聲最佳條件是:功率74 W,持續(xù)時(shí)間70 s,起始時(shí)間25.2 h。在此條件下MBQ+DMBQ的產(chǎn)量比對(duì)照組高65.2%,并且縮短了發(fā)酵時(shí)間。研究發(fā)現(xiàn)間歇性超聲通過(guò)破壁方式促進(jìn)了胞內(nèi)關(guān)鍵酶的釋放,并提高了發(fā)酵液中過(guò)氧化氫的水平,從而促進(jìn)了氫醌糖苷向MBQ和DMBQ的轉(zhuǎn)化。使用人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)合遺傳算法優(yōu)化十六種營(yíng)養(yǎng)素,包括大量元素(Ca,Mg)微量元素(Fe、Cu、Zn、Mn、Se)和維生素(B_1、B_2、B_3、B_5、B_6、B_(12)、K_3、K_5、C)的添加方案。MBQ+DMBQ的最大預(yù)測(cè)值為0.939 mg/g,在此方案下MBQ+DMBQ的實(shí)際產(chǎn)量為0.913±0.021 mg/g,比對(duì)照組的MBQ+DMBQ高117%。另一方面,通過(guò)概率的方式描述單一營(yíng)養(yǎng)素和目標(biāo)值之間的變化關(guān)系。此外,針對(duì)以往文獻(xiàn)未有基于人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)評(píng)價(jià)因素間二階交互作用的方法的報(bào)道,本文基于部分析因設(shè)計(jì)中評(píng)價(jià)因素間二階交互作用的理念,提出了一種以人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型為框架、結(jié)合Garson算法和偏導(dǎo)數(shù)的新的評(píng)價(jià)因素間二階交互作用的方法并初步驗(yàn)證。結(jié)果表明添加物的相對(duì)重要性排序?yàn)?Mg×B_6Mg×B_2Fe×B_5Ca×B_3Zn×B_3Mg×B_1Ca×B_2Ca×B_(12)Cu×B_6Cu×K_5Mg×B_(12)Ca×K_3Mg×K_3CZn×B_3。為避免傳統(tǒng)分離純化方法帶來(lái)的溶劑消耗、成本較高和操作繁瑣等不利因素,制備具有高度生物相容性的磁性Fe_3O_4納米顆粒對(duì)麥胚發(fā)酵液中MBQ和DMBQ進(jìn)行磁性吸附。首先研究Fe_3O_4納米顆粒制備條件對(duì)麥胚發(fā)酵液中的MBQ和DMBQ吸附能力的影響。吸附實(shí)驗(yàn)的結(jié)果表明磁性Fe_3O_4納米顆粒作為吸附載體對(duì)MBQ和DMBQ的最大吸附能力可達(dá)93.0%以上,同時(shí)對(duì)發(fā)酵液中多種酚酸也有一定的吸附能力,對(duì)氨基酸的吸附則與氨基酸的表面電荷有關(guān)。解吸實(shí)驗(yàn)的結(jié)果顯示使用水或乙醇溶液可使阿魏酸、香蘭酸、對(duì)香豆酸的解吸率在84%以上,對(duì)MBQ和DMBQ的解吸率則在4%以下。另外,實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示在20%乙酸或超聲強(qiáng)化解吸的條件下,MBQ和DMBQ的解吸率分別達(dá)到了97.5%和98.1%。磁性Fe_3O_4納米顆粒對(duì)MBQ和DMBQ的吸附行為符合Langmuir等溫吸附方程。向麥胚發(fā)酵液中添加濃度范圍300-1200 mg/L的納米顆粒的添加可顯著增加MBQ和DMBQ的生成量,最大生成量出現(xiàn)在添加濃度為600 mg/L的實(shí)驗(yàn)組中,MBQ和DMBQ(游離的和被納米顆粒吸附的)總量比對(duì)照組高42%。針對(duì)發(fā)酵法制備MBQ和DMBQ中MBQ和DMBQ產(chǎn)率較低的缺點(diǎn),使用酸性離子液和Fe_3O_4納米顆粒作為模擬酶,以介孔硅分子篩材料MCM-41作為載體構(gòu)建一種可催化氫醌糖苷生成MBQ和DMBQ的復(fù)合催化劑。首先考察四種帶有磺酸基基團(tuán)而陰離子類(lèi)型不同的Br?nsted酸性離子液催化氫醌糖苷的水解反應(yīng)。結(jié)果表明在相同條件下,催化活性順序?yàn)?[MIMSO_3H][HSO_4][MIMSO_3H][Cl][MIMSO_3H][H2PO4][MIMSO_3H][BF4]且[MIMSO_3H][HSO_4]和[MIMSO_3H][Cl]的催化活性較為接近。此催化活性排序基本與離子液本身酸度順序一致。之后將[MIMSO_3H][Cl]和[MIMSO_3H][HSO_4]分別與磁性Fe_3O_4納米顆粒固載于MCM-41上。這兩種復(fù)合材料模擬酶催化4-羥基-3-甲氧基苯基-β-D-二吡喃葡糖苷制備MBQ的最佳條件均為:反應(yīng)溫度60℃,復(fù)合劑催化劑和氫醌糖苷的摩爾比1:4,過(guò)氧化氫濃度20 mmol/L。在最優(yōu)催化條件下MBQ的生成率為88.1%(Fe_3O_4-MCM-41-[MIMSO_3H][HSO_4])和84.4%(Fe_3O_4-MCM-41-[MIMSO_3H][Cl])。兩種復(fù)合催化劑重復(fù)使用7次后,MBQ產(chǎn)率基本沒(méi)有降低。
[Abstract]:......
【學(xué)位授予單位】：江南大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類(lèi)號(hào)】：TS210.9

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：1648511