發(fā)布時間：2018-03-22 11:47

  本文選題：小麥胚芽　切入點：對苯醌　出處：《江南大學》2017年博士論文　論文類型：學位論文

【摘要】：小麥胚芽是小麥加工過程的副產(chǎn)品,富含多種對人體有益的生物活性成分。通過微生物發(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-甲氧基對苯醌(MBQ)和2,6-二甲氧基對苯醌(DMBQ)為研究對象,通過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,對相關問題展開了系統(tǒng)地研究。之后應用磁性Fe_3O_4納米顆粒作為分離純化載體,對麥胚發(fā)酵液中的MBQ和DMBQ進行分離。最后構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,并通過四級桿飛行時間質(zhì)譜對組分進行結構鑒定,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。前人文獻報道的發(fā)酵麥胚中MBQ和DMBQ的含量較低且并未優(yōu)化過基本發(fā)酵條件。此外,針對微生物發(fā)酵這一復雜非線性體系難以建模的特點,選擇使用人工神經(jīng)網(wǎng)絡(ANN)結合遺傳算法(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:搖床轉速142 r/min,初始pH6.09,溫度31.6℃。針對β-D-糖苷酶多位于酵母細胞胞內(nèi)和發(fā)酵液中過氧化氫含量較低等限制條件,采用超聲輔助發(fā)酵的方法提高目標物產(chǎn)量,超聲最佳條件是:功率74 W,持續(xù)時間70 s,起始時間25.2 h。在此條件下MBQ+DMBQ的產(chǎn)量比對照組高65.2%,并且縮短了發(fā)酵時間。研究發(fā)現(xiàn)間歇性超聲通過破壁方式促進了胞內(nèi)關鍵酶的釋放,并提高了發(fā)酵液中過氧化氫的水平,從而促進了氫醌糖苷向MBQ和DMBQ的轉化。使用人工神經(jīng)網(wǎng)絡結合遺傳算法優(yōu)化十六種營養(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的最大預測值為0.939 mg/g,在此方案下MBQ+DMBQ的實際產(chǎn)量為0.913±0.021 mg/g,比對照組的MBQ+DMBQ高117%。另一方面,通過概率的方式描述單一營養(yǎng)素和目標值之間的變化關系。此外,針對以往文獻未有基于人工神經(jīng)網(wǎng)絡評價因素間二階交互作用的方法的報道,本文基于部分析因設計中評價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)絡模型為框架、結合Garson算法和偏導數(shù)的新的評價因素間二階交互作用的方法并初步驗證。結果表明添加物的相對重要性排序為: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納米顆粒對麥胚發(fā)酵液中MBQ和DMBQ進行磁性吸附。首先研究Fe_3O_4納米顆粒制備條件對麥胚發(fā)酵液中的MBQ和DMBQ吸附能力的影響。吸附實驗的結果表明磁性Fe_3O_4納米顆粒作為吸附載體對MBQ和DMBQ的最大吸附能力可達93.0%以上,同時對發(fā)酵液中多種酚酸也有一定的吸附能力,對氨基酸的吸附則與氨基酸的表面電荷有關。解吸實驗的結果顯示使用水或乙醇溶液可使阿魏酸、香蘭酸、對香豆酸的解吸率在84%以上,對MBQ和DMBQ的解吸率則在4%以下。另外,實驗結果顯示在20%乙酸或超聲強化解吸的條件下,MBQ和DMBQ的解吸率分別達到了97.5%和98.1%。磁性Fe_3O_4納米顆粒對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的實驗組中,MBQ和DMBQ(游離的和被納米顆粒吸附的)總量比對照組高42%。針對發(fā)酵法制備MBQ和DMBQ中MBQ和DMBQ產(chǎn)率較低的缺點,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作為載體構建一種可催化氫醌糖苷生成MBQ和DMBQ的復合催化劑。首先考察四種帶有磺酸基基團而陰離子類型不同的Br?nsted酸性離子液催化氫醌糖苷的水解反應。結果表明在相同條件下,催化活性順序為:[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:反應溫度60℃,復合劑催化劑和氫醌糖苷的摩爾比1:4,過氧化氫濃度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])。兩種復合催化劑重復使用7次后,MBQ產(chǎn)率基本沒有降低。
[Abstract]:......
【學位授予單位】：江南大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2017
【分類號】：TS210.9

【參考文獻】

相關期刊論文 前3條

1 伍娟;曾曉嬌;程宇;董英;;乳酸菌發(fā)酵提高麥胚可溶性蛋白和總酚含量及抑制脂質(zhì)體氧化能力的研究[J];食品工業(yè)科技;2016年06期

2 ZHANG Jia Yan;XIAO Xiang;DONG Ying;WU Jing;ZHOU Xing Hua;;Antitumor Activities and Apoptosis-regulated Mechanisms of Fermented Wheat Germ Extract in the Transplantation Tumor Model of Human HT-29 Cells in Nude Mice[J];Biomedical and Environmental Sciences;2015年10期

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本文編號：1648511