本文關(guān)鍵詞：海藻酸鈉—殼聚糖—海藻酸鈉（ACA）液芯微膠囊制備工藝優(yōu)化及性能研究

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【摘要】： 海藻酸鹽／殼聚糖固芯微膠囊在生物細胞發(fā)酵領(lǐng)域雖然具有顯著的優(yōu)勢,但仍存在一些不足：由于微膠囊內(nèi)是固芯三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu),使得細胞生長空間位阻較大,影響了細胞的大量增殖,同時固芯造成分子傳質(zhì)阻力大,微膠囊中心區(qū)域細胞不能及時獲得營養(yǎng)物質(zhì)和排出代謝產(chǎn)物,致使微囊化細胞生長和生產(chǎn)能力下降。針對這些不足,本文采用檸檬酸鈉液化微膠囊的固芯,制得海藻酸鈉／殼聚糖／海藻酸鈉(ACA)液芯微膠囊。首先采用響應(yīng)面優(yōu)化法對液芯微膠囊的制備工藝條件進行優(yōu)化,尋找制備具有較好機械強度的液芯微膠囊的工藝條件；然后考察液芯微膠囊的傳質(zhì)性能包括小分子物質(zhì)通過膜的傳質(zhì)系數(shù)和微膠囊膜的截留分子量；最后對細胞進行微囊化培養(yǎng),考察ACA液芯微囊化細胞的生長和代謝情況。旨在為ACA液芯微囊化技術(shù)在細胞發(fā)酵培養(yǎng)領(lǐng)域的應(yīng)用奠定理論與實踐基礎(chǔ)。 主要結(jié)論如下： 1.對成膜材料殼聚糖進行改性,目的是提高殼聚糖的脫乙酰度和降低殼聚糖分子量。采用醇溶劑法制得具有高脫乙酰度(90%)的殼聚糖,采用NaNO2氧化法降解高分子量殼聚糖制得一定低分子量范圍的殼聚糖。 2.通過單因素實驗確定制備ACA液芯微膠囊的工藝條件范圍：殼聚糖脫乙酰度90%,殼聚糖分子量為30000～50000,殼聚糖的pH值5.0～6.3,殼聚糖濃度5.0g/L成膜反應(yīng)時間15 min～30min,檸檬酸鈉的pH6.5,液化時間20 min。 3.在單因素實驗基礎(chǔ)上,用膨脹率(Sw)來表征液芯微膠囊膜的機械強度,采用響應(yīng)面優(yōu)化法對ACA液芯微膠囊制備過程中11個因子進行優(yōu)化實驗,尋找顯著影響因子,確定最優(yōu)工藝條件。首先由Plackett-burman實驗結(jié)果得到殼聚糖濃度、殼聚糖pH值和檸檬酸鈉pH值是影響ACA液芯微膠囊膜強度的三個顯著因子；然后由最陡爬坡實驗逼近響應(yīng)值最大的中心區(qū)域,確定中心點的條件為：殼聚糖濃度為5.5g/L,殼聚糖溶液pH為6.2,檸檬酸鈉pH為6.0；最后由最陡爬坡實驗的中心點設(shè)計中心組合實驗,建立模型,繪制響應(yīng)面曲線,計算最優(yōu)化的制備條件為：殼聚糖濃度5.9g/L,殼聚糖溶液pH為6.22,檸檬酸鈉pH為5.53。進行驗證實驗,實驗結(jié)果與優(yōu)化理論值相符。 4.在優(yōu)化條件的基礎(chǔ)上制備ACA液芯微膠囊,考察液芯微膠囊的傳質(zhì)性能。首先建立傳質(zhì)模型,考察4種小分子底物(谷氨酸、L-苯丙氨酸、葡萄糖和乳糖)通過微膠囊膜的傳質(zhì)系數(shù),通過實驗數(shù)據(jù)擬合得到谷氨酸、L-苯丙氨酸、葡萄糖和乳糖的傳質(zhì)系數(shù)分別為0.0126,0.0110,0.0071及0.0049；其次,由一系列已知分子量的聚乙二醇作為模型分子確定液芯微膠囊膜的截留分子量為2000。 5.在優(yōu)化條件的基礎(chǔ)上制備ACA液芯微膠囊并包埋大腸桿菌和釀酒酵母細胞,考察ACA液芯微囊化細胞的生長和代謝情況。首先比較了大腸桿菌和釀酒酵母細胞在ACA液芯微膠囊內(nèi)和固芯微膠囊內(nèi)的生長情況,其次考察了液芯微囊化釀酒酵母細胞的代謝和多批次培養(yǎng)情況。實驗結(jié)果證明大腸桿菌和釀酒酵母細胞在液芯微膠囊內(nèi)的生長情況良好,細胞密度比固芯微膠囊大；液芯微膠囊化釀酒酵母細胞代謝產(chǎn)物(酒精)濃度維持穩(wěn)定,對細胞進行多批次培養(yǎng),液芯微膠囊形態(tài)完好,細胞生長代謝維持穩(wěn)定。
【關(guān)鍵詞】：海藻酸鈉/殼聚糖/海藻酸鈉微膠囊 液芯 優(yōu)化 響應(yīng)面 傳質(zhì)系數(shù) 新陳代謝
【學位授予單位】：西北大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2010
【分類號】：R318.08
【目錄】：

• 摘要3-5
• Abstract5-11
• 第一章 緒論11-24
• 1.1 固定化技術(shù)11-13
• 1.1.1 固定化技術(shù)概論11-12
• 1.1.2 固定化細胞方法12-13
• 1.2 生物微膠囊技術(shù)13-15
• 1.2.1 生物微膠囊概述13
• 1.2.2 生物微膠囊材料13-14
• 1.2.3 生物微膠囊制備方法14
• 1.2.4 生物微膠囊的性能14-15
• 1.3 海藻酸鈉/殼聚糖/海藻酸鈉(ACA)液芯微膠囊15-19
• 1.3.1 ACA液芯微膠囊概述15-16
• 1.3.2 海藻酸鈉16-17
• 1.3.3 殼聚糖17
• 1.3.4 殼聚糖/海藻酸鈉成膜機理17-18
• 1.3.5 ACA液芯微膠囊的制備方法18-19
• 1.4 殼聚糖的改性19-21
• 1.4.1 殼聚糖脫乙酰化方法19-20
• 1.4.2 殼聚糖分子量降解方法20-21
• 1.5 響應(yīng)面法優(yōu)化工藝條件21-22
• 1.5.1 Plackett-Burman實驗設(shè)計法22
• 1.5.2 最陡爬坡實驗22
• 1.5.3 Box-Benhnken中心組合實驗22
• 1.6 論文的研究思路和目標22-24
• 第二章 殼聚糖的改性24-34
• 2.1 實驗24-27
• 2.1.1 材料24
• 2.1.2 裝置及儀器24-25
• 2.1.3 方法25
• 2.1.4 測定與表征25-27
• 2.2 結(jié)果與討論27-33
• 2.2.1 測定方法驗證27-29
• 2.2.2 反應(yīng)方式對脫乙酰度的影響29
• 2.2.3 堿濃度對脫乙酰度的影響29-30
• 2.2.4 反應(yīng)時間對脫乙酰度的影響30
• 2.2.5 脫乙�；昂蠓肿恿康淖兓�30-31
• 2.2.6 降解前后分子量的變化31-33
• 2.3 本章結(jié)論33-34
• 第三章 ACA液芯微膠囊工藝條件篩選34-41
• 3.1 實驗34-36
• 3.1.1 材料34
• 3.1.2 裝置及儀器34
• 3.1.3 方法34-36
• 3.2 結(jié)果與討論36-40
• 3.2.1 殼聚糖脫乙酰度對膜強度的影響36-37
• 3.2.2 殼聚糖分子量對膜強度的影響37
• 3.2.3 殼聚糖pH值對膜強度的影響37-38
• 3.2.4 殼聚糖濃度對膜強度的影響38
• 3.2.5 成膜時間對膜強度的影響38-39
• 3.2.6 液化pH值對膜強度的影響39
• 3.2.7 液化時間對膜強度的影響39-40
• 3.3 本章結(jié)論40-41
• 第四章 響應(yīng)面法優(yōu)化ACA液芯微膠囊制備工藝41-52
• 4.1 實驗41-42
• 4.1.1 材料41
• 4.1.2 裝置及儀器41-42
• 4.2 實驗設(shè)計42-43
• 4.2.1 Plackett-Burman實驗42
• 4.2.2 最陡爬坡實驗42
• 4.2.3 中心組合實驗42-43
• 4.3 結(jié)果與討論43-51
• 4.3.1 Plackett-Burman法確定顯著影響因子43-45
• 4.3.2 最陡爬坡實驗45-46
• 4.3.3 中心組合設(shè)計的響應(yīng)面分析46-51
• 4.4 驗證實驗51
• 4.5 本章結(jié)論51-52
• 第五章 ACA液芯微膠囊傳質(zhì)性能研究52-60
• 5.1 實驗52-54
• 5.1.1 材料52
• 5.1.2 裝置及儀器52-53
• 5.1.3 方法53-54
• 5.2 結(jié)果與討論54-59
• 5.2.1 囊芯液化對微膠囊傳質(zhì)性能的影響54-55
• 5.2.2 小分子底物在ACA液芯微膠囊中的傳質(zhì)55-57
• 5.2.3 小分子物質(zhì)通過微囊膜的傳質(zhì)系數(shù)57
• 5.2.4 ACA液芯微膠囊截留相對分子質(zhì)量的測定57-59
• 5.2 本章結(jié)論59-60
• 第六章 ACA液芯微膠囊生物微囊化研究60-67
• 6.1 實驗60-63
• 6.1.1 菌種及培養(yǎng)基60
• 6.1.2 材料60-61
• 6.1.3 置及儀器61
• 6.1.4 方法61-63
• 6.2 結(jié)果與討論63-65
• 6.2.1 囊芯液化對微囊化細胞生長特性的影響63-64
• 6.2.2 囊芯液化對微囊化細胞代謝的影響64-65
• 6.2.3 囊芯液化對微膠囊細胞多批次培養(yǎng)的影響65
• 6.3 本章結(jié)論65-67
• 第七章 總結(jié)67-70
• 7.1 結(jié)論67-68
• 7.2 創(chuàng)新點68
• 7.3 后續(xù)工作建議68-70
• 參考文獻70-76
• 攻讀碩士學位期間取得的科研成果76-77
• 致謝77-78

【引證文獻】

中國碩士學位論文全文數(shù)據(jù)庫 前3條

1 伍桃英;β-半乳糖苷酶固定化及低乳糖奶制備技術(shù)的研究[D];長沙理工大學;2011年

2 肖璐;利用酸奶生產(chǎn)企業(yè)的廢酸奶生產(chǎn)畜用生態(tài)制劑的研究[D];廣東工業(yè)大學;2012年

3 呂青;環(huán)孢素A-聚乳酸納米粒的制備研究[D];西北大學;2012年

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本文編號：988126