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摘 要

以海藻糖发酵液为原料，采用高效离心机除蛋白、活性炭脱色和离子交换树脂除杂处理进行工艺研究。考察了活性炭用量、脱色时间、脱色温度对脱色效果的影响。以脱色效率作为衡量指标，通过正交实验得到最优脱色工艺为：活性炭用量2%、脱色时间30 min、脱色温度70℃, 在此条件下的脱色率达到97.2%。活性炭处理后的料液经过离子交换树脂后除杂效果明显，电导率由最初的2320 us/cm降低至8 us/cm；所得的料液pH在6.3-8.7之内，这将有助于后续的浓缩结晶；最终除杂后累积的海藻糖产品浓度达到70 g/L。

关键字：海藻糖 正交实验 活性炭 离子交换树脂 脱盐脱色

The Study of Demineralization and Decolorization of Trehalose Ferment Liquid by Ion Exchange Resin

ABSTRACT

With trehalose as raw fermentation broth，this study was performed useing the efficient centrifuges to remove protein, activated carbon bleaching and ion exchange resin removing impurities. The influence of the amount of activated carbon, bleaching time, bleaching temperature to bleaching effects were sequencely investigated. The optimal bleaching process was obtained through the orthogonal experiment with the decolorization rate as the measurement index:the amount of activated carbon is 2%, with bleaching time 30 min and, bleaching temperature 70 ℃. Under this condition, the decolorization rate reached upto 97.2%. Impurity effect is obvious of the liquid after the process of activated carbon send to ion exchange resin. The conductivity of the liquid reduced to 8us/cm from 2320 us/cm; the pH of the resulting liquid range from 6.3 to 8.7. These results will help to the later concentration and crystallization process; Finally, the cumulative trehalose concentration came to 70 g/L after removing impurity.

Key Words: trehalose; orthogonal experiment; activated carbon; ion exchange resin; desalting decolorization

目 录

摘 要 I

ABSTRACT II

第一章 文献综述 1

1.1 引言 1

1.1.1 海藻糖的存在形式及结构 1

1.1.2 海藻糖的性质 2

1.2 海藻糖的应用 4

1.2.1海藻糖在食品加工中的应用 4

1.2.2 在医药工业中的应用 4

1.2.3 在化妆品方面中的应用 4

1.2.4 海藻糖在农业科学中应用 5

1.3 海藻糖的制备方法 5

1.3.1 抽提法 5

1.3.2 发酵法 6

1.3.3 酶转化法 6

1.3.4 基因重组法 6

1.4 活性炭脱色 7

1.5 离子交换树脂脱盐脱色 7

1.6 本研究工作的内容和意义 8

第二章 离子交换树脂的脱盐脱色实验 9

2.1 实验部分 9

2.1.1 化学试剂及主要仪器设备 9

2.1.2 实验方法 9

第三章 结果与讨论 12

3.1 活性炭脱色正交实验 12

3.2离子交换树脂串联 13

3.2.1 离子交换树脂对海藻糖发酵母液电导率的影响 14

3.2.2 离子交换树脂对海藻糖发酵母液pH的影响 15

3.2.3 离子交换树脂对海藻糖发酵母液中海藻糖浓度的影响 15

3.3 结论 16

参考文献 18

致 谢 21

第一章 文献综述

1.1 引言

海藻糖(trehalsoe)是Wiggers氏1853年在黑麦的麦角菌中首次提取得到的,后来现它在自然界的动植物和微生物中广泛存在,尤其在酵母、霉菌等真菌中,其含量可高达干基的15%以上。海藻糖是由2个毗喃环葡萄糖分子通过半缩醛轻基以α-1，1糖昔键结合的一种非还原性双糖，分子式为C₂H₂₂O₁₁·2H₂O。^[1]

图1-1 海藻糖的的分子结构

最先阐述这种结构的是Bredereck，他在1930年采用化学方法进行了论证。我们通常所说的海藻糖为α，α-海藻糖，化学名称为α-D-毗喃葡糖基-α-D-毗喃葡糖昔(即α，α-型),也被称作蘑菇糖(MushroomSugar),其实它还有两种同分异构体(iosmers)，即α，β-海藻糖(新海藻糖,Neotrehalose)和β，β-海藻糖(异海藻糖，Isotrehalose)，只是后两种在自然界很少见。^[2-3]

1.1.1 海藻糖的存在形式及结构

海藻糖在自然界可以以几种固体形式存在，最常见的是有两个结晶水的二水化合物，其相对分子质量为378.23，比旋光度为[α]_D²⁰≈178.3^。(20℃，1%水溶液),熔点96.5℃-97.5℃，当其加热到130℃，海藻糖失去结晶水，形成无水结晶体，熔点可达214℃-216℃。海藻糖的二水化合物的分子和晶体结构通过X-射线衍射分析得以证实，两个椅式构象的葡萄糖分子通过糖普键的氧原子形成对称的空间结构，四个C₂H₂₂O₁₁·2H₂O单位排列形成正交晶体。其后的核磁共振研究表明，海藻糖分子存在一种简单的双折轴向对称结构，通过扭转葡糖基连接的角度来打破这种对称的结构。对大部分的双糖(如果糖、乳糖、麦芽糖)来讲，它们的结构受分子内葡糖基间氢键的影响。而对于海藻糖的二水化合物，葡糖基间的氢键则通过水间接连接，从而影响了其结构，氢键的平均长度缩短了(1.825 A)，而且结合力相当强。正是由于这个原因,海藻糖的二水化合物是从浓缩的水溶液中结晶出的最为稳定的结晶体。海藻糖的无水结晶体的结构也已进行了研究，通过X-射线在低温(-150℃)下的研究表明，它的结构和二水海藻糖的结构相似。海藻糖的水溶液性质稳定，无色无味，口感略带甜味。^[4]

1.1.2 海藻糖的性质

海藻糖是一种对环境变化形成的应激状态具有高抗性的物质，也是生物体内的一种典型的应激代谢物，在各种恶劣环境下还依然可以对物种的生物膜、蛋白质和核酸等生物大分子发挥良好的保护作用。最新的研究表明，外源性的海藻糖同样具有对生物体和生物大分子的良好的非特异性的保护作用。由于海藻糖对生命保护的深刻意义，因此有人把海藻糖称为“生命之糖”。

1.1.2.1 海藻糖的基本物性

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