超声和离子液预处理促进高结晶多糖水解的研究

多糖结构分析有利于揭示多糖构效关系和开发新型功能多糖等。酸水解是多糖的组分分析和结构分析重要前处理步骤之一，然而由于高结晶多糖分子排列紧密、高结晶度、不溶于水的特性，导致降解效率较低，同时酸水解存在水解反应所需时间长、温度高及产物颜色深等问题。本文以酵母β-葡聚糖、虫草多糖和凝结多糖三种高结晶多糖为研究对象，采用DNS法、离子色谱-脉冲安培检测法、X射线衍射等方法研究超声和离子液[BMIM]Cl预处理方式对高结晶多糖酸水解过程并探讨强化机理。具体研究内容和结果如下： 1.超声波预处理促进结晶多糖水解的研究。通过DNS法和离子色谱-脉冲安培检测法，研究超声(300w、24KHz、20min)预处理前后结晶多糖酸水解产物中还原糖含量及组分变化。结果表明：在酸水解4h时，酵母β-葡聚糖、虫草多糖和凝结多糖的水解产物中还原糖和葡萄糖含量达到最大值，经超声预处理后其还原糖含量分别增加了20.8%、31.6%和26.2%，葡萄糖含量增加了21.8%、35.4%和35.6%。超声预处理后多糖中的麦芽糖和麦芽三糖的含量明显低于未经超声处理的含量。 2.离子液预处理促进结晶多糖水解的研究。通过偏光显微镜观察结晶多糖在[BMIM]Cl的溶解情况，建立最佳的离子液预处理条件：5wt/%、100℃、反应2h。在最佳条件下，通过用DNS法和离子色谱-脉冲安培检测法，对[BMIM]Cl预处理结晶多糖酸水解产物还原糖和组分进行了研究，结果表明：在酸水解4h时，还原糖和葡萄糖含量达到最大值，酵母β-葡聚糖、虫草多糖和凝结多糖经[BMIM]Cl预处理后还原糖含量增加了56.8%、44.0%和57.2%，其葡萄糖含量增加了44.6%、72.9%和75.2%。甘露糖含量高于同等水解条件下原样中的含量，酵母β-葡聚糖和凝结多糖的酸水解液中麦芽糖和麦芽三糖高于未经[BMIM]Cl处理，部分麦芽糖和麦芽三糖转化为葡萄糖。 3.超声和离子液预处理促进结晶多糖水解的机理初步研究。采用X射线衍射、动态光散射、红外光谱、热性能分析等技术探讨了超声和离子液预处理促进高结晶多糖酸水解的机理。揭示超声由于空间空化效应，在短时间内将多糖结构中的氢键破坏，多糖的空间结构遭到破坏；离子液体中含有较强的氢键受体Cl-与多糖分子上的羟基形成氢键，削弱多糖结构中的分子内氢键，表明预处理能够降低多糖的聚集程度和结晶度，使酸易于在多糖结构中的渗透与传质，从而促进酸水解。