普鲁兰多糖硫化物的合成和性质研究
胆甾醇基_普鲁兰多糖疏水改性材料的制备及其自组装性质的研究
74 中国新药杂志 2009年第 18卷第 1期
(分析纯 ,北京鼎国生物技术有限责任公司 ) ;琥珀 酸酐 (分析纯 , 天 津市 福晨 化学 试 剂 厂 ) ; 透 析 袋 (Mw 8000212000,美国 ) ,其余试剂均为分析纯 ,由
Chinese Journal of New D rugs 2009, 18 ( 1)
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aggregation behavior in aqueous media was evaluated by the fluorescence p robe technique. Results: The polym er was confirmed by FT2IR and 1 H 2NMR. The self2aggregated nanoparticle was a hydrophobic drug structure carrier. Conclusion : The cholesterol2modified pullulan ( CHSP) conjugates w ith different degrees of substitution (DS) have been successfully synthesized w ith pullulan and cholesterol succinate catalyzed by EDC /DMAP. The method is simp le and easy to operate. The nanoparticle may be an excellent hydrophobic drug carrier.
普鲁兰多糖的改性及应用研究进展
第45卷第4期燕山大学学报Vol.45No.42021年7月Journal of Yanshan UniversityJuly 2021㊀㊀文章编号:1007-791X (2021)04-0283-22普鲁兰多糖的改性及应用研究进展张振琳1,2,∗,孙梦圆1,2,张忠栋1,2,高㊀静1,2(1燕山大学亚稳材料制备技术与科学国家重点实验室,河北秦皇岛066004;2.燕山大学材料科学与工程学院,河北秦皇岛066004)㊀㊀收稿日期:2020-09-18㊀㊀㊀责任编辑:王建青㊀㊀基金项目:国家自然科学基金资助项目(51703193);河北省引进留学人员资助项目(C20200369);河北省教育厅高等学校科技计划项目(QN2018107)㊀㊀作者简介:∗张振琳(1979-),女,天津人,博士,副教授,主要研究方向为智能响应高分子材料,Email:leafzzl@㊂摘㊀要:随着社会的不断发展,不可再生资源匮乏问题和环境污染问题日益加深,人们的节约意识和环保意识也逐渐加强,对于丰富的㊁可生物降解的和环境友好型的天然材料的研究也日益加大㊂普鲁兰多糖是一种绿色的天然高分子聚合物,具有水溶性㊁无毒无害㊁无色无味㊁非免疫原性㊁非致癌性和非诱变性等优良特性,在众多领域中都有极高的应用价值㊂本文介绍了普鲁兰多糖通过物理改性或化学改性,得到多种具有功能性的普鲁兰多糖衍生物,并阐述了近五年普鲁兰多糖及其衍生物在食品加工和包装㊁环境保护㊁电子㊁化妆品㊁生物医用等方面的应用㊂关键词:普鲁兰多糖;改性;普鲁兰多糖衍生物;应用中图分类号:TQ317.9㊀㊀文献标识码:A㊀㊀DOI :10.3969/j.issn.1007-791X.2021.04.0010㊀引言普鲁兰多糖为天然可降解大分子聚合物[1-2],无危害性[3],容易制作成膜[4],且具有良好的生物亲和性[5],已在许多领域中得到了广泛的应用[6]㊂普鲁兰多糖是在1938年由Bauer 发现,1958年由Bernier 成功从出芽短梗霉的发酵介质中提取出来[7],1959年,Bender 发现该多糖遇碘并不发生变色反应,并将该多糖命名为pullulan [8]㊂之后,学者们对于普鲁兰多糖的结构㊁性能与应用进行了进一步的研究与探索㊂1976年,日本就已实现了普鲁兰多糖的商业化生产[9],而我国发展缓慢,需要加快研究步伐,缩短差距,扩大其应用领域㊂1㊀普鲁兰多糖的结构与性质1.1㊀普鲁兰多糖的结构普鲁兰多糖是一种由出芽短梗霉发酵所产生的微生物多糖[10],又称出芽短梗孢糖㊁短梗霉多糖㊁支链淀粉,目前普遍认为其结构如图1所示㊂普鲁兰多糖的化学式为(C 6H 10O 5)n ,分子量在2万~200万范围之间,聚合度为100~5000,商品常用的分子量在20万左右,大约由480个麦芽三糖组成㊂该多糖主要是由α-1,4糖苷键连接的麦芽三糖重复单元,经α-1,6糖苷键聚合而成的线型多糖[11],每个葡萄糖单元中含有9个羟基,使其存在大量的分子间氢键㊂但该多糖结构也可能是支化的,且其主链含有最多7%的麦芽糖四糖亚基[12],支链含有少量的麦芽糖基或葡萄糖基[13]㊂其结构中α-1,4和α-1,6糖苷键的共存常被认为是直链淀粉和右旋糖酐结构之间的一种中间体[14]㊂图1㊀普鲁兰多糖的结构Fig.1㊀Structure of pullulan polysaccharides1.2㊀普鲁兰多糖的性质普鲁兰多糖是白色的㊁中性㊁无味㊁无嗅㊁不吸. All Rights Reserved.284㊀燕山大学学报2021湿㊁无毒无害的粉末,在250ħ时开始分解,280ħ时分解为焦炭,因此具有一定的耐热性[15-17]㊂因为普鲁兰多糖特殊的多糖结构,而使其具有许多优良的特性㊂普鲁兰多糖每个葡萄糖单元中含有9个羟基,极易溶于水,与其他水溶性多糖相比,其水溶液稳定,黏度较低,且其水溶液黏度不受温度㊁pH值和大多数金属离子的影响,因此常被用作食品添加剂[18]㊂普鲁兰多糖易溶于DMSO㊁DMF㊁DMA和稀碱溶液,不溶于无水乙醇等其他有机溶剂[19]㊂普鲁兰多糖具有较高的成膜性[20]㊁可纺性[21]㊁黏附性[22]㊁非免疫原性[23]㊁非致癌性[24]㊁非诱变性[25]㊁生物相容性[26]和可降解性[27],有一定的机械强度,薄膜透明性好,且具有良好的低透氧性和耐油性[28],因此其产物在食品加工和包装㊁环境保护㊁电子㊁化妆品和生物医用等方面具有非常广阔的应用㊂2㊀普鲁兰多糖的改性方法普鲁兰多糖因其大量的优良特性而备受关注,但在实际应用中,仍具有一定的限制㊂普鲁兰多糖不具有电负性,亲水性强,基本无抗菌特性[29],形成的薄膜脆性大[30],所以在实际应用时,要加以修饰改性,从而拓展其在食品加工和包装㊁环境保护㊁电子㊁化妆品㊁生物医用等方面的应用㊂2.1㊀物理改性物理改性普鲁兰多糖是通过物理共混达成的,通过掺入其他具有一定特性的组分,来提高普鲁兰多糖的性能,或给予产物新的特性,以扩大普鲁兰多糖的应用㊂Kowalczy等[31]在普鲁兰多糖溶液中加入明胶和具有抗菌特性的山梨酸钾,溶液浇铸成膜后,对薄膜中山梨酸钾的释放速率和薄膜的抗菌特性进行了研究㊂结果表明,作为碱金属盐的山梨酸钾会提高溶液的pH值,而当普鲁兰多糖溶液中引入明胶时,共混的薄膜形成液的pH值降低,这样更有利于山梨酸钾发挥抗菌作用㊂此外,明胶的加入,会使山梨酸钾的释放速率减缓,当山梨酸钾的浓度为2%时,共混的薄膜溶液对交配曲霉㊁灰葡萄孢㊁酿酒酵母和柠檬克勒克酵母表现出强烈的抑制作用,从而提高了普鲁兰多糖薄膜的抗菌特性,扩大了普鲁兰多糖在食品包装和涂层材料中的应用前景㊂Chu等[32]研究了防腐剂肉桂精油(CEO)和表面活性剂吐温80的添加对普鲁兰多糖基可食膜的结构㊁物理性能㊁抗氧化性能和抗菌性能的影响㊂结果表明,在普鲁兰多糖基复合膜中掺入CEO会降低其拉伸强度㊁透明度㊁水含量和水蒸气渗透性,但会显著提高其抗氧化性能和抗菌性能㊂CEO占12%的薄膜表现出最强的抗氧化和抗菌能力㊂吐温80的添加,使薄膜中形成了亚微观胶束,改善了复合薄膜的稳定性并减少了CEO的损失,但降低了复合膜的透明度和防水性能㊂Silva等[33]进行了普鲁兰多糖与作为化学增强剂的表面活性剂(油酸㊁聚山梨酯80和丙二醇)混合的研究,制备了负载药物丙胺卡因和利多卡因盐酸盐的冻干黏膜黏附口腔分散片㊂结果表明,普鲁兰多糖与表面活性剂之间存在明显的协同作用,普鲁兰多糖与渗透促进剂一起显著提升了黏膜黏附的作用,显著改善了局部麻醉药在猪上皮表面的渗透㊂这种新颖的药物输送平台可能会应用在牙科领域,从而能够在常规和微创牙科手术中更换注射麻醉的方法,扩大了普鲁兰多糖在生物医药方面的应用㊂Liu等[34]研究了纳米TiO2对支链淀粉膜的微观结构㊁物理性能㊁机械性能和光学性能的影响㊂结果表明,纳米TiO2的添加改善了膜的水蒸气阻隔性能㊁机械性能和对紫外线的膜阻隔性能,扩大了普鲁兰多糖在食品包装中的应用㊂总体来说,当普鲁兰多糖与其他物质共混时,可能会与加入物之间产生分子间相互作用,比如:氢键和其他协同作用等,进而影响产物结构,改变普鲁兰多糖的性能㊂同时也会结合共混物的特性,提高产品的综合性能㊂现已有大量的对普鲁兰多糖进行物理改性的研究,提高了普鲁兰多糖的疏水性[35]㊁抗菌性[36]㊁抗氧化性[36]㊁缓释药性㊁机械性能和膜的韧性等,增强了普鲁兰多糖的实际应用,使普鲁兰多糖可以广泛地应用在生活中,从而节约了地球的有限资源,保护了地球的生态环境㊂2.2㊀化学改性化学改性普鲁兰多糖,是通过化学反应改变普鲁兰多糖的官能团或引入新的官能团及特殊结. All Rights Reserved.第4期张振琳等㊀普鲁兰多糖的改性及应用研究进展285㊀构,改善其性能,如加强普鲁兰多糖的电负性㊁抗菌性㊁疏水性㊁化学活性㊁光响应性㊁温敏性㊁pH 响应性等,扩大其应用范围㊂常用的化学改性普鲁兰多糖的方法有酯化㊁胺化㊁季铵化㊁醚化㊁硫酸化㊁硫醇化㊁氧化㊁叠氮化㊁共聚交联等㊂2.2.1㊀酯化Lee and Na [37]通过酯化反应将油酸和二氢卟吩e6接枝到普鲁兰多糖上,即普鲁兰多糖中的羟基与油酸和二氢卟吩e6中的羧基发生反应,使普鲁兰多糖结合油酸的亲脂性与二氢卟吩e6的光敏性,用于光动力靶向治疗转移性癌症㊂此研究利用结肠癌㊁乳腺癌和肺癌细胞系证实了产物普鲁兰多糖-油酸-二氢卟吩e6与癌细胞的相互作用和检测效力,在激光照射下,癌细胞处积累的普鲁兰多糖-油酸-二氢卟吩e6可产生单线态氧,导致细胞凋亡和坏死㊂因此,证明了油酸结合聚合光敏剂是一种潜在的靶向光动力治疗转移性癌症的方法㊂Niu 等[38]用普鲁兰多糖和不同的羧酸酐(乙酸酐㊁丙酸酐和丁酸酐)反应,合成了具有不同取代度的普鲁兰多糖乙酸酯㊁普鲁兰多糖丙酸酯和普鲁兰多糖丁酸酯,具体反应过程如图2,通过溶液浇铸法获得了普鲁兰多糖酯膜,研究了水蒸气透过率㊁氧气透过率㊁表面疏水性㊁颜色和机械性能㊂结果显示,纯普鲁兰多糖膜的水蒸气透过率值高于普鲁兰多糖酯制备的膜㊂用普鲁兰多糖酯薄膜包装的草莓减重率显著降低,保持了草莓的硬度,延长了草莓的货架寿命㊂图2㊀普鲁兰多糖与羧酸酐的酯化反应Fig.2㊀Esterification of pullulan with carboxylic anhydride㊀㊀Jia 等[39]通过酯化反应将4-氯丁酰氯接枝到普鲁兰多糖上,得到氯化普鲁兰多糖,然后硬脂酸哌啶酯与氯化普鲁兰多糖发生氮氧化物自由基偶联反应,得到两亲性聚合物,能够与疏水性药物(DOX)自组装成纳米级递送载体,合成路线如图3㊂图3㊀普鲁兰多糖与4-氯丁酰氯的酯化反应Fig.3㊀Esterification of pullulan polysaccharideswith 4-chloroprene chloride㊀㊀研究表明,所提出的基于普鲁兰多糖的递送纳米颗粒具有出色的生物相容性,并且具有超声刺激药物释放的特性㊂Miura 等[40]开发了一种直径小于10nm 含胆固醇的普鲁兰多糖(CHP)自组装纳米凝胶,并进一步进行了羧基取代,即普鲁兰多糖与琥珀酸酐反应,制备成了阴离子型的纳米凝胶疫苗㊂结果表明,CHPCOOH 纳米凝胶疫苗能够有效激活免疫系统并产生抗体,尤其是细胞免疫,CHPCOOH 纳米凝胶疫苗能够在体内靶向呈递抗原细胞,并显示出非常强的细胞毒性T 淋巴细胞活化作用,因此认为,CHPCOOH 纳米凝胶有潜力成为一种新型的治疗性癌症疫苗,其活性可以扩大免疫治疗的范围㊂2.2.2㊀胺化Zhang 等[41]报道了以精胺修饰的普鲁兰多糖作为聚阳离子模型,结构如图4㊂精胺修饰的普鲁兰多糖与血清蛋白的高比值,导致了较大的多复合体的形成,从而促进了细胞摄取,增强了溶酶体逸出,提高了RNAi(核糖核酸干扰,是指在进化过程中高度保守的㊁由双链核糖核酸诱发的㊁同源信使核糖核酸高效特异性降解的现象)效率㊂另外,由于精胺修饰的普鲁兰多糖与血清蛋白的比值升高,游离的精胺修饰的普鲁兰多糖的补充也使RNA(核糖核酸)转染得到增强㊂这些结果表明,在含血清的培养基中,通过调整多聚体中氮磷比,可以更有效地调节多聚体的RNAi 效率㊂. All Rights Reserved.286㊀燕山大学学报2021图4㊀精胺修饰的普鲁兰多糖的结构Fig.4㊀Structure of pullulan modified by spermine ㊀㊀Song等[42]研究了以CDI为活化试剂,普鲁兰多糖与乙二胺反应,从而得到胺化普鲁兰多糖,如图5,并且进一步制备了金纳米棒和胺化普鲁兰多糖的纳米复合材料㊂实验证明,此纳米复合材料可靶向治疗癌症,且其具有特异的光热响应性,在一定时间内,可通过施加不同的光强或热量,调节金纳米棒的释放量,进而进行不同强度的治疗㊂图5㊀胺化普鲁兰多糖的制备Fig.5㊀Preparation of aminated pullulan2.2.3㊀季铵化Moraes等[43]通过添加反应性的缩水甘油三甲基氯化铵(GTMAC),将季铵盐基团与普鲁兰主链相连,进而合成阳离子普鲁兰多糖衍生物,如图6,使其能够在静电相互作用的驱动下与miRNAs(一种21~25nt长的小分子核糖核酸,可作用于特定基因,阻遏翻译)形成复合物,烷基化的普鲁兰多糖能够与miRNA相互作用并形成稳定的多聚体㊂Moraes等是通过琼脂糖凝胶电泳和紫外分光光度法确认了miRNA的存在㊂用高达200μg/mL的纳米复合物孵育人脐静脉内皮细胞1天后,进行了体外测试,结果显示无任何细胞毒性㊂用荧光标记的miRNA的荧光显微镜图像可证明,季铵化普鲁兰多糖能够促进miRNA在细胞内的传递㊂结果证明,使用普鲁兰多糖的阳离子衍生物和miRNA形成多聚体,为在水性介质中生产多糖纳米颗粒提供了一种简便而通用的方法,并且可能会用于基因传递㊂图6㊀阳离子普鲁兰多糖衍生物的制备过程Fig.6㊀Preparation of cationic pullulan derivatives 2.2.4㊀醚化Meo等[44]研究了一种新的纳米水凝胶,该纳米水凝胶是基于疏水的荧光分子核黄素四丁酸酯修饰的多糖,具有应用于药物输送的潜力㊂分别选择透明质酸和普鲁兰多糖作为阴离子和中性多糖的代表,并将核黄素四丁酸酯的溴己基衍生物化学连接到这些聚合物链上(如图7),由于这种衍生作用,聚合物链能够在水性环境中自组装,从而形成透明质酸和普鲁兰多糖分别具有约312nm 和210nm的平均直径的纳米水凝胶㊂这些新的纳米水凝胶显示出低的多分散指数和负电势㊂此外,纳米水凝胶可轻松装载模型药物,在水和生理条件下显示出长期稳定性,并具有出色的细胞相容性㊂图7㊀普鲁兰多糖与核黄素四丁酸酯的溴己基衍生物的醚化反应Fig.7㊀Etherification of pullulan and the bromohexylderivative of riboflavin tetrabutyl ester. All Rights Reserved.第4期张振琳等㊀普鲁兰多糖的改性及应用研究进展287㊀2.2.5㊀硫酸化Dionísio 等[45]对中性多糖普鲁兰多糖进行了化学修饰,获得了带电荷的衍生物:与SO 3反应,DMF 为络合物,生成了硫酸盐衍生物(SP),如图8㊂硫酸盐衍生物会相互凝聚,形成具有结合模型蛋白(BSA)能力的纳米颗粒,并显示出足够的尺寸用于药物输送,因此具有药物输送时作为纳米载体的潜力㊂图8㊀普鲁兰硫酸盐衍生物(SP)的制备Fig.8㊀Preparation of sulphate derivatives of pullulan (SP)㊀㊀Mihai 等[46]报道了与有机碱配合使用的普鲁兰多糖硫酸盐衍生物的研究,并探讨了使用的配合物和反应温度对普鲁兰多糖硫酸化产生影响㊂结果显示,SO 3㊃DMF 配合物在较低温度下更具反应性㊂在较高温度下,取代度不会显著增加,但会发生链断裂;SO 3㊃Py(吡啶)配合物更稳定,因此在较低温度下反应性较低;随着温度的升高,取代度升高,但在大约80ħ时,大分子链会发生脱水,并形成凝胶状聚合物㊂两种方法获得的相同取代度的产品,具有不同的黏度行为,用SO 3㊃DMF 配合物获得的产品黏度低于使用SO 3㊃Py 配合物获得的产品黏度,这是因为,在均质(DMF-普鲁兰多糖的溶剂)和非均质介质中(因为Py 仅使普鲁兰多糖骨架膨胀),聚合物链上的取代基分布不均,进而得到不同的黏度行为㊂2.2.6㊀硫醇化Leonaviciute 等[47]合成了可用于黏膜黏附的硫醇化普鲁兰多糖,使用了两种合成途径:溴化亲核取代(如图9)和高碘酸盐裂解的还原胺化(如图10),而后将接枝率最高的硫醇化普鲁兰多糖(普鲁兰多糖-半胱胺)与6-巯基烟酰胺反应(6,6-DTNA),如图11,并通过NMR 分析证实其在普鲁兰多糖结构中的存在㊂比较这两种方法,还原胺化具有较高偶联速率㊂对于硫醇化的聚合物,在旋转圆柱体上的黏附时间最多可延长46倍,对于预活化的聚合物,可延长至75倍㊂对于经过修饰的普鲁兰多糖样品流变学测量显示,在60min 内添加黏液后,动态黏度增加了98倍和160倍,而未修饰的支链淀粉完全没有显示出黏度增加㊂此外,实验显示,两种衍生物对人结肠癌细胞活力的影响均较小㊂从而得出结论:预活化的硫醇化普鲁兰多糖是一种有应用前景的黏膜黏附聚合物,可开发用于黏膜药物递送系统㊂图9㊀普鲁兰多糖-硫脲共轭物的合成Fig.9㊀Synthesis of pullulan-thioureaconjugate图10㊀普鲁兰多糖-半胱胺偶联物的合成Fig.10㊀Synthesis of pullulan-cysteamine conjugates. All Rights Reserved.288㊀燕山大学学报2021图11㊀普鲁兰多糖-半胱胺偶联物与6-巯基烟酰胺偶联的示意图Fig.11㊀Schematic diagram of pullulan-cysteamineconjugated with 6-mercapto nicotinamide2.2.7㊀氧化Zhang 等[48]通过高碘酸盐氧化法制备了不同醛含量的二醛普鲁兰多糖,并用二醛普鲁兰多糖作为交联剂制备了明胶水凝胶,如图12㊂作者发现可以通过改变水相的pH 值来改变醛含量㊂在pH =4.0条件下得到最高的氧化率和二醛基含量㊂并且二醛普鲁兰多糖的添加显著改善了明胶水凝胶的机械性能,扩展了水凝胶在生物医学领域的潜在应用㊂图12㊀高碘酸盐氧化普鲁兰多糖Fig.12㊀Periodate oxidized pullulan㊀㊀Bercea 等[49]用2,2,6,6-四甲基-1-哌啶基氧基㊁NaBr 和次氯酸钠溶液氧化了普鲁兰多糖(如图13),并进一步制备了聚乙烯醇(PVA)和氧化普鲁兰多糖(OxP)的自愈合复合水凝胶㊂由于存在-COOH 基团,氧化普鲁兰多糖大分子与PVA 具有强的相互作用,使此复合水凝胶具有良好的自愈合能力㊂通过冷冻/解冻过程可使PVA 形成三维网络,此体系优点是凝胶形成过程中避免了任何交联剂的使用,并且3次冷冻/解冻循环即可使PVA 形成三维网络㊂此外,PVA /OxP 水凝胶不会释放细胞毒性化合物,具有生物医学应用的潜力㊂图13㊀氧化普鲁兰多糖的制备过程Fig.13㊀Preparation process of oxidized pullulan2.2.8㊀点击反应Diget 等[50]先使普鲁兰多糖与缩水甘油炔丙基醚反应,通过开环醚化作用,使炔基官能团接枝到普鲁兰多糖主链上,然后得到的普鲁兰多糖衍生物与叠氮化环糊精通过点击反应,最终得到环糊精修饰的普鲁兰多糖,并通过相同的反应制备金刚烷改性的葡聚糖,如图14所示㊂进行表征发现环糊精修饰的普鲁兰多糖和金刚烷修饰的葡聚糖之间的主体-客体具有相互作用,而产生了纳米颗粒,球形颗粒粒径在100nm 以下㊂同时,环糊精修饰的普鲁兰多糖的新型纳米颗粒(尺寸为70~100nm)有望成为靶向药物的载体㊂. All Rights Reserved.第4期张振琳等㊀普鲁兰多糖的改性及应用研究进展289㊀图14㊀环糊精-g-普鲁兰多糖的合成Fig.14㊀Synthesis of cyclodextrin-g-pullulan㊀㊀Zhou等[51]用叠氮化钠和普鲁兰多糖反应,生成了叠氮化普鲁兰多糖,然后叠氮化普鲁兰多糖通过点击反应,进一步与含炔基团第3代聚(L-赖氨酸)树枝状分子反应,最后胍基化得到阳离子胍修饰的具有树枝状结构的普鲁兰多糖(OGG3P),如图15㊂所获得的OGG3P可有效地将脱氧核糖核酸压缩成具有适当大小的正表面电荷球形纳米复合物,从而使其能够进入细胞并确保成功地传递基因㊂OGG3P在人的宫颈腺癌细胞和人的胚胎肾293T细胞中表现出高的基因转染特性,通过载体对细胞的内活化,引起了单线态氧的产生,展现了明显的细胞毒性㊂研究结果表明,这种用胍修饰的树枝状普鲁兰多糖可以作为可靠的基因传递纳米平台,来实现基因传递治疗㊂2.2.9㊀共聚交联Saeaeh等[52]以三偏磷酸钠为交联剂,制备了普鲁兰多糖水凝胶,如图16,同时加入了多壁碳纳米管(MWCNT),制备了普鲁兰多糖复合水凝胶,并研究了其在施加电场下的机电性能和挠度响应㊂结果表明,添加MWCNT对于改善电活性响应非常有效㊂Askarian等[53]合成了胺型树枝状聚合物(PAMAM)-普鲁兰多糖偶联物,如图17,并研究了其将基因传递到肝细胞中的靶向活性㊂结果表明,产物结合了普鲁兰多糖的生物相容性㊁生物降解性和肝细胞靶向性,与PAMAM的基因凝聚能力㊁缓冲能力和内溶酶体逃逸特性,得到了无毒的㊁靶向的基因传递载体㊂此偶联物也有可能用于药物传递㊂Willersinn等[54]以半胱氨酸为交联剂,制备了普鲁兰多糖-b-聚(N-乙烯基吡咯烷酮)组成的双亲水嵌段共聚物,并进行了自组装㊂文中证明,氧化的自组装颗粒可通过双官能团交联剂半胱氨酸进行交联,形成具有醛基的动态共价亚胺键㊂此外,可以通过酸处理或还原剂的使用来使交联键断裂,具有用于生物医学领域的潜力㊂图15㊀具有树枝状结构的普鲁兰多糖(OGG3P)的制备过程Fig.15㊀Preparation of pullulan(OGG3P)with dendritic structure. All Rights Reserved.290㊀燕山大学学报2021图16㊀普鲁兰多糖水凝胶的制备过程Fig.16㊀Preparation of pullulan hydrogel图17㊀(PAMAM)-普鲁兰多糖偶联物的合成Fig.17㊀Synthesis of (PAMAM)-pullulan conjugate㊀㊀Han 等[55]用CDI 为活化剂,含水的二甲基亚砜为溶剂,合成了普鲁兰多糖和明胶(GEL)的化学交联凝胶,如图18㊂结果表明,与常规无水DMSO 相比,这种情况下反应进行得更快,得到的凝胶具有更强的机械强度㊂此工作扩大了多糖和含胺/羟基/羧基的蛋白质合成新凝胶的可能,具有应用于生物医学应用的潜力㊂图18㊀普鲁兰多糖和明胶的化学交联凝胶的制备Fig.18㊀Preparation of chemical cross-linking gelsof pullulan and gelatin㊀㊀Hezarkhani 等[56]以过硫酸铵为引发剂,将N-乙烯基咪唑(NVI)接枝共聚到普鲁兰多糖上,获得了新的阳离子普鲁兰多糖衍生物,如图19,产物与三聚磷酸钠㊁柠檬酸钠溶液混合后,生成了络合物,产物具有阳离子特性㊂结果表明,得到的接枝共聚物是水溶性的,具有潜在的生物医学用途㊂图19㊀N-乙烯基咪唑(NVI)接枝共聚到普鲁兰多糖上的合成过程Fig.19㊀Synthesis of N-vinyl imidazole (NVI)graftedonto pullulan㊀㊀Carvalho 等[57]合成了新型两亲性普鲁兰多糖-g-聚(ε-己内酯)(Pull-g-PCL)的接枝共聚物㊂第一步,用2-溴丙酰溴对普鲁兰多糖进行化学修饰,得到溴化普鲁兰多糖(PullBr);然后,将该前体用叠氮化钠改性,得到叠氮化普鲁兰多糖(PullN 3);. All Rights Reserved.第4期张振琳等㊀普鲁兰多糖的改性及应用研究进展291㊀最后叠氮化普鲁兰多糖通过铜[Cu(I)]催化的点击化学反应,得到Pull-g-PCL 产物,如图20㊂研究表明,Pull-g-PCL 具有两亲性㊁可生物降解性和自组装性等,有应用于药物传递系统的潜力㊂图20㊀Pull-g-PCL 的制备过程Fig.20㊀Preparation of Pull-g-PCL2.2.10㊀其他Sheng 等[58]通过Maillard 反应合成了卵清蛋白-普鲁兰多糖共轭物,研究了Maillard 反应是否能增强卵清蛋白的发泡性能㊂与天然卵清蛋白和加热卵清蛋白相比,卵清蛋白-普鲁兰多糖共轭物泡沫显示出更小㊁更均匀的特点,且其泡沫大小随时间增大速率最慢,如图21㊂证明Maillard 反应可增强卵清蛋白的发泡性能㊂图21㊀天然卵清蛋白㊁加热卵清蛋白和卵清蛋白-普鲁兰多糖共轭物的发泡性能Fig.21㊀Foaming properties of natural ovalbumin,heatedovalbumin and ovalbumin-pululan conjugate㊀㊀Raj 等[59]通过将丙烯酰胺接枝到普鲁兰多糖上的方法,开发出具有pH 响应㊁速率可控的聚合物㊂该研究利用自由基诱导微波辅助辐照技术,以硝酸铈铵作为自由基诱导剂而合成,得到的接枝聚合物是生物相容并可生物降解㊂毒性研究表明其在口服药物递送系统中可安全使用㊂制成片剂表征后发现,此接枝聚合物对pH 敏感,有稳定的控释行为㊂因此,可以制作为pH 响应型速率可控的生物材料㊂综上所述,普鲁兰多糖在食品㊁医药和环境等方面,有着非常广泛的应用㊂但普鲁兰多糖本身具有机械性能差㊁成本高㊁抗菌性能差㊁疏水性差等缺点,因此,通过物理改性或化学改性提高其机械强度㊁降低成本㊁引入疏水性㊁抗菌性㊁温敏性㊁光响应性㊁pH 响应性及其他各种特定响应性能等,可极大地扩大这种天然绿色多糖的多种应用㊂但关于普鲁兰多糖的结构与改性后的结构,仍未探究清晰㊂普鲁兰多糖及其衍生物可制备成薄膜㊁纳米颗粒㊁微粒㊁水凝胶和电纺丝纤维等,进一步扩大了其在众多领域的应用㊂目前,绿色化学备受关注,普鲁兰多糖及其他天然聚合物仍有许多新的应用前景未被发现,值得研究人员进一步研究探索其不同的改性方法,从而扩大天然聚合物的应用㊂3㊀普鲁兰多糖及其衍生物的应用研究及进展3.1㊀食品加工和包装普鲁兰多糖是一种绿色可食用的天然多糖,具有许多可在食品中应用的优良特性,已被批准在食品添加剂中使用㊂近年来,对于普鲁兰多糖在食品中的应用也有着日新月异的变化㊂3.1.1㊀食品添加剂Seethu 等[60]采用静电纺丝技术,以50ʒ50的比例使用乳清分离蛋白和普鲁兰多糖,作为壁材料,对白藜芦醇进行纳米囊封,实现了白藜芦醇更高的包封效率㊂结果表明,电纺丝后白藜芦醇的结构和抗氧化性能没有发生变化,且具有更高的稳定性㊂负载白藜芦醇的纳米纤维可增强牛奶的抗氧化性能,且不会影响其固有的理化和感官特性㊂. All Rights Reserved.。
普鲁兰多糖的应用及研究生产现状
点，还能减少尼古丁的含鲁兰多糖的研究与生产现状
普鲁兰多糖的研究工作起始于西德， 英国人 在理论方面也作了不少工作， 日本进行了比较系 统尤其是生产工艺和产品应用的研究， 并取得了 大量专利。 1976—1980 年为第一个研究高峰，主 要是对其性质和发酵方法的研究；1984—1996 年 为第二个研究高峰， 主要集中在对其产生机理和 应用研究。目前已进入应用研究高峰，包括普鲁兰 多糖衍生物的结构鉴定、性质、应用的研究以及普 鲁兰多糖改善食品品质方面的研究。 从国外所发 表的文章来看，目前普鲁兰多糖的产率并不高，大 多在 20g ／ L~50g ／ L 之间， 并且其发酵时间较长， 一般需要 96h～144h。
山东省食品发酵工业研究设计院与中科院微 生物研究所开始研究普鲁兰多糖始 于 上 世 纪 80 年代，是国家轻工部科技攻关项目。 1990 年开发 出普鲁兰多糖产品，但由于当时的产品质量低劣， 且缺乏应用研究， 国内还未有专项推广应用的资 金，暂停了开发。 近些年来，随着普鲁兰多糖应用 市场的拓开， 普鲁兰多糖生产与应用进入到前所 未有的高峰， 日本林原生化加大了普鲁兰多糖生 产规模，仍远远满足不了市场需求。 在此基础上， 设计院从 2000 年开始，对过去有关普鲁兰多糖研 究开发方面的成果重新作了分析， 通过一系列科 研攻关， 多糖的产率达到 55g ／ L， 糖转化率可达
普鲁兰多糖能够迅速溶解于冷水或温水，溶 解速度比羧甲基纤维素、海藻酸钠、聚丙烯醇、聚 乙烯醇等快二倍以上，溶液中性，不离子化、不凝 胶化、 不结晶。 可与水溶性高分子如羧甲基纤维 素、海藻酸钠和淀粉等互溶，不溶于乙醇、氯仿等 有机溶剂。但其酯化或醚化后，其理化性质将随之 改变。 根据置换度不同，可分别溶于水和丙酮、氯 仿、乙醇及乙酸乙酯等有机溶剂。 1.2.3 稳定性
烷基化普鲁兰多糖的制备及性质
1 实验部分
111 仪器与试剂 环境扫描电镜 (荷兰 FE I 公司 XL 30ESEM ) , 凝胶渗透色谱仪 (美国W A T ER S1515) , 示差扫描
量热分析仪 (瑞士 M ET TL ER D SC822e) , 热重分析仪 (瑞士 M ET TL ER T GA SD TA 851e) , 傅立叶 变换红外光谱仪 (美国 N ICOL ET AVA TA R 360) , 元素分析仪 (德国 ELLM EN TA R 公司 V a rio EL
V o l123 N o 12 M a r12007
林秀珠1, 罗志敏2, 马秀玲1, 陈 盛2
(11 福建师范大学化学与材料学院, 福建 福州 350007; 21 福建师范大学福清分校, 福建 福清 350300)
摘要: 对出芽短梗霉发酵产生的普鲁兰多糖进行了烷基化改性, 并通过扫描电镜、红外、元素分析及热 分析等手段对其性质进行表征. 结果表明: 改性后的普鲁兰多糖呈带有孔洞的褶皱结构, 具有更高的热稳定 性, 由水溶性成为水不溶, 且达到了脂溶性的目的, 有利于扩大普鲁兰多糖的应用范围.
第 23 卷 第 2 期 2007 年 3 月
福建师范大学学报 (自然科学版) Jou rna l of Fu jian N o rm a l U n iversity (N a tu ra l Science Ed ition)
文章编号: 100025277 (2007) 0220062205
烷基化普鲁兰多糖的制备及性质
关键词: 普鲁兰多糖; 溴代正丁烷; 烷基化 中图分类号: O 63619 文献标识码: A
Prepara tion and Properties of A lkyla ted Pullulan
普鲁兰多糖的分离纯化及结构鉴定
普鲁兰多糖的分离纯化及结构鉴定作者：曹海石添加日期：2011-08-20 23:21:02 浏览：270次普鲁兰多糖是由茁芽短梗霉(A u reobasid ium p u llu lans) 分泌的胞外多糖[ 1 ] , 它具有无毒害、粘结性强和成膜性好等优良特性, 可作为食品、医药方面的粘合剂和包装材料. 此外, 也广泛应用于水果蔬菜保鲜、种子保护、化妆品和卷烟生产等方面, 是一种新型的多功能生物产品, 有较好的应用前景[ 2, 3 ]. 目前, 普鲁兰多糖的应用国外已申请了多项专利, 我们实验室经紫外诱变筛选出一株高产普鲁兰多糖的菌株(A u reobasid ium p u llu lans JB518) [ 4 ] , 对其产生的多糖进行了分离纯化, 该纯化方法简便、回收率高. 同时通过薄层层析、红外光谱及核磁共振等方法对其结构进行了鉴定, 证实了它的基本结构单位为麦芽三糖, 每个麦芽三糖之间由A(1→6)糖苷键相连, 这为该变异菌株的应用提供了理论依据.DEA E2纤维素为W hatm an 产品,Sephadex G2100 为Pharm acia 产品,普鲁兰多糖 (Pu llu lan) 标准品、麦芽三糖和普鲁兰酶(EC. 3.2. 1. 41) 为Sigm a 产品,其它化学试剂均为国德国B ruker1FS66V 真空型红外光谱仪. 美国V arian 公司U n ity 400 NMR 仪.将本实验室经紫外诱变获得的茁芽短梗霉(JB518) , 在含2% 蔗糖, 012% 的酵母浸膏, 012% KH2PO 4, 0. 1%MgSO 4•7H2O , 0. 1%NaOH 和0. 04% (NH4)2 SO4的液体培养基中培养, 在250 mL 锥形瓶中加入50 mL 培养基, 用接种环移菌3 次, 于28 ℃发酵96 h, 发酵液in 的转速下离心30 m in, 去沉淀, 上清液加入2 倍无水乙醇, 搅拌、放置过夜,使普鲁兰多糖充分沉淀. 沉淀液以4 500 r/min 离心30 min, 得普鲁兰多糖沉淀, 沉淀依次用丙酮、乙醚洗涤, P1O5干燥, 即得普鲁兰多糖粗品, 从50 mL 发酵液中可得其粗品115 g.1. 3 多糖及蛋白质含量的测定采用改良的苯酚2硫酸法[ 5 ]. 取待测溶液012 mL , 加入浓度为50 gˆL 的苯酚溶液014mL , 混合均匀后迅速加入2 mL 浓H2SO 4, 振荡摇匀, 于室温放置30 m in, 用721 分光光度计在490 nm 处测定光吸收值.采用Low ry 法[ 6 ] , 以牛血清白蛋白为标准蛋白测定蛋白质含量.1. 4 核磁共振光谱测定及薄层层析1H NMR 频率399195MHz, 90 ℃脉冲25 Ls, 脉冲延迟时间316 s, 累加128 次, 溶剂DM SO 2d6, 参考标准: DDM SO = 2150, 样品浓度5% (质量体积分数) , 控温误差±0. 1 ℃. 13C NMR 频率100157MHz, 90 ℃脉冲14 Ls, 脉冲间隔115 Ls, 宽带噪音去偶, 累加3 000次, 溶剂DM SO 2d6, 参考标准: DDM SO = 39160, 样品质量体积分数12% , 控温误差±0. 1 ℃.薄层层析(TLC) 采用硅胶板法[ 7 ]. 在10 g 硅胶G260 干粉中加入0102mo lˆL 的乙酸钠溶液25 mL , 搅拌均匀, 平铺在玻璃板上, 自然晾干后, 于120 ℃加热活化30 m in, 制成硅胶板.1. 5 刚果红实验Fig. 1 Curve eluted on DEAE-cellulosecolumn by waterFig. 2 Curve eluted on DEAE-cellulosecolumn by Na2B4O7 solution参照文献[ 8 ]方法. 刚果红溶液浓度为215×10- 5 mo lˆL , 普鲁兰多糖溶液质量浓度为10 m gˆmL. 将N aOH 依次配成不同浓度(012～ 110 mo lˆL ) , 将普鲁兰多糖溶液和刚果红溶液混合(体积比1∶1) , 然后加入与混合液等体积的不同浓度的N aOH, 静置15 m in 后, 用721 分光光度计依次测定混合液在不同浓度的N aOH 溶液中最大吸收波长的变化(以刚果红溶液为对照).2 结果与讨论2. 1 普鲁兰多糖的纯化2. 1. 1 Savage 法参照文献[9 ]方法. 将610 g 普鲁兰多糖粗品稀释成115% 的水溶液400mL , 加入100 mL 氯仿ˆ丁醇混合液(体积比4∶1) , 充分振荡使蛋白质析出, 以2 000 rˆm in离心30 m in, 除去沉淀, 将上清液再用此方法处理, 重复7 次. 最后得到脱去蛋白的上清液.将该上清液逆向流水透析3 d, 将其减压浓缩至200 mL 左右, 加入2 倍体积无水乙醇, 充分搅拌, 放置过夜, 使普鲁兰多糖沉淀, 沉淀液以4 500 rˆm in 离心30 m in, 将沉淀用丙酮、乙醚依次洗涤, P2O 5 干燥, 得普鲁兰多糖粉末518 g.2. 1. 2 DEA E2纤维素柱层析将经Savage 法除蛋白的普鲁兰多糖粉末溶于10 mL 蒸馏水中, 进行DEA E2纤维素(硼酸型) 柱层析(313 cm ×40 cm ) , 洗脱速度为1 mLˆm in. 首先用蒸馏水洗脱, 分部收集(每管5mL ) , 用改良的苯酚2硫酸法比色鉴定多糖部分, 洗脱曲线如图1所示. 收集多糖峰, 减压浓缩、透析、冷冻干燥得412 g 样品1. 该层析柱用0112mo lˆL 硼砂洗脱, 洗脱曲线如图2 所示. 同样收集多糖峰, 浓缩、透析、冷冻干燥得115 g 样品2.0 3 7 1 高等学校化学学报Vo l. 20©1995-2005 Tsinghua Tongfang Optical Disc Co., Ltd. All rights reserved.2. 1. 3 Sephadex G2100 柱层析分别取样品1 和样品2 溶液进行Sephadex G2100 柱层析(1 cm ×100 cm ) , 进样量为015 mL , 样品质量分数为017% , 用蒸馏水进行洗脱, 洗脱速度为4 mLˆh , 用改良的苯酚2硫酸法比色鉴定多糖部分, 洗脱曲线如图3 和图4 所示. 样品1和样品2 各有一个洗脱峰, 收集洗脱峰后分别冷冻干燥得白色粉末410 g P1和112 g P2.Fig. 3 Gel f iltration of sample 1 on SephadexG-100 columnFig. 4 Gel f iltration of sample 2 on SephadexG-100 column经过Savage 法、DEA E2纤维素柱层析及Sephadex G2100 柱层析将发酵得到的普鲁兰多糖进行纯化, 获得了纯品普鲁兰多糖, 总收率6617%.2. 2 结构研究2. 2. 1 薄层层析取普鲁兰酶1 m g (含4 个酶活力单位) 溶于115 mL 柠檬酸2磷酸二氢钠缓冲液中(pH 510, 0103 mo lˆL ) , 将酶液均匀分为3 份, 分别加入10 m g 普鲁兰多糖标准品、P1 及P2, 然后在37 ℃培养箱中保温酶解2 h, 将酶解液以标准麦芽三糖为对照在G260 硅胶薄板展层, 展层体系为乙腈ˆ水(体积比85∶1) , 以硫酸ˆ甲醇(体积比1∶3) 为显色剂, 展层完毕后将显色剂喷于硅胶板上, 在105 ℃加热显色. 由于普鲁兰酶可特异地水解多糖分子中的A(1→6) 糖苷键, 而对其它糖苷键并没有作用, 所以普鲁兰多糖在普鲁兰酶的作用下, 水解为麦芽三糖, 而其它多糖却无此结果. 从薄层层析图谱中可见, 普鲁兰多糖标准品和P1 被普鲁兰酶水解后都形成了麦芽三糖. 说明P1 是由A(1→6) 糖苷键结合的麦芽三糖所组成, 即是普鲁兰多糖. P2 在酶的作用下没有发生降解, 依然是多糖大分子,停留在原点位置, 从而证明P2 不是普鲁兰多糖而是其它多糖.2. 2. 2 红外光谱P1, P2 及标准普鲁兰多糖的红外光谱分析表明, 多糖分子的特征峰为1 200～ 1 030 cm - 1处的MC= O 峰和930～ 900 cm - 1处的D 2吡喃葡萄糖环振动峰[ 10, 11 ]. 普鲁兰多糖标准品与P1 谱中出现多糖的特征峰, 其两条谱线几乎完全相同, 但与P2 谱线相差较大,说明P1 为普鲁兰多糖, P2 为其它糖分子.2. 2. 3 核磁共振将纯品普鲁兰多糖P1 经核磁共振光谱分析, 其质子峰位移出现在D 3. 1～ 5. 4 之间, 由于—OH 效应致使谱峰略增宽. 环侧基—CH2OH 的特征峰出现在D 60. 34, 60. 58处, 表明结构单元中含2 个—CH2OH 基团. 由于多糖相连, 其糖苷键相连的C1 峰移向低场, 出现在D 98174, 100156 和101129 处, 证明结构单元含有不等同的C1, 其它各峰出现在D67. 03～ 80. 61处. 由1H 和13C NMR 特征峰可知, 该样品与普鲁兰多糖的结构一致.2. 2. 4 刚果红实验刚果红(Congo red) 是一种染料, 分子式为C32H22N 6O 6S2N a2, 它可与具有多股螺旋构象的多糖形成配合物, 配合物的最大吸收波长同刚果红相比发生红移. 在一定的N aOH 浓度范围内, 配合物出现亚稳区[ 12 ]. 普鲁兰多糖在刚果红实验中, 与刚果红配合物1 3 7 1 No. 11 曹海石等: 普鲁兰多糖的分离纯化及结构鉴定©1995-2005 Tsinghua Tongfang Optical Disc Co., Ltd. All rights reserved.的最大吸收波长虽然也发生红移, 但未出现亚稳区, 表明普鲁兰多糖分子并不存在多股螺旋构象. 这是由于普鲁兰多糖分子是由重复单位麦芽三糖经A(1→6) 糖苷键连接而形成的线性分子, 在该多糖的糖链中存在大量的(33% )A(1→6) 糖苷键, 由于A(1→6) 糖苷键存在一定的旋转自由度, 所以缺乏刚性, 在水溶液中有很大的柔曲性, 不易形成螺旋构象. 此外, 虽然普鲁兰多糖分子也含有66% 的A(1→4) 糖苷键, 但在一个重复单位中(3 个葡萄糖分子) 由于空间位阻也很难形成螺旋结构. 因而普鲁兰多糖分子不可能具有单股螺旋、带状等规则结构[ 13 ]. 其在水溶液中的构象只能为无规卷曲. 综上所述, 我们诱变得到的高产菌株(A u reobasidium pu llu lan s JB518) 经发酵得到的多糖确为普鲁兰多糖, 其构象为无规卷曲.。
普鲁兰糖生物合成和分子量调控机制的研究进展
[12] Rothwell P M, Howard S C, Dolan E, et al. Prognostic significance ofvisit-to-visit variability, maximum systolic blood pressure, and episodic hypertension [J]. Lancet, 2010, 375(9718): 895-905.[13] Hoshide S. Clinical implication of visit-to-visit blood pressurevariability[J]. Hypertens Res, 2018, 41(12): 993-999.[14] Webb A J S, Mazzucco S, Li L, et al. Prognostic significance ofblood pressure variability on beat-to-beat monitoring after transient ischemic attack and stroke[J]. Stroke, 2018, 49(1): 62- 67.[15] Wang J G, Zhou D, Jeffers B W. Predictors of visit-to-visit bloodpressure variability in patients with hypertension: an analysis of trials with an amlodipine treatment arm[J]. J Am Soc Hypertens, 2017, 11(7): 402-411.[16] El Mokadem M, Boshra H, Abd El Hady Y, et al. Correlationbetween blood pressure variability and subclinical target organ damage in patients with essential hypertension[J]. J Hum Hypertens, 2019: doi: 10.1038/s41371-019-0286-8.收稿日期：2019-09-30基金项目：山东省级重点实验室专项建设计划（SDKL2017023）；山东省自然科学基金（ZR2017BH051）；山东省重点研发计划（2018GSF121033，2018GHY115009，2018GSF118099，2019GSF107040，2019GSF108225，2019GHY112009）；泰山学者工程专项；山东省管企业人才发展支持项目；山东省属企业重大技术创新及产业化项目“多糖类药物研究开发关键技术”作者简介：刘飞，博士研究生，副研究员，研究方向：生物药物研究 E-mail: lfshwu@*通信作者：王凤山，博士，教授，研究方向：多糖类药物和生物技术药物 E-mail: fswang@ ；凌沛学，博士，研 究员，研究方向：生物药物研究 E-mail: lpxsdf@·综 述·普鲁兰糖生物合成和分子量调控机制的研究进展刘 飞1, 2, 3，刁梦奇2，张金华2，张林军2，袁 超2，王凤山1*，凌沛学1, 2, 3*（1. 山东大学药学院，山东 济南 250012；2. 山东省药学科学院 山东省生物药物重点实验室 山东省多糖类药物工程实验室 多糖类药物发酵与精制国家地方联合工程实验室 博士后科研工作站，山东 济南 250101；3. 山东福瑞达医药集团有限公司，山东 济南 250101）摘 要：普鲁兰糖是由出芽短梗霉产生的一种胞外多糖，在食品、药物、化妆品等领域有广泛应用，但其具体的分子合成机制和分子量调控机制尚不明确。
一种生产普鲁兰多糖的发酵方法[发明专利]
![一种生产普鲁兰多糖的发酵方法[发明专利]](https://img.taocdn.com/s3/m/eebb241bf90f76c660371a53.png)
专利名称：一种生产普鲁兰多糖的发酵方法专利类型：发明专利
发明人：许勤虎,徐勇虎
申请号：CN200510013501.4
申请日：20050513
公开号：CN1696302A
公开日：
20051116
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本发明公开了一种生产普鲁兰多糖的发酵方法。
本发明方法为将液体种子接入发酵培养基中，发酵初始培养基，其水溶液组成为(wt％)：蔗糖或DE值为40－60的淀粉水解物3.0－5.0，精制氮源0.2－0.5，磷酸二氢钾0.2－1.0，硫酸铵0.1－0.5，硫酸镁0.1－1.0，发酵复加溶液20－50，pH 值6.0－6.2，接种量为5％－10％，温度为29℃±1℃，通气量为0.5－1.0(V/V)，罐压为0.01－
0.02MPa，发酵进行到16小时进行补加碳源，每隔8－12小时流加一次，流加5－7次碳源后，再继续发酵16－56小时。
本发明通过精制氮源替代普通氮源来提高发酵得率，同时控制发酵时间生产不同平均分子量的普鲁兰多糖。
申请人：天津市工业微生物研究所
地址：300221 天津市河西区解放南路贺江道7号
国籍：CN
代理机构：天津市三利专利商标代理有限公司
代理人：李世萱
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普鲁兰多糖生物合成及高产菌株定向选育的研究
普鲁兰多糖生物合成及高产菌株定向选育的研究普鲁兰多糖，这个名字听起来有点复杂，但说白了就是一种好东西。
想象一下，你在沙滩上玩沙子，普鲁兰多糖就像是让沙子更加细腻、易于塑形的魔法材料。
这个糖不仅在食品工业里大显身手，还在医药、化妆品等领域有着无可替代的地位。
有人说它是“天然的粘合剂”，哈哈，确实如此。
它能增强产品的质感，增加稠度，甚至提高口感，真的是个小帮手。
普鲁兰多糖到底是怎么来的呢？别着急，我们得从头说起。
它的生物合成过程就像一场大戏，演员、舞台、道具缺一不可。
普鲁兰多糖是由一些小微生物制造的，主要是一些细菌，比如说变形链霉菌。
这些小家伙们在适宜的环境下，就开始了他们的“工作”。
它们在合成这个糖的时候，简直就像是在做手工艺品，捏捏、揉揉，最后就造出了美味的普鲁兰多糖。
要让这些小微生物发挥出最大的潜力，选育出高产的菌株就显得特别重要。
就好比你在选拔篮球队员，得找那些跑得快、投得准的。
科学家们可真是花了不少心思。
想象一下，他们在实验室里像侦探一样，筛选、培养，试验各种条件，最后找到那些最棒的菌株。
有人甚至说，这就像是在进行一次“菌株相亲”，谁产糖多，谁就能“脱单”。
真是个趣事！说到这里，或许有人会问，这些高产菌株有什么特别之处呢？它们的基因可是经过精挑细选的。
就好比你选水果，想要个大苹果，当然不能选那些小小的、瑟瑟发抖的。
科学家们通过基因编辑、突变诱导等技术，让这些菌株在生产普鲁兰多糖的时候，效率高得让人咋舌。
就像是给它们开了挂一样，哇，真是太神奇了！好啦，咱们说说这个研究的意义。
普鲁兰多糖在市场上的需求可不是盖的。
随着人们对健康的追求，天然、无添加的产品越来越受到欢迎。
普鲁兰多糖作为一种天然的增稠剂、稳定剂，简直就像是食品界的“明星”。
一旦找到高产的菌株，生产效率提高，成本降低，那简直就是给企业送上了“致富金钥匙”。
谁不想把产品做得更好呢？除了食品行业，普鲁兰多糖在医药领域的应用也让人眼前一亮。
发酵液中普鲁兰多糖提取工艺条件的研究的开题报告
发酵液中普鲁兰多糖提取工艺条件的研究的开题报告一、研究背景和意义普鲁兰多糖是一种天然的高分子有机化合物，具有广泛的应用价值。
在食品、医药、化妆品、农业等领域中，普鲁兰多糖都有着重要的作用。
目前，普鲁兰多糖主要从植物、菌类、动物等天然来源中提取而得，然而这些方法存在着成本高、污染大、提取成本高等问题。
因此，从微生物中提取普鲁兰多糖是一种环保、低成本、高效率的方法。
而发酵液中普鲁兰多糖具有丰富的来源和高含量，因此研究发酵液中普鲁兰多糖提取工艺条件，对于开发高效、低成本、环保的普鲁兰多糖提取方法具有重要意义。
二、研究内容和目标本文的研究内容是基于发酵液中普鲁兰多糖提取的特性和适宜条件，探究提取发酵液中普鲁兰多糖的最佳工艺条件，以及对普鲁兰多糖的性质和质量进行检测和分析。
本文的研究目标是建立一种简单、高效、低成本、环保的发酵液中普鲁兰多糖提取方法，并通过对提取方法的研究，深入了解普鲁兰多糖的成分、结构和性质，为其在各个领域的应用提供理论和实践支持。
三、研究方法和步骤1. 收集发酵液中普鲁兰多糖的相关文献和数据资料，及已有的提取方法和工艺条件的研究成果。
2. 实验室制备具有一定含量和性质的发酵液，并对其中的普鲁兰多糖成分进行分析、检测。
3. 通过正交试验等方法，研究发酵液中普鲁兰多糖的提取工艺条件，如提取时间、温度、pH 值、提取剂浓度等等。
4. 对所提取的普鲁兰多糖样品进行红外光谱和糖链结构分析，以及理化性质、生化性质等方面的检测和分析。
5. 对所得结果进行整理、分析和比较，最终确定最佳提取工艺条件和提取率，评价该方法的优劣和适用性，并探讨其在应用中的前景和发展。
四、研究意义和贡献1. 建立了一种简单、高效、低成本、环保的发酵液中普鲁兰多糖提取方法，为普鲁兰多糖在各个领域的应用提供了理论和实践支持。
2. 对普鲁兰多糖的结构、质量和性质进行了深入研究和分析，丰富了普鲁兰多糖的相关知识和数据资料。
3. 对提取工艺条件和提取率进行了比较和评价，为普鲁兰多糖提取方法的改进和优化提供了参考。
高分子量普鲁兰多糖
高分子量普鲁兰多糖
高分子量普鲁兰多糖是一种天然高分子聚合物，主要由葡萄糖单元连接而成。
它具有多种特殊性质和广泛的应用，其分子量高，平均分子量可达40-2000KDa，甚至更高。
这种多糖的结构独特，由麦芽三糖通过α-1，6-糖苷键结合形成，并通过α-1，4－糖苷键连接三个葡萄糖形成麦芽三糖，进一步形成了高分子量的线形多糖。
其中α-1，4-糖苷键与α-1，6-糖苷键的比例为2：1，聚合度为200-5000。
普鲁兰多糖具有优秀的生物相容性和生物可降解性，对人体无毒副作用，因此在医药领域应用广泛。
它可以用作医用敷料、药物缓释剂、注射剂、骨修复材料和人工血管等。
此外，普鲁兰多糖还可以作为食品添加剂，具有增稠、稳定乳化等功能。
在食品工业中，普鲁兰多糖因其良好的成膜性能、氧气隔绝性能以及稳定性，被广泛用于胶囊成型剂、增稠剂、粘合剂、食品包装等。
淀粉-丙烯酸盐-普鲁兰多糖Semi-IPN的合成及性能
摘要：以马铃薯淀粉为基本骨架，小分子丙烯酸（AA）、弹性直链普鲁兰多糖（PULL）为原料，在过硫酸钾为引发剂、N，N'-亚甲基双丙烯酰胺（MBA）为交联剂的条件下，通过两步水溶液微波法制备了淀粉-丙烯酸盐-普鲁兰多糖半互穿网络聚合材料（st-AA-PULL）；采用FTIR、SEM、BET对材料的结构进行了表征，并重点考察了产品的水合特性。
结果表明：st-AA-PULL在蒸馏水中的平衡溶胀率高达1333 g/g，在自来水和生理盐水中的平衡溶胀率分别为536、126 g/g；与传统接枝淀粉聚合材料相比，半互穿网络聚合材料具有更优良的保水性，在60 ℃高温下放置90 min仍保有近30%（质量分数）的水分，重复吸水5次后，吸水率仍可达近52%；在NaCl浓度0.02~0.10 mol/L内，耐盐性也有较大提高，在NaCl浓度为0.10 mol/L时平衡溶胀率仍保持在130 g/g。
结论（1）本文采用两步水溶液微波法合成合成了淀粉-丙烯酸盐-普鲁兰多糖半互穿网络聚合材料（st-AA-PULL），研究对比st-AA-PULL与st-AA两种聚合材料的结构性质差异。
由扫描电镜结果可知，st-AA-PULL表面形成了网络交织的结构，与st-AA光滑平整的表面截然不同，此外BET的结果也进一步证实st-AA-PULL具有较大的比表面积；红外光谱分析表明，线型高分子PULL成功引入了接枝淀粉网络中。
（2）与传统的接枝共聚物相比，本研究合成的st-AA-PULL具更加优良的吸液溶胀性能，在蒸馏水、自来水、生理盐水中的平衡溶胀率分别为1333、536、126g/g；由于PULL的引入，半互穿网络结构的st-AA-PULL在耐盐性方面得到了较大提升，保水性、重复操作性也大大的提高了，高温放置90 min后仍保有近30%的水分，重复吸水5次后吸水溶胀率仅下降了48%。
（3）本文合成的新型st-AA-PULL聚合材料兼具了接枝淀粉与普鲁兰多糖两者的优良性能，耐盐性强，水合性能优良，可作为生物医学、制药技术中的新型生物材料或作为农业领域中的保湿材料。
普鲁兰多糖的粘度性质研究
普鲁兰多糖的粘度性质研究滕利荣;洪水声;孟庆繁;陈佳;王亚军;吴敏;刘兰英【期刊名称】《食品科学》【年(卷),期】2003(024)010【摘要】研究了温度、pH、变性剂(脲)及金属离子(Mg2+、Cu2+、Fe2+、Ca2+、Mn2+、Na+)对普鲁兰(Pull)溶液粘度的影响,发现在10～20℃时,Pull溶液的粘度略有增加,在20～70℃,其粘度基本保持不变;溶液的pH对Pull的粘度影响很小;变性剂会使Pull的粘度略有增加;而金属离子对Pull溶液的粘度有显著影响,其中Mg2+使Pull溶液的粘度增加最大,Na+的影响最小.分子量的测定表明,其粘度的增加是由于其分子量的增大造成的.【总页数】4页(P32-35)【作者】滕利荣;洪水声;孟庆繁;陈佳;王亚军;吴敏;刘兰英【作者单位】吉林大学生命科学院,长春,130023;吉林大学生命科学院,长春,130023;吉林大学生命科学院,长春,130023;吉林大学生命科学院,长春,130023;吉林大学生命科学院,长春,130023;吉林大学生命科学院,长春,130023;吉林大学生命科学院,长春,130023【正文语种】中文【中图分类】Q55【相关文献】1.普鲁兰酶酶解处理红薯淀粉及其性质研究 [J], 刘程玲;胡煜莹;王力翾;王鲁峰2.一株关中热泉液口普鲁兰酶产生菌的筛选鉴定及部分酶学性质研究 [J], 常帆;薛文娇;马赛箭;安超;贾凤安3.普鲁兰多糖产生菌的培养及其多糖的性质和用途 [J], 刘丽丽;刘国民4.出芽短梗霉新菌株RM1603产普鲁兰多糖条件优化及多糖分析 [J], 沈琦;张殿鹏;郝雅荞;罗翔莲;杨佳瑶;魏步云;李欧;赵洪新5.Paenibacillus puldeungensis LK18普鲁兰酶基因的克隆表达及酶学性质研究[J], 苏红玉;崔堂兵因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。