酱油曲霉产微生物絮凝剂MBFA1的结构及絮凝机理研究

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本文对酱油曲霉(Aspergillus sojae)产生的微生物絮凝剂(MBFA1)的的提纯、理化性质、结构、絮凝机理等方面进行了研究。酱油曲霉产微生物絮凝剂MBFA1的最佳培养条件为:查氏培养基、转速130r/min、30℃、pH=6-7,培养时间46h。当投加量约为19.1mg/L时,其最佳絮凝率约97.4%。提取46h的酱油曲霉培养液,经离心、乙醇沉淀、透析、Sephadex G-200凝胶过滤层析并冷冻干燥后获得纯化的MBFA1。使用Sephacryl S-400进行纯度鉴定,证明纯化后的MBFA1纯度较高。研究表明MBFA1具有较好的热稳定性,易溶于酸、热水,难溶于冷水、碱及有机溶剂。对MBFA1进行定性及紫外扫描,表明其主要成分为多糖类物质。定量分析结果表明:MBFA1的多糖含量为91.2%,蛋白质为0.59%。元素分析显示MBFA1中C、H、N、S的含量分别为33.41%、7.69%、9.63%和0.39%。乌氏粘度法测得MBFA1的分子量约为1.27×104,凝胶渗透色谱(GPC)计算得到MBFA1的重均分子量为1.35×104。由完全酸水解可知MBFA1主要是由葡萄糖、阿拉伯糖及甘露糖组成的,其摩尔比约为100.7:1:8.2。部分酸水解显示甘露糖为末端,阿拉伯糖、甘露糖、葡萄糖构成了支链,主链由葡萄糖组成。高碘酸氧化-Smith降解、甲基化表明其中三种糖的构型可能为((1→)、(1→4)、(1→4)和(1→2,6))。MBFA1的红外光谱显示MBFA1中含有羟基、氨基、羧基、氢键、硫酸根等利于絮凝的官能团。最后,通过碳谱核磁对MBFA1多糖信号进行归属,推出:MBFA1是由(1→4)-α-Glc、(1→2,6)-α-D-Glc构成主链,(1→2,6)-α-D-Glc、(1→4)-α-D-Glc、(1→4)-β-D-Glc、(1→)-α-Ara、(1→4)-α-D-Man构成支链,(1→)-α-D-Man构成末端。通过对MBFA1絮凝高岭土的除浊率、粒度、絮体形态、Zeta电位进行分析,并结合高岭土絮体解絮实验,认为在絮凝剂MBFA1絮凝高岭土的过程中,初期通过自身正电荷中和高岭土表面的负电荷,并且依靠范德华力向高岭土颗粒靠拢。随着距离的缩短,絮凝剂表面的羟基、羧基等官能团能与颗粒形成氢键、离子键等作用力,使得絮凝剂分子与高岭土颗粒结合形成致密的矾花。同时,纤细的MBFA1絮凝高岭土悬浊液过程也可能存在卷扫作用,矾花在沉淀过程中能进一步网捕一些高岭土颗粒。
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