真菌硬葡聚糖的生产及在油田上的应用
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葡聚糖研究在生活生物中的应用在自然界中,葡聚糖被广泛存在于植物和动物的体内,同时也在很多微生物体内占有重要地位。
葡聚糖是一种多糖,由许多葡萄糖单元组成。
因为它的特殊结构和性质,近年来葡聚糖的研究已经成为了一个热门的领域。
目前,葡聚糖已经被广泛应用于生活生物领域,包括食品、医药、化妆品等。
本文将从不同的角度介绍葡聚糖在生活生物中的应用。
一、葡聚糖在医药领域的应用葡聚糖在医学上的应用十分广泛。
首先,葡聚糖可以帮助人体增强免疫力。
葡聚糖和人体免疫系统密切相关。
具体来说,葡聚糖可以刺激机体免疫系统,促进身体对病菌和病毒的抵抗。
此外,葡聚糖还可以预防和治疗许多疾病,如炎症、肝病、心血管疾病等。
其次,葡聚糖可以帮助人体管理血糖水平。
葡聚糖的一种形式,即海藻糖,已经被确定可以帮助人体管理血糖水平,并对糖尿病和其他代谢性疾病具有治疗作用。
一些研究表明,葡聚糖可以抑制血糖反应,稳定血糖水平,从而避免血糖波动引起的其他健康问题。
最后,葡聚糖还可以用于治疗肿瘤。
葡聚糖可以通过加强患者的免疫系统,抑制肿瘤的生长和扩散。
这种疗法称为葡聚糖免疫疗法。
目前,许多药物公司和机构都在研究如何使用葡聚糖治疗肿瘤。
二、葡聚糖在食品和饮料领域的应用葡聚糖也被广泛应用于食品和饮料行业中。
当它添加到食品和饮料中时,可以提高产品的质量,并为消费者提供更好的营养。
比如:天然增稠剂:在食品加工过程中,葡聚糖可以作为天然增稠剂,增加食品的黏稠度和口感。
保湿剂:在糕点和面包等产品中,葡聚糖可以屏蔽空气,保持膨胀和湿度,从而使面团成型和口感更好。
替代糖:葡聚糖可以用作人工甜味剂,取代传统的糖。
这种甜味剂可以减少卡路里的摄入,适用于需要减肥或控制糖尿病的人。
三、葡聚糖在化妆品领域的应用葡聚糖还被广泛应用于化妆品和个人护理产品中,以提高产品的稳定性、黏度和光滑度。
具体来说:保湿剂:葡聚糖可以用作化妆品和个人护理产品中的保湿剂。
它可以吸收和锁住水分,使皮肤保持湿润和滋润,并提高产品的质量。
硬葡聚糖的结构与性质
韩明
【期刊名称】《油田化学》
【年(卷),期】1993(10)4
【摘要】本文介绍了硬葡聚糖的化学结构、在溶液中的构象、水溶液流变性质、影响水溶液拈度的因素、岩芯吸附等,讨论了在石油工业上的应用前景。
【总页数】5页(P375-379)
【关键词】硬葡聚糖;化学驱油;高聚物
【作者】韩明
【作者单位】中国科学院化学研究所
【正文语种】中文
【中图分类】TE357.46
【相关文献】
1.挤压大米蛋白-葡聚糖接枝复合物的功能性质及结构表征 [J], 张焕丽;肖志刚;马慧;聂文文
2.β-1,3-葡聚糖酶的结构与催化性质研究进展 [J], 王瑞;杨君;杨青
3.猴头菇β-葡聚糖的结构表征及其稀溶液性质 [J], 张三丰;王一非;冯涛;庄海宁;宋诗清;姚凌云;孙敏;徐志民
4.罗望子木葡聚糖结构、凝胶性质及应用研究进展 [J], 蒋建新;唐蒙;韩明会
5.罗望子木葡聚糖结构、凝胶性质及应用研究进展 [J], 蒋建新;唐蒙;韩明会
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食用菌多糖的开发与应用前景摘要:食用菌多糖具有独特的生理特性和极高的药用价值,已成为当前药物研发的热点。
本文简要地对食用菌多糖的组成、结构、以及药用价值和应用等几个方面研究状况进行了综述和展望,期望能对食用菌多糖的进一步研究和利用提供参考依据。
关键词:食用菌;多糖;药理价值;研究开发食用菌是一类可供食用的、有着显著子实体或菌核的大型真菌,俗称蘑菇或蕈,食用菌味道鲜美,质地脆嫩,不仅含有人体所需要的多种营养物质,蛋白质含量高,而且还含有许多对人体有益的功能成分,被世界公认为“健康食品”。
多糖是存在于自然界的醛糖或酮糖通过糖苷连接在一起的聚合物,是一切有生命的有机体必不可少的成分,具有多方面的生物活性,是一类非特异性免疫增强剂,同维持生命力的种种生物机能联系在一起,主要作用于机体的免疫系统,具有提高免疫功能、抗肿瘤、抗炎、抗凝血、抗病毒、降血脂、降血糖、延缓衰老等活性。
自1958年,Brander报道了酵母细胞壁多糖具有抗肿瘤作用以来,人们对真菌多糖产生浓厚的兴趣,市场需求不断扩大,食用菌生产技术水平快速发展。
我国真菌资源丰富,已知对肉瘤和艾氏癌抑制率达60%~100%的真菌有266种,分属51科72属,食用菌中的主要成分是多糖,大多功能数真菌的抗肿瘤活性成分为多糖。
一般人工合成多糖途径复杂、成本高、产率低,很难达到高分子量,但真菌可以大规模生产、周期短,不受季节限制等适合工业化生产的特点使多糖具有较好的应用前景[1]。
1食用菌多糖的组成及分类食用菌多糖是食用菌子实体和菌丝体中由醛基和酮基通过糖昔键连接起来的高分子聚合物,是食用菌药用价值的主要有效成分,被称为生物效应调节剂。
食用菌多糖可分为四类,即:杂多糖、甘露聚糖、葡聚糖、糖蛋白和多糖肽。
杂多糖广泛存在于食用菌多糖中,由葡萄糖、甘露糖、阿拉伯糖、木糖、半乳糖、鼠李糖、果糖等单糖组成。
含有杂多糖的食用菌有:羊肚菌、香菇、木耳、银耳、金耳、金顶侧耳、竹荪、蜜环菌、糙皮侧耳、毛木耳等。
对啤酒废酵母的综合利用,大多集中在对其中的蛋白质、核酸、维生素、微量元素和酶方面,研究最多的是利用酵母的自溶,回收蛋白质和可溶性营养物,作为添加剂。
但对其细胞壁多糖的研究甚少,酵母自溶提取蛋白质等可溶性物质后,仍有大量残渣存在,酵母自溶残渣的主要成分是酵母多糖可用于制取β-葡聚糖。
从废酵母中提取酵母β-葡聚糖作为药用、药食联产,既解决了环境污染的问题,又可给企业带来可观的经济效益。
本文对酵母β-1,3-D葡聚糖在药学上的应用和实现啤酒废酵母的综合利用进行了综述。
1啤酒废酵母β-葡聚糖的提取方法β-葡聚糖是天然多糖,它存在于燕麦、大麦、微生物和真菌中。
谷物中的β-葡聚糖主要是β-(1-4)和β-(1-3)糖苷键相连的多糖,而酵母或其他真菌中主要是以β-(1-3)键或β-(1-6)支链相连的糖苷键[3],众多研究提出了酵母β-葡聚糖生物活性最强的结论[4]。
目前,啤酒废酵母中β-葡聚糖的提取方法有酸碱法、结合法和超声波处理法。
酸碱法是先用90 ℃,4 % NaOH溶液处理3 h,冷却至室温离心,沉淀用水洗后,再用4 %的乙酸溶液室温处理2 h,离心水洗,醇洗,再用无水乙醚洗两遍后,低温干燥12 h,即可得到产品。
结合法是将酶法与酸碱法先后使用,在酸碱处理前,用中性蛋白酶在50 ℃处理10 h。
超声波法是将酵母泥,加适量的水,在超声波中处理一定时间,再离心洗涤,纯化干燥获得制品。
酸碱法提取葡聚糖产品纯度较高,但其工艺复杂,成本较高,废液多。
用结合法处理后,产品中蛋白质含量有所降低。
而超声波法提取葡聚糖工艺简便,成本低廉,收率较高,提取后的废液不含酸碱物质,对环境的污染较酸碱法要小;但其产品纯度不高,制品中蛋白质含量也较高。
然而作为一种新的提取工艺,还需进一步研究,优化提取条件,提高产品纯度,故超声波法还是一种非常有前途的提取葡聚糖的有效方法。
2β-葡聚糖的吸收机制一般情况下,大多数的多糖在消化道中都会被水解成葡萄糖,为机体提供能量。
真菌代谢产物的研究及其应用随着生物技术的不断发展,真菌被认为是一种具有广泛应用前景的生物资源。
真菌代谢产物是真菌分泌的二次代谢产物,具有多种生物活性,如抗菌、抗病毒、抗肿瘤等,因此在医药、农业、化工等诸多领域得到广泛应用。
一、真菌代谢产物的类型及其生物活性真菌代谢产物分为原代代谢产物和次生代谢产物两类。
原代代谢产物是真菌生长繁殖所必须的代谢产物,主要包括碳水化合物、脂质、蛋白质等。
次生代谢产物在真菌生长后期产生,是真菌所特有的代谢产物,大部分具有生物活性。
真菌代谢产物的类型非常丰富,包括多糖、生物碱、酚类、醇类、萜类等,其中多糖类具有免疫调节、抗肿瘤等作用;生物碱类有较强的镇痛作用;酚类和醇类具有抗氧化作用;萜类具有抗病毒、抗菌等作用。
因此,真菌代谢产物可应用于医药、农业、食品等领域。
二、真菌代谢产物的研究方法真菌代谢产物的研究主要采用化学分离、结构鉴定和生物活性测试等方法。
其中,化学分离包括分子筛吸附、分子印迹技术、凝胶过滤层析等方法。
结构鉴定主要采用核磁共振、质谱等技术。
生物活性测试则包括细胞毒性、抗菌、抗氧化、抗肿瘤等生物试验。
为了提高真菌代谢产物的产量和药效,研究者还采用了基因工程、遗传改造等技术,对真菌进行改良和优化。
比如,通过基因工程将真菌中具有重要生物活性的基因转移到其他生物中,生产出更加安全高效的代谢产物。
三、真菌代谢产物的应用1、医药领域真菌代谢产物在医药领域的应用十分广泛。
如青霉素的发现是真菌抑菌素,它能够抗击多种细菌感染;蛇毒清除素是从真菌Clitocybe nebularis中提取的,可有效清除蛇毒中的毒素;利福平也是真菌代谢产物,广泛用于治疗动脉粥样硬化等疾病。
2、农业领域真菌代谢产物在农业领域的应用主要体现在生物农药和植物保护中。
如白僵菌素是真菌Metarhizium anisopliae产生的代谢产物,能够有效控制害虫的生长和繁殖;噻唑菌素是真菌Trichoderma harzianum的代谢产物,可用于抗击多种植物病害。
真菌d葡聚糖产生的原理真菌D-葡聚糖是一种在真菌细胞壁中存在的聚糖,其产生的原理可以从真菌细胞壁的组成、合成机制以及功能等方面来解释。
首先,真菌细胞壁是由多种不同的聚糖、蛋白质和脂类等复合物组成的复杂结构。
其中,葡聚糖是真菌细胞壁的重要组成成分之一,也是真菌细胞壁中含量最高的聚糖。
真菌D-葡聚糖通常是由β-1,3-葡聚糖和β-1,6-葡聚糖两种不同的聚糖链构成的。
其次,真菌D-葡聚糖的合成主要通过真菌细胞壁合成途径进行。
在真菌细胞中,D-葡聚糖的合成是由细胞膜上的酵母菌葡聚糖合成酶(Gls)和真菌特异性蛋白质参与的。
具体来说,酵母菌葡聚糖合成酶可以催化UDP-葡糖转化为β-1,3-葡聚糖,而真菌特异性蛋白质则可以催化β-1,3-葡聚糖与β-1,6-葡聚糖的结合,从而形成D-葡聚糖。
真菌D-葡聚糖的合成是高度调控的过程,相关的合成酶和调控因子的活性和表达水平均对其合成能力起着重要的影响。
最后,真菌D-葡聚糖在真菌细胞壁中具有多种重要的功能。
首先,真菌D-葡聚糖可以增强真菌细胞壁的结构稳定性和机械强度,保护真菌细胞不受外界环境压力和损害。
其次,真菌D-葡聚糖还可以作为真菌细胞壁与外界环境之间的界面,参与抵抗外界逆境的侵袭和提高真菌的生存能力。
此外,真菌D-葡聚糖还可以诱导宿主免疫反应,被认为是真菌致病性和免疫反应之间的重要桥梁。
综上所述,真菌D-葡聚糖的产生主要源于真菌细胞壁的组成和合成机制。
真菌D-葡聚糖在真菌细胞壁中具有重要的结构和功能,参与保护真菌细胞、抵抗外界环境压力以及诱导宿主免疫等重要生物学过程。
对真菌D-葡聚糖的深入研究可以为真菌防治、药物开发以及免疫调控等领域提供理论和实践基础。
粘细菌胞外多糖提取纯化及其生物活性检测摘要随着这几年来糖化学的迅速发展,微生物胞外多糖的理论和应用也受到了人们的重视。
胞外多糖的提取纯化和组分分析的实验技术都已成熟,为本实验提供了理论基础和实验指导。
本文通过观察粘细菌在CAS固体培养基平板上的菌落黏性圈,从79株粘细菌中筛选到6株胞外多糖产量高的菌株,并对其中4株粘细菌产生的胞外多糖进行了提取纯化。
粘细菌经液体发酵培养后,将发酵液进行乙醇沉淀得到粗多糖的提取物。
粗多糖经氯仿、三氯乙酸脱蛋白,过氧化氢脱色,得到白色粉状纯化物。
纯化的粘细菌胞外多糖采用0.5mol/L盐酸水解后,经高效液相色谱分析,可确定菌株92033、93147、94016的胞外多糖中均含有葡萄糖、甘露糖,其他成分需进一步验证。
4株粘细菌的胞外多糖纯化物的水溶液,经絮凝活性检测实验表明,均具有絮凝活性,其中菌株92033对4g/L的高岭土悬浊液的絮凝率达到92.84%,显示出良好的应用前景。
装关键词:糖化学胞外多糖粘细菌絮凝活性订线ABSTRACTAs the rapid development of sugar chemical over the past few years, the theory and application of the microbial exopolysaccharides were important for the people. The extraction, purification and component analysis experimental technique of the exopolysaccharide had been mature, which provided a theoretical basis and experimental guidance. In this article, Myxobacteria which produced many polysaccharide were screened from the CAS solid medium by observing the stickiness of colony. We had got six strains which could produced high exopolysaccharide from the 79 strains, and four strains had been extracted and purificated. After liquid culture fermentation, we could obtained the crude polysaccharide extracts by alcohol precipitation methd from the fermentation broth. We obtained the white powder of the polysaccharide by the chloroform and trichloroacetic acid removing protein and hydrogen peroxide detreated. After purified Myxobacteria exopolysaccharides 0.5mol/L hydrochloride hydrolysis, we could determine that the strains of 92033,93147,94016 which containing glucose and mannose by high performance liquid chromatography analysis. Other components were proved by further validation. After the testing of the flocculating activity, the four myxobacteria aqueous solution of exopolysaccharide purification were all had flocculation activity. Strains of the 92033 had an effct on 4g/L kaolin suspension and the flocculation rate rich to 92.84% and it showed a good application prospect.Key words:sugar chemical exopolysaccharides Myxobacteria flocculation activity目录一前言 (1)1.1粘细菌简介 (1)1.2微生物胞外多糖概况 (1)1.3微生物胞外多糖的应用 (2)1.3.1胞外多糖的药用性 (2)1.3.2胞外多糖的絮凝性 (2)1.4国内外研究现状 (3)1.5本实验的研究内容与意义 (3)二本论 (4)2.1实验材料 (4)2.1.1菌种来源 (4)2.1.2实验所用培养基 (4)2.1.3主要仪器与试剂 (4)2.1.3.1仪器 (4)2.1.3.2试剂 (4)2.2实验方法 (5)2.2.1实验方案 (5)2.2.2粘细菌的发酵培养 (5)2.2.2.1菌种活化 (5)2.2.2.2产多糖菌株的筛选 (5)2.2.2.3产多糖菌株的种子液培养 (5)2.2.2.4种子液的发酵培养 (5)2.2.3粘细菌胞外多糖的粗提取 (6)2.2.4粘细菌胞外多糖的纯化 (6)2.2.4.1初步纯化 (6)2.2.4.2胞外多糖蛋白质的去除 (7)2.2.4.3胞外多糖脱色 (7)2.2.5胞外多糖的组分分析 (7)2.2.5.1胞外多糖的完全水解 (7)2.2.5.2胞外多糖的高效液相色谱分析 (7)2.2.6胞外多糖的生物活性检测 (7)2.3结果与讨论 (8)2.3.1高产胞外多糖的粘细菌菌株的筛选 (8)2.3.2胞外多糖的提取物 (9)2.3.3胞外多糖的组分分析 (9)2.3.4胞外多糖的活性检测 (12)三结论 (14)谢辞 (15)参考文献 (16)一前言1.1粘细菌简介粘细菌(Myxobacteria)是一类滑行运动,革兰氏染色阴性的单细胞细菌[1]。
β-葡聚糖的发现
β-葡聚糖的发现源于对真菌的研究。
在20世纪初,科学家们开始研究真菌,并发现其中一些真菌含有一种特殊的物质。
这种物质就是β-葡聚糖。
科学家们最初对这种物质的功能和性质进行了大量的研究,并发现它具有多种生物活性,如免疫调节、抗肿瘤、抗病毒等作用。
随后,人们开始探索β-葡聚糖的来源,并发现许多真菌、藻类和细菌中也含有这种物质。
目前,β-葡聚糖已经成为食品、医疗等多个领域的研究热点,并在食品中作为添加剂被广泛应用。
在许多天然食物中,蘑菇是β-葡聚糖含量较高的食材之一。
根据检测显示,大部分蘑菇中β-葡聚糖的含量约为1%-3%,最高可达6%以上。
另外,小麦、大麦和一些蔬菜中也含有β-葡聚糖。
这些发现进一步推动了人们对β-葡聚糖的研究和应用。
一株齐整小核菌及其在发酵生产硬葡聚糖中的应用的制作方法A strain of a well-organized yeast and its method of production in the fermentation process of producing hard agarose are described.一株齐整小核菌及其在发酵生产硬葡聚糖中的应用的制作方法被描述。
The first step in the production process is the isolation and selection of a suitable strain of yeast. The chosen strain should have characteristics such as fast growth rate, high yield of agarose, and tolerance to various environmental conditions.制作过程的第一步是分离和选择适合的小核菌菌株。
所选的菌株应具有快速生长、高葡聚糖产量和对各种环境条件的耐受性等特点。
Once the suitable strain is obtained, it is cultured and propagated in a nutrient-rich medium under controlled conditions. This allows for the multiplication andexpansion of the yeast population.一旦获得了适合的菌株,就应在富含营养的培养基中以控制条件培养和扩增其数量。
After an optimal yeast population is achieved, it can be used for fermentation. The fermentation involves providing the yeast cells with a carbon source, such as glucose or molasses, along with other necessary nutrients. The fermentation process takes place in a fermenter under specific temperature and pH conditions to ensure optimal growth and agarose production.当达到最佳菌群时,可以开始发酵。
《添加β-葡聚糖对油炸外裹糊及鸡块含油量的影响研究》一、引言随着人们对健康饮食的关注度不断提高,低油、低脂的食品日益受到消费者欢迎。
为了满足市场需求,许多食品生产商尝试在食品中添加天然成分,以减少油炸食品的含油量并改善其营养价值。
其中,β-葡聚糖作为一种天然的多糖物质,因其良好的吸水性、稳定性和营养特性被广泛应用于食品加工中。
本研究主要探讨了添加β-葡聚糖对油炸外裹糊及鸡块含油量的影响。
二、材料与方法1. 材料实验所需材料包括鸡胸肉、β-葡聚糖、油炸外裹糊及其他辅助材料。
2. 方法(1)制备油炸外裹糊:将一定比例的β-葡聚糖加入到外裹糊中,搅拌均匀,形成含β-葡聚糖的外裹糊。
(2)制备鸡块:将鸡胸肉处理后,裹上含β-葡聚糖的外裹糊,然后进行油炸。
(3)含油量检测:采用索氏抽提法对油炸后的鸡块进行含油量检测。
(4)对比实验:设置对照组,即不添加β-葡聚糖的油炸鸡块,进行同样的实验操作和含油量检测。
三、结果与分析1. 含β-葡聚糖的外裹糊对油炸鸡块含油量的影响实验结果显示,添加β-葡聚糖的外裹糊在油炸过程中能够有效降低鸡块的含油量。
这主要是因为β-葡聚糖具有良好的吸水性和稳定性,能够在油炸过程中吸附部分油脂,从而减少鸡块对油脂的吸收。
2. β-葡聚糖添加量对含油量的影响随着β-葡聚糖添加量的增加,油炸鸡块的含油量呈降低趋势。
然而,当添加量达到一定水平后,含油量的降低幅度逐渐减小。
这表明,适量的β-葡聚糖添加能够有效降低油炸鸡块的含油量,但过多添加则可能造成资源浪费和成本增加。
3. β-葡聚糖对油炸过程的影响除了影响含油量外,β-葡聚糖还能够在一定程度上改善油炸过程的稳定性。
添加β-葡聚糖的外裹糊在油炸过程中不易破裂,能够更好地包裹鸡块,使鸡块表面更加酥脆。
四、结论本研究表明,添加β-葡聚糖能够有效降低油炸外裹糊及鸡块的含油量。
这对于开发低油、低脂的油炸食品具有重要意义。
同时,适量的β-葡聚糖添加还能够改善油炸过程的稳定性,使鸡块表面更加酥脆。
宋居易,陈 惠,魏亚凤,等.元麦β-葡聚糖衍生物的合成及其抑菌作用[J].江苏农业科学,2020,48(14):234-238.doi:10.15889/j.issn.1002-1302.2020.14.044元麦β-葡聚糖衍生物的合成及其抑菌作用宋居易,陈 惠,魏亚凤,刘 建(江苏沿江地区农业科学研究所,江苏如皋226541) 摘要:以金黄色葡萄球菌和大肠杆菌作为试验菌,比较元麦β-葡聚糖和其衍生物对这2种细菌的体外抑菌作用,为元麦β-葡聚糖在食品保鲜中的应用奠定理论基础。
以元麦β-葡聚糖为原料,采用氨基磺酸为酯化剂,制备硫酸化元麦β-葡聚糖;氯乙酸为醚化剂,制备羧甲基元麦β-葡聚糖;通过测量抑菌圈直径、最低抑菌质量分数、细菌生长曲线来考察元麦β-葡聚糖和其衍生物的抑菌活性。
结果表明,制备出的硫酸化元麦β-葡聚糖取代度为0.82,修饰后的β-葡聚糖羧甲基的取代度为0.70,且红外光谱表明,元麦β-葡聚糖分子中已经分别成功引入了这2种基团;对比3种样品的抑菌活性,羧甲基元麦β-葡聚糖对金黄色葡萄球菌和大肠杆菌的抑菌活性均较好,对金黄色葡萄球菌的最低抑菌浓度为40mg/mL,对大肠杆菌的最低抑菌浓度为80mg/mL。
综上所述,羧甲基元麦β-葡聚糖可用作生物抑菌剂。
关键词:元麦β-葡聚糖;硫酸化;羧甲基化;抑菌 中图分类号:TS201 文献标志码:A 文章编号:1002-1302(2020)14-0234-05收稿日期:2019-08-11基金项目:南通市应用基础研究(编号:MS12017022-6)。
作者简介:宋居易(1989—),女,安徽淮南人,硕士,助理研究员,主要从事食品加工及贮藏研究。
E-mail:songjuyi526@163.com。
通信作者:刘 建,硕士,研究员,主要从事元麦的研究。
E-mail:ntliuj@sina.com。
β-葡聚糖是一类存在于谷类作物和某些微生物中的高分子多糖。
硬葡聚糖分子量
硬葡聚糖是一种重要的生物大分子,它在生物体内发挥着重要的作用。
它不仅存在于植物细胞壁中,还广泛存在于昆虫外骨骼、真菌细胞壁以及动物的结缔组织中。
硬葡聚糖的分子量对其性质和功能具有重要影响。
分子量较高的硬葡聚糖具有较高的黏度和流变特性,能够增加材料的黏性和强度,在工业中被广泛应用于黏合剂、涂料、纸张和纺织品等领域。
而分子量较低的硬葡聚糖则具有较好的溶解性和生物活性,被广泛用于药物传递、生物材料和组织工程等领域。
在生物体内,硬葡聚糖的分子量也对其生物学功能产生重要影响。
高分子量的硬葡聚糖能够形成稳定的纤维结构,提供细胞壁的机械强度和保护性。
同时,硬葡聚糖还可以通过与其他生物大分子如蛋白质和多糖的相互作用,调控细胞的信号传导和生理功能。
然而,硬葡聚糖的分子量也会受到一些因素的影响。
例如,植物细胞壁中的硬葡聚糖在不同生长阶段和环境条件下的分子量可能会发生变化。
此外,不同的植物物种和组织中的硬葡聚糖分子量也存在差异。
硬葡聚糖的分子量对其性质和功能具有重要影响。
通过调控硬葡聚糖的分子量,可以实现对其物理、化学和生物学特性的控制,为其在材料科学、药物传递和生物医学等领域的应用提供有力支持。
真菌硬葡聚糖的生產及在油田上的應用李冰張建法3蔣鵬舉(南京理工大學化工學院生物化工研究室南京210094)摘要: 真菌小核菌( Sclerotium spp1) 產生一種新型非離子型抗鹽抗溫生物多糖聚合物2硬葡聚糖。
綜述了該糖的生產, 發酵條件對生產的影響, 及其在油田上的應用。
關鍵字: 硬葡聚糖的生產, 油田, 應用中圖分類號: Q93 文獻標識碼: A 文章編號: 025322654 (2003) 0520099204PRODUCTION OF FUNGAL SCLEROGLUCAN AND ITS APPLICATION IN THE OIL FIELDLI Bing ZHANGJian2Fa J IANG Peng2Ju( Institute of Biochemical Engineering , Nanjing University of Science & Technolgy , Nanjing 210094)Abstract : Scleroglucan produced by Sclerotium spp1 is a non2ionic polysaccharide biopolymer which has excellent vis2cosifying power in a wide variety of reservoir brines snows high shear resistance and possesses good thermal stability1 Thisarticle reviews the production of Scleroglucan , the influence of the conditions to the fermentation , and the application inthe oil field1Key words : Scleroglucan , Production , Oil field , Application硬葡聚糖(Scleroglucan) 是真菌小核菌( Sclerotium spp1) 發酵形成的胞外多糖生物聚合物, 分子主鏈由β-1 ,3 –D-吡喃葡萄糖構成, 每隔3 個葡萄糖單元有一個β-1 ,6-吡喃葡萄糖側鏈。
分子量約5.4 ×106 ,分子以棒狀三螺旋形存在, 具有半剛性, 使其具有很強的增稠能力, 抗溫和抗剪切的能力。
由於分子總的非離子性, 硬葡萄糖溶液的粘度對鹽不敏感, 主要性能優於黃原膠[1 ] 。
這種特性決定了其在工業上的廣泛應用, 如造紙業、印染業、食品業、在油田上作為鑽井泥漿的增稠劑、堵漏和完井液、特別是在三次採油上有巨大的應用潛力[2 ] 。
圖1 硬葡聚糖的化學結構1 硬葡聚糖的生產硬葡聚糖最初由美國Pittsburg 公司生產, 後由法國Sanofi Industrie公司購買了專利。
成為這種生物聚合物的主要生產廠家。
Sanofi Industrie 公司採用的菌種為齊整小核菌( Sclerotium rolfsii) , 產品有兩個牌號: 將發酵液用醇類沉澱, 乾燥得到的固體粉狀粉末產品Actigum CS26 , 它含有菌絲體,硬葡聚糖成分約占75 %; 將發酵液經過過濾, 除去菌絲體後再沉澱, 乾燥得到的固體粉狀產品Actigum CS211 , 過濾後而未經乾燥的發酵液, 稱為Actigum CS211L 。
Frank E 等發現了硬葡聚糖這種新型微生物多糖[3 ] , 並於1967 年對其生產方法申請了專利。
他們以Sclerotium spp1 如Sclerotium rolfsii , Sclerotium glucanianm 等為生產菌株,以D-木糖, 蔗糖, D-甘露糖, D-葡萄糖, D-半乳糖, D-果糖, 麥芽糖, 纖維二糖, , L-鼠李糖, 丙三醇, 纖維素和木聚糖中的一種或幾種為碳源生產硬葡聚糖。
他們可利用多種碳水化合物, 甚至可用廢料作碳源。
以下為一曾經使用過的培養基, 成分為H2O1000mL , NaNO3 3g , KH2 PO4 1g , KCl 015g , MgSO4 ·7H2O 015g , 酵母膏1g , 一水檸檬酸017g , 蔗糖30g , 初始pH4.5[4 ] 。
硬葡聚糖的發酵屬於生長關聯型。
一旦在培養基中接入種子液, 多糖的分泌便開始了, 並以不同的生產速度持續下去, 直到碳源被利用完為止。
發酵在20 ℃~37 ℃範圍內均可產生多糖, 產糖的最佳溫度範圍為25 ℃~30 ℃. 在最佳培養條件下, 在2~6d內, 均可以得到這種多糖, 最高產量達9.5g/L 。
儘管培養基的初始pH 值不是至關重要的, 但仍會對產品的總量和生產速率產生影響。
初始pH 在2.0~9.0 的範圍內均可產生多糖, 產糖最佳pH 在3.5~5.5 的範圍內。
一些研究表明, 在發酵的過程中不對pH 進行控制, 發酵液中多糖的濃度將會大幅度降低。
而另外一些資料報導, 並不必對發酵過程中的pH 進行控制。
Wang Y等通過在氣升式發酵罐中的發酵實驗認為, 在低通氣量時是不必要的, 而在高通氣量時控制pH 將提高產量[5 ] 。
碳源及其濃度: 儘管Sclerotium spp. 可以利用多種碳源, 但發酵中常用的碳源為葡萄糖和蔗糖, 碳源的最佳初始濃度為3 %~15 % , 但過高的碳源會對菌體的生長產生抑制, 並且影響產品的質量[6 ] 。
在硬葡聚糖的發酵中, Sclerotium 可以利用不同的氮源。
酵母膏用量對多糖的產量產生顯著的影響, 其他合適的有機氮源的加入也能提高產品的產量[7 ] 。
在無機氮源中,經常使用的是NO3-和NH4+, 很多學者認為, 控制氮源對多糖的形成有顯著的影響。
而以NO3-作為氮源, 真菌的生物量和多糖的產量要高於以NH4+作為氮源的生物量和多糖的產量。
生物量的增加隨著氮源用量的增加而增加, 而多糖的產量也有與此相同的趨勢, 氮源的起始濃度越高, 這種趨勢越明顯。
控制氮源可以促進真菌中硬葡聚糖的形成, 並且這也是發酵控制中一種最常見的形式。
發酵過程中控制PO43-可以提高多糖/生物量, 並且效果要優於控制氮源。
隨著KH2 PO4的起始濃度用量的增加, 最大生物量濃度上升而硬葡聚糖的產量會下降, 其最適用量為0.5g/L[8 ] 。
一些研究表明, 大型發酵罐中的發酵液混合程度在高粘度的發酵中可能會影響發酵的產量, 而有效的混合能夠提高硬葡聚糖的產量。
也有研究表明, 在Sclerotium 的發酵中高的剪切力有利於促進硬葡聚糖的形成[9 ] , 攪拌速率可能影響所有這些因素, 但在攪拌發酵中, 所有這些因素很難相互區別開。
生物量和硬葡聚糖濃度隨著攪拌速度的增加均會出現一個最大值, 超過這個攪拌速度後, 發酵液的生物量會降低。
這可能是因為物理剪切。
過高的攪拌速度會降低產品的分子量[8 ] 。
接種量不是影響硬葡聚糖發酵的主要的因素, 但是大一些的接種量會在較短的時間內得到較高的多糖產量。
一般來說, 其接種量為10 %。
加入一些合適的無機物的加入也能使明顯的提高多糖的產量。
Schiling B M 對硬葡聚糖的連續培養進行了研究, 產量可達7.2g/L/d , 是分批發酵的2 倍[10 ] 。
2 產品分散性的改進在油田上應用的水溶性聚合物, 對控制油井中流體的流動性很重要。
當溶液在注入時, 良好的分散性對避免堵塞油井是必不可少的。
許多作者注意到, 只有改善硬葡聚糖的可過濾性才能促進其作為流動性調節聚合物的發展前景。
已經提出了一些方法改善聚合物水溶液過濾性和分散性的有效方法[11 ] 。
這些方法往往是在聚合物溶液中使用表面活性劑, 並且只有當聚合物溶解後才使用。
生化合成工藝和後提取工藝的改進也可提高產品的可過濾性。
如對硬葡聚糖溶液進行剪切和熱處理。
Rosangel P 在聚合物製備的過程中加入表面活性劑, 硬葡聚糖在以粉末狀包裝存在時提高其聚合物溶液的分散性和過濾性[12 ] 。
有人在製備的過程中使用了一種新的乾燥方法, 先用幹空氣處理一段時間, 後暫態( 200ms) 減壓至真空(50mbar) , 迴圈多次, 這樣得到的產品有較好的分散性[13 ] 。
3 硬葡聚糖在油田上的應用硬葡聚糖作為驅油劑目前已經研究出許多種用於提高原油採收率的聚合物, 包括黃原膠, 水解聚丙烯酰胺, 硬葡聚糖, 丙烯酸與丙烯酰胺的共聚物, 羥乙基纖維素等,具有商業吸引力的只有兩類: 聚丙烯酰胺和生物聚合物。
而目前比較成熟的抗鹽聚合物主要是黃原膠, 羥乙基纖維素和硬葡聚糖。
硬葡聚糖的主要優點是熱穩定性好, 適應溫度高, 在80 ℃人造的高礦化度地層水中可維持3 個月。
在90 ℃海水中粘度可保持500d。
在黃原膠已不適應的高礦化度和高溫條件下, 硬葡聚糖也可用作提高採收率的流度控制劑, 增稠能力強, 大約是黃原膠的2 倍。
隨著NaCl 濃度的增加, 硬葡聚糖的粘度變化比黃原膠小, 說明硬葡聚糖比黃原膠更耐鹽, 該產品pH 的適應範圍廣, 最高可達12 ; 在孔隙介質中的流動性能也最佳, 而且吸附量低。
由此可見, 硬葡聚糖是一種優良的抗鹽抗高溫的聚合物。
在類似于北海油藏的高溫(90 ℃) 、高礦化度(TDS = 3 ,600mg P L ) 和高壓條件下, 硬葡聚糖具有最大的應用潛力[1 ] 。
Krishnaswamy S 於1987 年用硬葡聚糖作為增稠劑和驅油劑申請了專利[14 ] 。
硬葡聚糖作為調剖劑在注水波及效率低的油層, 由於高滲透層或裂縫, 用凍膠調剖劑可以改善注水波及係數, 提高採收率。
這種凍膠可應用于注水井, 也可應用于生產井, 進行近井地帶或油層深層調剖。
最通用的凍膠由交聯劑和聚合物交聯構成。
硬葡聚糖不能直接和Gr3+進行交聯, 重鉻酸鹽可把硬葡聚糖上的羥基氧化成羧基後, 與Gr3+交聯而形成凍膠[15 ] 。
而鋯鹽也可與硬葡聚糖交聯。
Kohler 於1992 年申請了專利,以鈦鹽, 鋯鹽或陽離子的α2羥基聚合物與硬葡聚糖交聯成膠, 阻止水進入生產井, 從而降低產出液的含水量。
由於硬葡聚糖具有降低失水量、增粘、抑制黏土膨脹等作用,可應用在惡劣條件的鑽井。
我國油田的油藏條件變化較大, 既有中溫低鹽油藏, 又有高溫中鹽、高溫高鹽油藏。
進入20 世紀80 年代以來, 我國東部大部分油田先後進入高含水開發, 需要各種穩產採油措施和3 次採油技術。
加強對硬葡聚糖等耐溫、耐鹽生物聚合物的開發, 必將促進我國採油工業的發展。
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