摘要鞣花酸(Ellagicacid,EA)是一种多酚二内酯,是天然的多酚组分,具有抑菌性、抗病毒、抗肿瘤、降血糖和降血脂等作用,目前已应用于化妆品、保健品、饮料、医药等行业,具有广阔的市场前景。自然界中的鞣花酸多以鞣花单宁这种缩合形式存在。利用单宁酶降解大分子鞣花单宁制备小分子物质鞣花酸,已成为鞣花酸制备的研究热点。<br> 本研究针对生物酶法制备鞣花酸存在单宁酶酶活低、微生物发酵产酶量低和鞣花酸转化率低的问题,以石榴皮为原料,从原料预处理、单宁酶生产菌种筛选及发酵产酶条件优化、酶转化条件优化、鞣花酸纯化和应用等角度开展工作,建立了一条完整的酶法制备鞣花酸的工艺路线,并探究了鞣花酸在生物活性包装材料中的应用。具体研究内容如下:<br> (1)分析不同品种石榴中的鞣花酸含量并优化了提取方式。安石榴苷是一类广泛存在于植物中的鞣花单宁,在石榴中含量较高。为了确定酶法转化的底物来源,本研究首先分析了突尼斯石榴、大青皮石榴和酸石榴三个品种的皮、叶、杆、籽和果汁中安石榴苷的含量,发现酸石榴的皮中安石榴苷含量最高,为182.79mg/g。随后,考察了溶剂种类和溶剂浓度对酸石榴皮中安石榴苷提取效果,发现浓度为60%的乙醇溶液辅助超声和红外对石榴皮中安石榴苷的提取效果最好,提取率为31.68%。<br> (2)选育了一株单宁酶生产菌并对其发酵产酶条件进行优化。本研究从果园等富含单宁的土壤中,利用单宁酶鉴别性培养基初筛、液体发酵复筛,从中筛选出一株单宁酶产量相对较高的菌株WWH-3,结合形态学和真菌ITS分析,鉴定为黄柄曲霉(Aspergillusflavipes)。随后,为缩短菌株的产孢时间,本研究还对黄柄曲霉的产孢培养基进行了优化,并确定了产孢培养基为BBL琼脂培养基,种子萌发时间从5d缩短到3d。最后通过构建黄柄曲霉发酵生产单宁酶的响应面模型,确定了最佳发酵条件为乳糖4.0%、酵母提取物0.5%、单宁酸8.0%、磷酸二氢钠0.1%、硫酸镁0.05%、氯化钾0.05%、硫酸亚铁0.001%、接种量20%、摇瓶装液量75/250mL、初始pH6、发酵72h、发酵温度30℃,优化后发酵液的单宁酶活达到161.94U/mL,较优化前提高了9.1倍。<br> (3)改进了单宁酶水解安石榴苷的酶解条件,并初步探究了鞣花酸的纯化方法。本研究对酶解过程中的酶解时间、酶解温度、酶解体系初始pH、金属离子种类及酶解底物浓度等因素进行了优化,采用鞣花酸转化率及鞣花酸产率2个参数评估酶解效率,确定了最佳酶解条件为安石榴苷浓度25g/L,酶解温度30℃,酶解时间72h,添加0.04%的MgCl2,初始pH6,优化后鞣花酸的转化率为75.64%,鞣花酸产率为65.31%,较优化前提高了2倍。本研究还利用鞣花酸在碱性溶液中溶解、酸性溶液中析出的特点,对鞣花酸进行初步纯化,最终利用32g/L的NaOH溶液和5%的稀盐酸对酶解得到的粗品鞣花酸进行纯化,获得的鞣花酸纯度为71.24%,得率为86.72%。<br> (4)为了拓展鞣花酸的应用,本研究开发了含有鞣花酸的生物活性包装材料。以火龙果皮粗多糖为基底,以富含鞣花酸的石榴皮多酚提取物为佐剂制备复合生物活性材料。通过对复合材料进行XRD、SEM、AFM、FT-IR检测,结果表明火龙果皮粗多糖和石榴皮多酚之间具有生物相容性。通过检测复合材料的机械性能,发现石榴皮多酚的负载可使得薄膜的杨氏模量由43.64MPa增加到68.53MPa,拉伸强度由10.31MPa降低至6.88MPa,对断裂伸长率的影响不显著。通过检测复合材料在250-600nm之间的紫外透过率以评估薄膜的抗紫外性能,发现石榴皮多酚的负载显著降低了材料的紫外透过率,提升了材料的抗紫外性能。通过检测复合材料的ABTS清除率,发现石榴皮多酚的负载可显著提升薄膜的抗氧化性,ABTS清除率由48.90%增加至100%。抑菌实验显示,该生物活性材料可以抑制大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的生长。
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