HPM（High Pressure Microfluidization，微射流高压均质）是用于多糖提取和改性的高新技术，在较近几年的研究中日趋活跃。本文将探究EmimAc(1-乙基-3-甲基咪唑乙盐)-HPM(微射流高压均质)改性增溶酵母β-葡聚糖的工艺优化。

　　酵母β-葡聚糖（YG）分布于酵母细胞壁的较内层，其具有强大的抗氧化、抗菌和抗肿瘤生理活性。较强的分子内与分子间的氢键作用力，使其以三螺旋构象存在，导致其难溶于水及大多数有机溶剂。极差的水溶性严重制约了酵母β-葡聚糖在各领域的应用，因此改性增溶酵母β-葡聚糖极为重要。

目前，提高酵母β-葡聚糖水溶性的手段主要有物理与化学方式。然而单一物理改性方式效果较差，达不到预期结果；化学改性多使用酸碱、有机溶剂等试剂，可能造成环境污染。相比之下，ILs（Ionic liquids）作为一种新型绿色溶剂，由于其特殊的性能和很强的溶解能力而备受关注。ILs已广泛用于生物大分子的预处理、提取及改性，尤其被用来溶解壳聚糖、木质素、木材、纤维素、半纤维素和淀粉。

材料与试剂 

　　酵母β-葡聚糖（YG） N含量0.35% ；  1-乙基-3-甲基咪唑乙酸盐 （EmimAc）；1-丁基-3-甲基咪唑醋酸盐（BmimAc）； 1-烯丙基-3-甲基咪唑氯盐（AmimCl ）；1-乙基-3-甲基咪唑氯盐（EmimCl）；1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐（BmimBF4 ）； 1-辛基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐（OmimPF6）；无水乙醇分析纯  

实验仪器 

低速离心机； 磁力搅拌器；恒温水浴振荡器；Mini DeBEE 微射流高压均质机（美国DeBEE公司 苏州微流纳米供应）等

图1.微射流纳米高压均质机

实验步骤

1.选取AmimCl、EmimCl、EmimAc、BmimAc、BmimBF4和OmimPF6六种ILs（既有配位型阴离子ILs，又有咪唑阳离子ILs），其结构式分别如图2所示。称取0.5 g干燥后的酵母β-葡聚糖粉末溶于100 g ILs，并于85℃下搅拌溶解。

图2  六种不同ILs的化学结构式

2.将EmimAc-HPM改性增溶酵母β-葡聚糖的工艺优化如图3所示

图3 EmimAc-HPM改性增溶酵母β-葡聚糖工艺图

（1）微射流高压均质循环次数对改性酵母β-葡聚糖溶解度影响

　　固定β-葡聚糖浓度和HPM压力不变，在预实验基础上将HPM循环次数分别设为2、4、6、8和10次，考察改性后酵母β-葡聚糖溶解度大小，确定较佳HPM循环次数。

（2）微射流高压均质压力对改性酵母β-葡聚糖溶解度影响

　　保持浓度和HPM循环次数不变，在预实验基础上将HPM压力分别设为12000、16000、20000、24000和28000 psi，考察改性后酵母β-葡聚糖溶解度情况，由溶解度大小确定较佳HPM压力。

 实验结果

1. 不同离子液体处理后酵母β-葡聚糖的溶解度分析

　　图4中A、B、C、D、E和F分别为酵母β-葡聚糖在OmimPF6、BmimBF4、AmimCl、EmimCl、BmimAc和EmimAc中加热溶解4 h后的状态，β-葡聚糖在BmimAc和EmimAc中溶解4h后，溶液体系相对澄清透明，表明β-葡聚糖在此两种ILs中溶解效果较好。溶解度结果表明，经不同ILs溶解再生后，β-葡聚糖溶解度均有不同程度提高。其中EmimAc对β-葡聚糖溶解能力较强，后文研究中均采用EmimAc对β-葡聚糖进行增溶研究。 

图4  不同ILs溶解后酵母β-葡聚糖的溶解度

2. 由图5可知，随着HPM循环次数增加，改性β-葡聚糖溶解度逐渐提高。综合考虑实验室HPM仪器性能，确定HPM循环次数为8次。

图5  不同HPM循环次数改性后酵母 β-葡聚糖的溶解度

 3. 由图6可知，随着微射流高压均质压力增加，改性后酵母β-葡聚糖（EMYG）溶解度不断提高。综合考虑实验室HPM仪器性能，将HPM压力确定为24000 psi。

图6  不同 HPM 压力改性后酵母 β-葡聚糖的溶解度

结论

1. 随着微射流高压均质循环次数增加，改性β-葡聚糖溶解度逐渐提高，且较佳循环次数为8次。

2. 随着微射流高压均质压力增加，改性后酵母β-葡聚糖（EMYG）溶解度不断提高，且较佳压力值为24000 psi。

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