普鲁兰多糖的应用及研究生产现状
年产5000吨普鲁兰多糖、50亿粒普融资投资立项项目可行性研究报告(中撰咨询)
年产5000吨普鲁兰多糖、50亿粒普立项投资融资项目可行性研究报告(典型案例〃仅供参考)广州中撰企业投资咨询有限公司地址：中国〃广州目录第一章年产5000吨普鲁兰多糖、50亿粒普项目概论 (1)一、年产5000吨普鲁兰多糖、50亿粒普项目名称及承办单位 (1)二、年产5000吨普鲁兰多糖、50亿粒普项目可行性研究报告委托编制单位 (1)三、可行性研究的目的 (1)四、可行性研究报告编制依据原则和范围 (2)（一）项目可行性报告编制依据 (2)（二）可行性研究报告编制原则 (2)（三）可行性研究报告编制范围 (4)五、研究的主要过程 (5)六、年产5000吨普鲁兰多糖、50亿粒普产品方案及建设规模 (6)七、年产5000吨普鲁兰多糖、50亿粒普项目总投资估算 (6)八、工艺技术装备方案的选择 (6)九、项目实施进度建议 (6)十、研究结论 (7)十一、年产5000吨普鲁兰多糖、50亿粒普项目主要经济技术指标 (9)项目主要经济技术指标一览表 (9)第二章年产5000吨普鲁兰多糖、50亿粒普产品说明 (15)第三章年产5000吨普鲁兰多糖、50亿粒普项目市场分析预测 (15)第四章项目选址科学性分析 (15)一、厂址的选择原则 (16)二、厂址选择方案 (16)四、选址用地权属性质类别及占地面积 (17)五、项目用地利用指标 (17)项目占地及建筑工程投资一览表 (18)六、项目选址综合评价 (19)第五章项目建设内容与建设规模 (20)一、建设内容 (20)（一）土建工程 (20)（二）设备购臵 (20)二、建设规模 (21)第六章原辅材料供应及基本生产条件 (21)一、原辅材料供应条件 (21)（一）主要原辅材料供应 (21)（二）原辅材料来源 (21)原辅材料及能源供应情况一览表 (22)二、基本生产条件 (23)第七章工程技术方案 (24)一、工艺技术方案的选用原则 (24)二、工艺技术方案 (25)（一）工艺技术来源及特点 (25)（二）技术保障措施 (25)（三）产品生产工艺流程 (25)年产5000吨普鲁兰多糖、50亿粒普生产工艺流程示意简图 (26)三、设备的选择 (26)（一）设备配臵原则 (26)（二）设备配臵方案 (27)主要设备投资明细表 (28)第八章环境保护 (28)一、环境保护设计依据 (29)二、污染物的来源 (30)（一）年产5000吨普鲁兰多糖、50亿粒普项目建设期污染源 (31)（二）年产5000吨普鲁兰多糖、50亿粒普项目运营期污染源 (31)三、污染物的治理 (31)（一）项目施工期环境影响简要分析及治理措施 (31)1、施工期大气环境影响分析和防治对策 (32)2、施工期水环境影响分析和防治对策 (35)3、施工期固体废弃物环境影响分析和防治对策 (37)4、施工期噪声环境影响分析和防治对策 (38)5、施工建议及要求 (39)施工期间主要污染物产生及预计排放情况一览表 (41)（二）项目营运期环境影响分析及治理措施 (42)1、废水的治理 (42)办公及生活废水处理流程图 (42)生活及办公废水治理效果比较一览表 (43)生活及办公废水治理效果一览表 (43)2、固体废弃物的治理措施及排放分析 (43)3、噪声治理措施及排放分析 (45)主要噪声源治理情况一览表 (46)四、环境保护投资分析 (46)（一）环境保护设施投资 (46)（二）环境效益分析 (47)五、厂区绿化工程 (47)六、清洁生产 (48)七、环境保护结论 (48)施工期主要污染物产生、排放及预期效果一览表 (50)第九章项目节能分析 (51)一、项目建设的节能原则 (51)二、设计依据及用能标准 (51)（一）节能政策依据 (51)（二）国家及省、市节能目标 (52)（三）行业标准、规范、技术规定和技术指导 (53)三、项目节能背景分析 (53)四、项目能源消耗种类和数量分析 (55)（一）主要耗能装臵及能耗种类和数量 (55)1、主要耗能装臵 (55)2、主要能耗种类及数量 (55)项目综合用能测算一览表 (56)（二）单位产品能耗指标测算 (56)单位能耗估算一览表 (57)五、项目用能品种选择的可靠性分析 (58)六、工艺设备节能措施 (58)七、电力节能措施 (59)八、节水措施 (60)九、项目运营期节能原则 (60)十、运营期主要节能措施 (61)十一、能源管理 (62)（一）管理组织和制度 (62)（二）能源计量管理 (62)十二、节能建议及效果分析 (63)（一）节能建议 (63)（二）节能效果分析 (64)第十章组织机构工作制度和劳动定员 (64)一、组织机构 (64)二、工作制度 (64)三、劳动定员 (65)四、人员培训 (66)（一）人员技术水平与要求 (66)（二）培训规划建议 (66)第十一章年产5000吨普鲁兰多糖、50亿粒普项目投资估算与资金筹措 (67)一、投资估算依据和说明 (67)（一）编制依据 (67)（二）投资费用分析 (69)（三）工程建设投资（固定资产）投资 (69)1、设备投资估算 (69)2、土建投资估算 (69)3、其它费用 (70)4、工程建设投资（固定资产）投资 (70)固定资产投资估算表 (70)5、铺底流动资金估算 (71)铺底流动资金估算一览表 (71)6、年产5000吨普鲁兰多糖、50亿粒普项目总投资估算 (72)总投资构成分析一览表 (72)二、资金筹措 (73)投资计划与资金筹措表 (73)三、年产5000吨普鲁兰多糖、50亿粒普项目资金使用计划 (74)资金使用计划与运用表 (74)第十二章经济评价 (75)一、经济评价的依据和范围 (75)二、基础数据与参数选取 (75)三、财务效益与费用估算 (76)（一）销售收入估算 (76)产品销售收入及税金估算一览表 (77)（二）综合总成本估算 (77)综合总成本费用估算表 (78)（三）利润总额估算 (78)（四）所得税及税后利润 (78)（五）项目投资收益率测算 (79)项目综合损益表 (79)四、财务分析 (80)财务现金流量表（全部投资） (82)财务现金流量表（固定投资） (84)五、不确定性分析 (84)盈亏平衡分析表 (85)六、敏感性分析 (86)单因素敏感性分析表 (87)第十三章年产5000吨普鲁兰多糖、50亿粒普项目综合评价 (87)第一章项目概论一、项目名称及承办单位1、项目名称：年产5000吨普鲁兰多糖、50亿粒普投资建设项目2、项目建设性质：新建3、项目承办单位：广州中撰企业投资咨询有限公司4、企业类型：有限责任公司5、注册资金：100万元人民币二、项目可行性研究报告委托编制单位1、编制单位：广州中撰企业投资咨询有限公司三、可行性研究的目的本可行性研究报告对该年产5000吨普鲁兰多糖、50亿粒普项目所涉及的主要问题，例如：资源条件、原辅材料、燃料和动力的供应、交通运输条件、建厂规模、投资规模、生产工艺和设备选型、产品类别、项目节能技术和措施、环境影响评价和劳动卫生保障等，从技术、经济和环境保护等多个方面进行较为详细的调查研究。
年产100吨普鲁兰多糖生产车间设计
摘要普鲁兰多糖是一种新型的微生物多糖、目前已广泛的应用于医药、食品、轻工、化工等行业中、本设计的题目为年产100吨普鲁兰多糖生产车间工厂设计。
为满足生产任务的要求，通过查阅相关的书刊文献，收集普鲁兰多糖发酵生产、提取资料，进而设计出经济合理的普鲁兰多糖发酵生产路线。
随后对工艺流程中所涉及的物料和水电汽等进行了衡算，同时完成对主要生产设备和辅助设备的合理选型以及对公用系统和三废处理提出正确可行的设计方案。
此外，本设计还绘制出了厂区总平面布置图、发酵车间的平面布置图、全厂的工艺流程图、发酵罐的结构图和精馏塔的结构图，本项目以玉米淀粉为原料，采用出芽短梗霉发酵法，运用乙醇沉淀、超滤、流化床干燥等技术可使普鲁兰糖转化率达65%。
关键词：普鲁兰多糖；发酵；车间设计AbstactPullulan polysaccharides is a new kind of microbial polysaccharide which has been widely used in medicine, food, light industry, chemical industry, etc, the topic of this graduation projectis anannual output of100 tons of pullulan polysaccharides fermentation plant design. To meet the requirements of the production tasks.by consulting related books and documents, after fermentation production, extraction of pullulan polysaccharides information collection, and then design a economic and reasonable pullulan polysaccharide fermentation production line. Involved in the subsequent process of the material and water vapor to the balance, and completed the rational selection main production equipment and auxiliary equipment as well as to the utility system and "three wastes" treatment feasible design scheme is put forward. In addition, this design also draw out of the factory general layout, the fermentation workshop flat 65 %Key words:pululan polysaccharides；fermentantion；plant design第1章绪论1.1设计内容与要求1.1.1课题来源本设计为齐鲁工业大学大学生工学院下达的任务，年产100吨普鲁兰糖生产车间的设计。
普鲁兰多糖在药物释放系统中的应用
普 鲁 兰 多糖 在药 物释 放 系统 中的应 用
芦殿香 ， 樊渝江
（． １ 青海大 学医学 院高原 医学研 究 中心 ， 青海 ， 宁 ， １０ １ 西 ８ ００ ； ２ 四川大学 国家生物 医学材 料工程 技术研 究 中心 ， ． 四川 成 都 ６０ ６ ） １０ ４
摘要 ： 综述重点介绍 了近年来普鲁 兰多糖作为药 物释放系统 载体材料的研究进 展及其在 药物释放 系统中 本 的应 用 情 况 。 关键词 ： 药物释放 系统 ， 载体材料 ， 普鲁兰多糖
第２ Ｏ卷第 １ ２期
２０ ０８年 １ ２月
化 学 研 究 与 应 用
Ｃ ｅ ｃ ｌＲｅ ｅ ｒ ｈ ａ ｄ Ａ ｐｉａ ｉｎ ｈ ｍｉａ ｓ ａ ｃ ｎ ｐ ｌ ｔ ｃ ｏ
Ｖｏ ． Ｊ２Ｏ． Ｎｏ． ２ １ Ｄｅ ．． ０ ｃ ２０ ８
文章编 号 ：０ ４ １ ５ （ ０ ８ １ ．５ ００ １０ ．６ ６ ２０ ） ２１４ －６ －
制 品 以及 工业生产 的很 多领 域 有着 广 泛 的应用 前 景 。在 医疗 技术领 域 ， 可用 做创 伤 修 复材 料 ， 口腔 保 健产 品 ， 牙齿 （ 牙 ） 合 剂 ， 品 的 糖 衣 和 胶 假 粘 药 囊、 以及控 制释放 制剂 的载体材 料等 。
普鲁 兰多糖分 子结 构 中具 有大 量 可反 应 的官 能团 ， 过化学 改 性 可 制 备 出 多 种普 鲁 兰多 糖 衍 通 生物， 以降低其 水 溶 性 或 在 主链 中导 人 带 电荷 的 或 活性 的成 分 ， 以实 现 功 能 化 的 目 的 。例 如 ， 通过 脂化反应 或醚化 反应 可 降低 普 鲁 兰多糖 的水 溶性 ； 通过 氢化 作 用 可 增加 普 鲁 兰 多糖 的热 稳 定 性； 通过羧 甲基 化 反 应 可增 加 其 在 冷水 中 的溶 解 性等 ； 可通过其 羟基 与交联 剂 的反 应获得 交 。 还
普鲁兰多糖作为培养基原料
普鲁兰多糖作为培养基原料
普鲁兰多糖（Pullulan）是一种由出芽短梗霉（Aureobacidium pullulans）发酵产生的细胞外纯天然高分子多糖。
它是一种水溶性粘质多糖，由葡萄糖通过O-1,4-糖苷键连
接的麦芽三糖重复单位组成。
普鲁兰多糖具有较高的分子量（一般在4.8×10^4至
2.2×10^6之间），结构富有弹性，溶解度较大。
普鲁兰多糖在医药、食品、轻工、化工和石油等领域具有广泛的应用。
在食品行业，它被用作稳定剂、增稠剂和被膜剂等。
在医药领域，普鲁兰多糖由于其独特的物理和化学性质，被用作药物载体、药物控释系统和生物材料等。
当普鲁兰多糖作为培养基原料时，它可以为微生物提供碳源和能量。
由于普鲁兰多糖具有良好的水溶性和生物相容性，它可以促进微生物的生长和代谢。
此外，普鲁兰多糖还可以通过调节培养基的粘度和成膜性，改善微生物培养的条件。
在实际应用中，研究者可以通过改变培养基中普鲁兰多糖的浓度来调控微生物的生长特性。
例如，在发酵过程中，提高普鲁兰多糖浓度可以促进高分子量普鲁兰多糖的产生。
同时，通过研究普鲁兰多糖发酵过程中基因的转录差异，可以揭示影响普鲁兰多糖分子量调控的关键基因，为优化培养基配方提供依据。
总之，普鲁兰多糖作为一种培养基原料，在微生物培养中具有重要作用。
通过调整普鲁兰多糖浓度和探究其对微生物生长特性的影响，可以为发酵工艺优化和产率提高提供支持。
普鲁兰多糖资料
普鲁兰多糖简介普鲁兰多糖是一种以玉米为原料发酵而成的胞外水溶性粘质多糖，又名短梗霉多糖、茁霉多糖，英文名Pulullan ，它是1938年由R ． Bauer 发现的一种特殊的微生物多糖。
该多糖主要是由麦芽三糖通过α-1， 6糖苷键连接而成。
由于该多糖独特的结构和性质，在医药、食品、石油、化工等行业具有广泛的应用前景。
因其在自然界可被微生物降解利用，不会引起环境污染，故被誉为无公害塑料。
2006年5月19日．国家卫生部发布了第8号公告，普鲁兰多糖为新增四种食品添加剂产品之一，可在糖果、巧克力包衣、膜片、复合调味科和果蔬汁饮料中用作被膜剂和增稠剂。
CAS 号 9057-2-7分子式 (C37H62O30)n一、生产工艺二、普鲁兰多糖的性质 普鲁兰多糖是无色、无味、无臭的高分子物质，非晶体的白色粉末，是非离子性、非还原性多糖，性质可以表现于以下几个方面。
1、 无毒性、安全性 玉米 淀粉 葡萄糖 发酵 粗制 精制 烘干 菌种普鲁兰多糖成品根据普鲁兰多糖的急性、亚急性和慢性毒性试验、变异源性试验结果，即使普鲁兰多糖的投用量达到LD50(半致死剂量)的界限量15g／kg，普鲁兰多糖都不会引起任何生物学毒性和异常状态的产生，所以用于食品和医药工业十分安全。
2、溶解性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。
3、稳定性普鲁兰多糖的分子呈线状结构，因此与其他多糖类相比，普鲁兰多糖水溶液粘性较低，不会形成胶体，是粘附性强的中性溶液。
不易受pH值或各种盐类影响，尤其对食盐维持稳定的粘度。
此外， pH值在 3以下时若长时间加热，会与其他多糖一样，部分分解，从而导致溶液粘度下降。
普鲁兰多糖涂膜对苹果的保鲜研究
选 择保 鲜效 果较 好 的 Ｐ 、 ５和 Ｐ ４Ｐ ７组 与不 涂 膜对 照 组进 行 常温 储 藏 条 件 下 主要 品质 指标 （ 包
括 硬度 、 有机 酸 含 量 、 可溶 性 固 形 物 及 Ｖｃ含 量） 的 比较 ， 以验证 其保 鲜效 果 。
熟时， 由于纤维 素和 果胶 质 等 细胞 壁 组 分 在 多 种 酶 的作 用 下 发生 降 解 ， 实硬 度 下 降 。 由 图 １可 果 看 出， 在贮藏 过程 中 ， 组果 实 的硬度 均呈 下 降趋 各 势 ， 涂 膜组 下 降较 快 ， 膜 组 下 降缓 慢 ， ２周 未 涂 在
水 分 的散失 和有 机物 的消耗 。
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１ ４ ６ 可溶 性 固形 物含 量 采用 ＷＹＡ 阿 贝折 ． ．
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表 ２ 不 同 处 理 对 苹 果 常 温贮 藏 效 果 的影 响
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贮藏 时 间 评 价 指 标
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光泽 度 的下降 ， 因此果 实 失 重 率 的 大 小 也 是 判 断 保鲜 效果 的一个 重要 指标 ［ 。 ５ ］
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公 式 计算 腐烂 率 ： 腐烂 率 一 １４ ２ 失 重 率 ．．
失 重率 一
Ｘ１０ ％ ０ 分别 测定 果实 贮藏 前后 质量 ， 按
通过试 验 获得不 同配方涂 膜 剂处理 苹 果在 贮
种 新 型 可食 性 果蔬 涂膜 保 鲜 剂 ， 过 正 交试 验 研 究 和 比 较 了不 同 组 分 配 比 对 苹 果 采 后 生 理 及 贮 藏 效 果 的 影 通
响 。 实验 结果 表 明 ： 鲁 兰糖 ３ ｇ ｌ羧 甲基 纤 维 素钠 ２／ 和 蔗 糖 酯 ４ ／ 为 最佳 保 鲜 组 合 。该 复 合 涂 膜 剂 可 普 ０ ／， ｇ１ ｇ１
0.5%的普鲁兰多糖粘度
普鲁兰多糖（Pullulan）是一种由出芽短梗霉（Aureobasidium pullulans）发酵产生的水溶性多糖。
它具有许多优良的性质，如高粘度、低毒性、良好的生物降解性和可再生性等，因此在食品、医药、化妆品等领域有着广泛的应用。
0.5%的普鲁兰多糖粘度，粘度是流体流动阻力的一种度量，通常用泊（poise）或帕斯卡·秒（Pa·s）来表示。
在实际应用中，我们通常会使用粘度计来测量溶液的粘度。
测量普鲁兰多糖溶液粘度的方法如下：
1. 准备一个已知粘度的标准溶液，例如水的粘度为1 mPa·s。
2. 将标准溶液和待测溶液分别倒入两个粘度计的样品容器中。
3. 将粘度计的转子放入样品容器中，使其完全浸没在液体中。
4. 打开粘度计的电源，设置合适的转速，使转子开始旋转。
5. 当转子稳定旋转后，记录下此时粘度计显示的数值。
这个数值就是待测溶液的粘度。
6. 通过比较待测溶液和标准溶液的粘度值，可以计算出待测溶液的相对粘度。
例如，如果待测溶液的粘度为0.5 mPa·s，而标准溶液的粘度为1 mPa·s，那么待测溶液的相对粘度为0.5。
7. 最后，根据实际需要，可以将相对粘度转换为百分比形式。
例如，0.5%的普鲁兰多糖溶液的相对粘度为0.5。
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. 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