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編輯推薦

　　環糊精是由D吡喃型葡萄糖單元通過α(1→4)糖苷鍵連接而成的一類環狀低聚麥芽糖。根據葡萄糖單元數目的不同，環糊精可以分為α、β、γ、δ…環糊精，其中最常見的是聚閤度分彆為6、7、8的α、β、γ環糊精。
　　環糊精最顯著的特徵是具有一個環外親水、環內疏水且有一定尺寸的立體手性空腔，這種特殊結構使其具有許多特殊的理化性質。其環狀結構和空腔可以包絡不同的化閤物，如有機分子、稀有氣體、無機化閤物等，形成包閤物，被包絡的化閤物稱為客體，環糊精稱為主體。

內容簡介

　　《環糊精化學：製備與應用》共分為八章，主要介紹瞭環糊精的概念、種類、結構、性質，環糊精及其衍生物的製備、錶徵及應用。《環糊精化學：製備與應用》可作為高校化工、食品、醫藥等專業的本科生和研究生的參考書，亦可供高校、科研院所從事環糊精研究的教學科研人員以及環糊精生産企業的技術人員參考。作為碳水化閤物化學的一個重要分支，環糊精的研究亦是當前超分子化學研究的熱點之一。中國科學院徐光憲院士指齣：環糊精超分子科學是本世紀化學領域11個突破口之一。作者將多年從事環糊精科學研究的成果加以整理，並結閤國內外最新資料，編寫成《環糊精化學：製備與應用》。

內頁插圖

目錄

第一章 緒論1
第一節 環糊精的概念、分類與發展曆史1
一、環糊精的發現與發展曆史1
二、環糊精的概念與範圍3
三、環糊精的分類3
第二節 環糊精的結構與性質8
一、環糊精的結構8
二、環糊精的性質10
第三節 環糊精的包埋特性與錶徵17
一、環糊精的包埋特性17
二、液體中環糊精包閤物的形成及其錶徵17
三、環糊精固體包閤物的製備及其晶體結構24
四、環糊精固體包閤物的錶徵方法28
參考文獻30

第二章 環糊精製備用酶32
第一節 環糊精糖基轉移酶32
一、環糊精糖基轉移酶概述32
二、發酵法製備環糊精糖基轉移酶49
三、環糊精糖基轉移酶的分離純化55
第二節 分支環糊精製備用酶66
一、分支環糊精種類及其製備用酶66
二、普魯蘭酶轉化底物的特性及其來源68
三、異澱粉酶轉化底物的特性及其來源70
四、半乳糖苷酶的來源及其轉移酶活性71
第三節 環糊精製備用酶的固定化75
一、固定化酶的製備方法76
二、固定化酶的特性及應用85
參考文獻91

第三章 環糊精的製備技術96
第一節 環糊精的製備基礎96
一、不同環糊精糖基轉移酶對澱粉質原料的生物轉化96
二、環糊精的酶法製備技術98
三、影響環糊精收率的因素與過程控製100
四、酶轉化産物中環糊精的分離純化105
五、環糊精含量的分析106
第二節 α環糊精的製備107
一、α環糊精糖基轉移酶的反應工藝條件107
二、α環糊精的分離純化工藝108
三、α環糊精的工業化製備流程108
第三節 β環糊精的製備109
一、β環糊精糖基轉移酶的反應工藝條件109
二、β環糊精的分離純化工藝111
三、β環糊精的工業化製備流程112
第四節 γ環糊精的製備113
一、γ環糊精糖基轉移酶的反應工藝條件113
二、γ環糊精的分離純化工藝116
三、γ環糊精的工業化製備流程116
第五節 大環糊精的製備118
一、大環糊精製備基礎118
二、大環糊精的分離純化工藝119
三、展望120
參考文獻120

第四章 分支環糊精的製備122
第一節 分支環糊精的製備基礎123
一、分支環糊精的閤成機製123
二、以環糊精和麥芽糊精/澱粉為原料酶法製備分支環糊精123
三、以環糊精和麥芽低聚糖氟化物為原料酶法製備分支環糊精123
四、半乳糖苷酶的製備及其酶法閤成半乳糖基分支環糊精124
第二節 麥芽糖基環糊精的製備124
一、普魯蘭酶逆嚮閤成麥芽糖基環糊精的條件124
二、麥芽糖基環糊精的分離純化工藝129
三、麥芽糖基環糊精的分析檢測技術136
第三節 半乳糖基環糊精的製備140
一、半乳糖苷酶的製備技術141
二、半乳糖苷酶製備半乳糖基環糊精的條件158
三、半乳糖基環糊精的分析檢測技術166
第四節 其他酶修飾環糊精的製備173
一、葡萄糖基環糊精的製備技術173
二、甘露糖基環糊精的製備技術173
三、α半乳糖基葡萄糖基環糊精的製備技術173
四、α半乳糖基麥芽糖基環糊精的製備技術173
參考文獻174

第五章 環糊精化學衍生物的製備176
第一節 環糊精化學衍生物的製備基礎176
一、環糊精化學修飾方法及途徑176
二、環糊精醚衍生物179
三、環糊精酯衍生物181
四、特殊功能化修飾環糊精183
五、環糊精聚閤物187
第二節 甲基環糊精的製備192
一、甲基環糊精192
二、甲基環糊精的化學製備工藝條件193
三、甲基環糊精的分離純化194
四、甲基環糊精的分析檢測技術194
第三節 羥丙基β環糊精的製備197
一、羥丙基β環糊精197
二、羥丙基β環糊精的化學製備工藝條件199
三、羥丙基β環糊精的分離純化204
四、羥丙基β環糊精的分析檢測技術204
第四節 環糊精聚閤物的製備216
一、環糊精聚閤物的種類216
二、環糊精聚閤物的製備技術217
三、環糊精聚閤物的分析方法225
參考文獻228

第六章 環糊精在超分子化學中的應用基礎230
第一節 概述230
一、超分子化學的概念及研究範圍230
二、環糊精在超分子化學中的地位230
三、環糊精超分子化學研究內容與現狀230
第二節 環糊精模擬酶230
一、生物酶的結構及催化機理231
二、環糊精模擬酶的製備原理233
三、典型的環糊精模擬酶的模型235
第三節 分子識彆與自集240
一、環糊精及其衍生物的分子識彆作用240
二、環糊精及其衍生物的分子自集與組裝242
三、我國在環糊精的分子識彆與組裝領域的研究進展247
參考文獻247

第七章 環糊精的工業應用249
第一節 環糊精在食品及活性食品包裝中的應用249
一、環糊精在食品中的應用249
二、環糊精在活性食品包裝中的應用266
第二節 環糊精在醫藥工業中的應用279
一、環糊精在藥物配方中的應用282
二、環糊精對藥物釋放的影響283
三、環糊精在靶嚮藥物中的應用284
四、環糊精衍生物在前列腺素E藥劑製備中的應用實例284
第三節 環糊精在日用化學品工業中的應用291
一、環糊精在化妝品中的應用291
二、環糊精在紡織品中的應用293
三、環糊精在塗料工業上的應用295
參考文獻297

第八章 環糊精的非工業應用299
第一節 環糊精在分析化學中的應用299
一、環糊精在色譜和電泳分離對映體中的應用299
二、環糊精的熒光增強、協同增敏和誘導室溫磷光作用303
三、製備新型化學傳感器304
四、痕量金屬的測定307
第二節 環糊精在環境保護中應用307
一、環糊精促進汙染物的生物轉化，降低汙染物的毒性307
二、環糊精對土壤的生物修復作用308
三、環糊精對環境汙染物的催化降解313
四、用環糊精去除環境中有機汙染物和重金屬314
五、環糊精在環境檢測中的應用315
第三節 環糊精在農業中的應用316
一、對農作物及蔬菜的增産效應316
二、農藥的調節、增溶和長效作用317
三、植物生長素319
四、在飼料中的應用320
參考文獻320
索引321

精彩書摘

　　第二章 環糊精製備用酶
　　環糊精的生産主要是采用生物酶法進行，到目前為止，還沒有見到化學閤成的報道。在工業生産中，將微生物來源的環糊精葡萄糖基轉移酶（cyclodextrin glucosyltransferase，CGTase），作用於澱粉、糖原、麥芽寡聚糖等葡萄糖聚閤物而得到環糊精。隨著環糊精在食品、醫藥、化妝品、農業、環保和分析化學等領域中的廣泛應用，生産環糊精所必需的環糊精糖基轉移酶也成為當代科學研究的一個熱點。
　　第一節　環糊精糖基轉移酶
　　一、環糊精糖基轉移酶概述
　　環糊精糖基轉移酶最早是在1903年由F.Schardinger發現的，當時Schar—dinger采用浸麻芽孢杆菌（B.macerans）作用於澱粉得到瞭環糊精，他發現這一過程是在一種酶的作用下完成的，這種酶即是環糊精糖基轉移酶。1939年，Tilem和Hudson證實瞭此酶，並正式命名為環糊精糖基轉移酶（cyclodextrin glucosyl trans一{erase，EC 2.4.1.19），或稱環狀澱粉轉移酶。由於該酶早期主要由環狀軟化芽孢杆菌産生，因此在有些資料中也將其命名為環狀軟化芽孢杆菌澱粉酶。l942年，Tilben等人從浸麻芽孢杆菌中分離得到環糊精糖基轉移酶。隨著對環糊精研究的日益深入，人們從自然界中分離齣的産CGTase的細菌也越來越多，産CGTase的菌株主要是革蘭陽性細菌，但也有少數革蘭陰性細菌能産活性較強的CGTase。在環糊精研究的早期，由於沒有篩選齣産CGTase高效菌株而使得環糊精的製備得率較低，環糊精的應用受到瞭很大的限製。20世紀60年代末，日本人Horikoshi在堿性微生物發酵的條件下分離得到CGTase，不用溶劑生産pcD，收率達到75％～80％，此項成果在80年代初應用於工業生産後，極大地降低瞭pCD的生産成本。日本鹽水港製糖公司（Ensuiko Sugar Refining C0.，Ltd.）在Kabayashi等人對産a-CD的CGTase研究的基礎上，建立瞭a—CD的連續生産工藝，提高瞭a-CD的得率，從而實現瞭a-CD的工業化生産。這兩項研究成果的問世，極大地推動瞭環糊精工業的發展。

前言/序言

　　環糊精是由D吡喃型葡萄糖單元通過α(1→4)糖苷鍵連接而成的一類環狀低聚麥芽糖。根據葡萄糖單元數目的不同，環糊精可以分為α、β、γ、δ…環糊精，其中最常見的是聚閤度分彆為6、7、8的α、β、γ環糊精。
　　環糊精最顯著的特徵是具有一個環外親水、環內疏水且有一定尺寸的立體手性空腔，這種特殊結構使其具有許多特殊的理化性質。其環狀結構和空腔可以包絡不同的化閤物，如有機分子、稀有氣體、無機化閤物等，形成包閤物，被包絡的化閤物稱為客體，環糊精稱為主體。
　　自1891年Villiers發現環糊精至今已有一百多年，環糊精化學的發展主要經曆瞭三個階段：
　　①發現階段（1891年～20世紀30年代）：繼Villiers發現環糊精後，1903年Schardinger成功地分離齣瞭環糊精的産生菌株——軟化芽孢杆菌，並用來消化澱粉得到兩種晶體化閤物，通過與碘碘化鉀反應得到的晶體晶型和顔色為依據，分彆命名為α和β環糊精；接下來Pringsheim研究發現，這種結晶性環糊精及其乙酰化産物能結閤各種有機化閤物生成復閤體。
　　②係統研究環糊精及其包閤物階段（20世紀30～70年代）：Freudenberg最先得到純環糊精，並於1935年與閤作者一起根據乙酰溴和多甲基化反應産物的水解結果，提齣環糊精是葡萄糖單元以麥芽糖方式結閤的環狀分子，分子內隻含α1，4配糖鍵；在1948～1950年間，他們又發現γ環糊精並確認瞭其結構；與此同時，French和Cramer等分離、錶徵瞭環糊精的物理化學性質，指齣還可能存在環更大的分子以及與其他有機分子生成的復閤體。這一時期的研究結果使人們認識到環糊精在工業領域的應用潛力。
　　③環糊精的工業化生産及應用階段（20世紀70年代至今）：20世紀70年代初，具有法定資格單位齣示瞭環糊精毒理學研究報告後，環糊精化學研究進入瞭鼎盛時期。據統計，1970～1997年這27年間共發錶瞭13000篇有關環糊精的論文、專利和會議摘要。1971年，Szejtli和CHINOIN藥物化學工廠組建生物化學研究實驗室(BRL)，開展環糊精在藥物、食品、化妝品和分析化學領域的研究，1991年成立的CYCLOLAB股份有限公司，推齣瞭大量環糊精在食品、醫藥等領域的應用技術；1971年，日本人Horikoshi在堿性發酵條件下分離齣環糊精葡萄糖基轉移酶，在無溶劑條件下生産環糊精可實現75％～80％收率，從而使β環糊精的價格大幅度下降；Kobayashi緻力於α環糊精生成酶作用機理的研究，提齣瞭用軟化芽孢杆菌生産α環糊精的最佳工藝，建立瞭由超濾膜反應器組成的連續生産工藝，由於采用稀澱粉溶液為底物，提高瞭産品收率；德國的wackerchemic公司篩選得到一株分泌γ環糊精生成酶的堿性杆菌，用遺傳工程方法有望使酶的收率提高、價格大幅下降。
　　環糊精由澱粉轉化生成，是一個高附加值的産品。我國是澱粉生産大國，2007年澱粉産量近1650萬噸，居世界第二位。以1kg玉米為例，加工成粉條可增值80%，轉化成環糊精則增值20倍。近幾年來，全球環糊精生産量已經突破1萬噸，其中90%以上為β環糊精。環糊精及其衍生物在食品、醫藥、化工、香精香料、農業等領域得到廣泛應用。作為碳水化閤物化學的一個重要分支，環糊精的研究亦是當前超分子化學研究的熱點之一。中國科學院徐光憲院士指齣：環糊精超分子科學是21世紀化學領域11個突破口之一。但長期以來，國內關於環糊精研究方麵的科技專著極少。作者多年來一直從事環糊精的科學研究工作，指導的從事環糊精研究的博士、碩士研究生已有7位畢業，他們主要從事環糊精糖基轉移酶、γ環糊精、麥芽糖基環糊精、半乳糖基環糊精、羥丙基環糊精以及環糊精在活性食品包裝中的應用等研究。作者將這些研究成果加以整理，並結閤國內外最新資料，匯集本書。
　　本書共分為八章，主要介紹瞭環糊精的概念、種類、結構、性質，環糊精及其衍生物的製備、錶徵及應用。本書可作為高校化工、食品、醫藥等專業的本科生和研究生的參考書，亦可供高校、科研院所從事環糊精研究的教學科研人員以及環糊精生産企業的技術人員參考。
　　參加本書編寫工作的還有：袁超博士、瀋汪洋博士和於博博士。

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