固定化蛋白酶水解谷朊粉的研究

论文摘要

酶解可以改善谷朊粉的功能特性，扩大其应用领域，提高其附加值，但是如何降低酶解谷朊粉的生产成本实以现其工业化生产是一个焏待解决的问题。本课题以壳聚糖、蛋白酶、谷朊粉为原料，对壳聚糖微球的制备工艺、壳聚糖微球固定化碱性蛋白酶工艺及碱性蛋白酶水解谷朊粉的工艺进行了研究。该课题对酶解谷朊粉的工业化生产具有重要的理论和实践意义，主要结论如下：1．多孔壳聚糖微球的最佳制备工艺参数壳聚糖分子量对壳聚糖微球的表面结构影响较大，低分子量的壳聚糖不仅操作性强，而且制备得到的微球表面疏松多孔，壳聚糖浓度、NaOH浓度、乙酸乙酯用量及凝结时间等对壳聚糖微球的整体形态及表面结构的影响也较大。当采用分子量较小的壳聚糖(本试验中为448.4KDa)、壳聚糖浓度2.5％(w／v)、NaOH浓度3.0％(w／v)、乙酸乙酯—NaOH用量比为1∶20(v／v)、凝结时间3h时，制备得到的壳聚糖微球形态完整、规则，表面结构及内部结构均疏松多孔，理论上可将其作为制备固定化蛋白酶的载体。2．适宜水解谷朊粉的蛋白酶的筛选正交试验结果表明，不论最小、最大还是平均水解度，碱性蛋白酶均优于木瓜蛋白酶及菠萝蛋白酶，因此选其用于固定化后水解谷朊粉。3．壳聚糖微球固定化碱性蛋白酶的最佳工艺条件酶浓度对碱性蛋白酶固定化的影响最大，随着酶浓度的升高，碱性蛋白酶固定化后的RRA不断上升；此外，吸附及交联时间、戊二醛浓度、牛血清白蛋白的浓度都对碱性蛋白酶固定化效果有较大影响，必须分别控制其在适当的范围。当酶与载体用量比315U／g、酶浓度45mg／mL、固定化温度4℃、固定化pH 7.2、吸附时间48h、交联时间8h、戊二醛浓度为1.0％(终浓度)、牛血清白蛋白浓度为4.5mg／mL时，碱性蛋白酶固定化的RRA最高，可达66.52％。4．游离及固定化碱性蛋白酶的理化性质固定化碱性蛋白酶最佳作用温度比游离酶略有升高，最佳作用pH较游离酶向碱性方向偏移，固定化AP对热、pH以及贮藏稳定性均较游离酶有显著性提高。5．固定化碱性蛋白酶水解谷朊粉的工艺条件正交试验结果表明，当底物浓度为5％、酶浓度为4000U／g、酶解时间为3h时，水解度最大，达到9.54％，与游离碱性蛋白酶水解的最高水解度相当。6．未水解及经游离碱性蛋白酶、固定化碱性蛋白酶水解的谷朊粉的功能性质比较经游离碱性蛋白酶及固定化碱性蛋白酶水解后的谷朊粉的溶解度有较大提高，乳化活性和乳化稳定性也有所提高，但是起泡性却降低，泡沫稳定性变化不大。7．固定化碱性蛋白酶的操作稳定性所制备的固定化碱性蛋白酶的操作稳定性较好，经连续6次水解谷朊粉后，固定化碱性蛋白酶的活力仍较高，酶活保留百分比保持在90％左右，酶解谷朊粉的水解度也一直保持在9％左右，为固定化碱性蛋白酶应用于改性谷朊粉的工业化生产提供了理论依据。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 缩略语表
• 1 前言
• 1.1 小麦蛋白的研究概况
• 1.2 壳聚糖固定化蛋白酶的研究
• 1.3 蛋白酶水解谷朊粉的研究
• 1.4 研究目的及意义
• 1.5 主要研究内容
• 2 材料与方法
• 2.1 试验材料
• 2.2 化学试剂
• 2.3 试验仪器
• 2.4 试验方法
• 2.4.1 壳聚糖基本组成及特性的测定
• 2.4.1.1 壳聚糖水分及灰分的测定
• 2.4.1.2 壳聚糖粘均分子量的测定
• 2.4.1.3 壳聚糖脱乙酰度的测定
• 2.4.2 选择合适分子量的壳聚糖
• 2.4.3 制备多孔壳聚糖微球的单因素试验
• 2.4.4 多孔壳聚糖微球的SEM观察
• 2.4.5 适宜水解谷朊粉的蛋白酶的筛选
• 2.4.5.1 三种蛋白酶最佳作用温度及pH的确定
• 2.4.5.2 菠萝蛋白酶及碱性蛋白酶水解谷朊粉的正交试验设计
• 2.4.5.3 水解度的测定
• 2.4.6 多孔壳聚糖微球固定化碱性蛋白酶的单因素试验
• 2.4.6.1 酶与载体用量比的确定
• 2.4.6.2 酶浓度的确定
• 2.4.6.3 固定化温度的确定
• 2.4.6.4 固定化pH的确定
• 2.4.6.5 吸附时间的确定
• 2.4.6.6 戊二醛浓度的确定
• 2.4.6.7 交联时间的确定
• 2.4.6.8 牛血清白蛋白浓度的确定
• 2.4.7 游离及固定化碱性蛋白酶理化性质的测定
• 2.4.7.1 固定化碱性蛋白酶最佳作用温度及pH的测定
• 2.4.7.2 游离及固定化碱性蛋白酶热稳定性的测定
• 2.4.7.3 游离及固定化碱性蛋白酶的贮藏稳定性的测定
• 2.4.8 谷朊粉基本组成及性质测定
• 2.4.9 固定化碱性蛋白酶水解谷朊粉的单因素试验
• 2.4.9.1 底物浓度的确定
• 2.4.9.2 酶浓度的确定
• 2.4.9.3 酶解时间的确定
• 2.4.10 固定化碱性蛋白酶水解谷朊粉的正交试验
• 2.4.11 固定化碱性蛋白酶水解谷朊粉的操作稳定性试验
• 2.4.12 未经水解的及经游离、固定化碱性蛋白酶水解后的谷朊粉功能性质的测定
• 2.4.12.1 未经水解的及经游离、固定化碱性蛋白酶水解后的谷朊粉的溶解度的测定
• 2.4.12.2 未经水解的及经游离、固定化碱性蛋白酶水解的谷朊粉的起泡性及泡沫稳定性的测定
• 2.4.12.3 未经水解的及经游离、固定化碱性蛋白酶水解后的谷朊粉的乳化活性及乳化稳定性的测定
• 3.结果与分析
• 3.1 壳聚糖成分及特性测定结果
• 3.2 制备壳聚糖微球较佳工艺参数的确定
• 3.2.1 壳聚糖分子量对壳聚糖微球表面结构的影响
• 3.2.2 壳聚糖浓度对壳聚糖微球表面结构的影响
• 3.2.3 NaOH浓度对壳聚糖微球表面结构的影响
• 3.2.4 凝结时间对壳聚糖微球制备的影响
• 3.2.5 乙酸乙酯—NaOH用量比对壳聚糖微球表面结构的影响
• 3.2.6 小结
• 3.3 制备固定化碱性蛋白酶的较佳工艺参数的确定
• 3.3.1 三种蛋白酶最适作用温度及pH的测定结果
• 3.3.2 用于固定化的蛋白酶的筛选
• 3.3.2.1 菠萝蛋白酶水解谷朊粉的正交试验结果
• 3.3.2.2 碱性蛋白酶水解谷朊粉的正交试验结果
• 3.3.2.3 菠萝蛋白酶及碱性蛋白酶水解谷朊粉的能力的比较
• 3.3.3 固定化条件对碱性蛋白酶固定化的影响
• 3.3.3.1 酶与载体用量比对碱性蛋白酶固定化的影响
• 3.3.3.2 酶浓度对碱性蛋白酶固定化的影响
• 3.3.3.3 固定化温度对碱性蛋白酶固定化的影响
• 3.3.3.4 固定化pH对碱性蛋白酶固定化的影响
• 3.3.3.5 吸附时间对碱性蛋白酶固定化的影响
• 3.3.3.6 交联时间对碱性蛋白酶固定化的影响
• 3.3.3.7 戊二醛浓度对碱性蛋白酶固定化的影响
• 3.3.3.8 牛血清白蛋白浓度对碱性蛋白酶固定化的影响
• 3.3.4 游离及固定化碱性蛋白酶的部分理化性质的比较
• 3.3.4.1 游离及固定化碱性蛋白酶的最佳作用温度及pH的比较结果
• 3.3.4.2 游离及固定化碱性蛋白酶的热稳定性的比较
• 3.3.4.3 游离及固定化碱性蛋白酶贮藏稳定性的比较
• 3.3.5 小结
• 3.4 固定化碱性蛋白酶水解谷朊粉最佳工艺条件的确定
• 3.4.1 谷朊粉基本性质的测定结果
• 3.4.2 底物浓度对固定化碱性蛋白酶水解谷朊粉的影响
• 3.4.3 酶浓度对固定化碱性蛋白酶水解谷朊粉的影响
• 3.4.4 酶解时间对固定化碱性蛋白酶水解谷朊粉的影响
• 3.4.5 固定化碱性蛋白酶水解谷朊粉正交试验结果
• 3.4.6 固定化碱性蛋白酶水解谷朊粉的操作稳定性试验
• 3.4.7 小结
• 3.5 未经水解的及经游离、固定化碱性蛋白酶水解后的谷朊粉的功能性质的测定结果
• 3.5.1 未经水解的及经游离、固定化碱性蛋白酶水解后的谷朊粉的溶解度的比较
• 3.5.2 未经水解的及经游离、固定化碱性蛋白酶水解后的谷朊粉的起泡性及泡沫稳定性的比较
• 3.5.3 未经水解的及经游离、固定化碱性蛋白酶水解后的谷朊粉的乳化活性及乳化稳定性的比较
• 3.5.4 结论
• 4 讨论
• 4.1 关于多孔壳聚糖微球的制备
• 4.2 关于固定化碱性蛋白酶的制备
• 4.3 关于固定化碱性蛋白酶水解谷朊粉的研究
• 5 结论
• 5.1 优化了多孔壳聚糖微球制备的工艺参数
• 5.2 筛选了适宜水解谷朊粉的蛋白酶
• 5.3 确定了较好的碱性蛋白酶固定化工艺
• 5.4 优化了碱性蛋白酶水解谷朊粉的工艺
• 5.5 经固定化碱性蛋白酶水解改善了谷朊粉的功能性质
• 参考文献
• 附录