过氧化物酶催化去除蔗汁中多元酚类物质的研究

摘要

降低白砂糖产品色值是甘蔗糖厂提高产品质量关键问题，研究表明，白砂糖中酚类物质含量的多少是影响色值高低的主要因素之一。本文利用辣根过氧化物酶(HRP)催化过氧化氢(H2O2)氧化蔗汁中的酚类物质，以达到降低白砂糖色值的目的。在蔗汁中添加HRP-H2O2与酚类物质发生氧化反应，以酚含量和简纯度作为考察指标，考察各影响因素对酚类物质去除率的影响。根据正交试验最优组合条件，在甘蔗制糖亚硫法澄清工艺流程中添加HRP-H2O2，考察其对白砂糖色值的影响；以蔗汁中含量较高的绿原酸为模式底物，进行HRP氧化绿原酸酶促动力学参数测定。主要研究内容及结果如下：
　　 (1)研究在甘蔗汁中添加HRP-H2O2的最优工艺条件。在反应时间5min，反应pH7.0条件下，选定温度、H2O2用量、HRP用量进行正交试验，最优试验参数温度为60℃，3％H2O2用量为200 mg/L，HRP用量为4×10-2mg/L。在蔗汁中添加HRP-H2O2，除酚率为41.79％，与不添加样比，简纯度提高0.42AP。
　　 (2)根据正交最优工艺条件，在亚硫酸法澄清工艺中选择合适的添加位置，在一次加热后、硫熏中和前添加HRP-H2O2，除酚率与常规澄清方法比，除酚率提高19.04％，纯度提高0.80AP。
　　 (3)模拟亚硫法澄清工艺，在澄清过程添加HRP-H2O2制取清汁，清汁在真空条件下，用旋转蒸发仪浓缩至65°Bx，采用糖糊法煮制糖膏，离心分蜜得白砂糖。添加HRP-H2O2的白砂糖较不添加的色值低39.49％，酚含量下降74.90％。
　　 (4)在纯蔗糖溶液中添加HRP-H202，HRP用量为4×10-2 mg/L，H2O2用量为200 mg/L。采用一次旋光法和二次旋光法测定糖液蔗糖分，运用spss15.0软件处理数据，分析表明添加组与不添加组的蔗糖分不存在显著性差异，可认为HRP-H2O2这一添加量对蔗糖无影响。
　　 (5)以蔗汁中含量较高的一种酚类物质--绿原酸作为底物，研究HRP-H2O2对绿原酸的催化反应动力学。绿原酸底物的HRP催化反应符合米氏方程规律，反应前1min氧化速率最快，最适pH6.0、最适H2O2浓度为0.15％，HRP浓度为0.125U/mL条件下，求出米氏方程：1/v=168.5/s+241.91，Vmax和Km分别为：4.13mmol/s，0.697mmol/L。

目录

文摘

英文文摘

第一章 绪论

1.1 色素来源

1.1.1 酚类色素物质

1.1.2 非酶促反应形成的色素

1.2 除酚脱色方法

1.2.1 物理吸附

1.2.2 化学方法

1.3 过氧化物酶介绍

1.3.1 过氧化物酶简介

1.3.2 过氧化物酶的应用

1.3.3 酶动力学研究

1.4 立题背景及研究内容

1.4.1 立体背景

1.4.1 研究内容

第二章 HRP在蔗汁中催化H2O2除酚的工艺条件研究

2.1 材料与检测方法

2.1.1 实验试剂

2.1.2 实验仪器

2.1.3 实验方法

2.2 HRP对H2O2的催化效果实验

2.2.1 实验方法

2.2.2 实验结果与分析

2.3 单因素实验

2.3.1 实验方法

2.3.2 实验结果与分析

2.4 最优工艺条件实验

2.4.1 正交实验方案

2.4.2 正交实验结果及分析

2.4.3 验证实验

2.5 HRP-H2O2最佳工艺添加点实验

2.5.1 实验方法

2.5.2 实验结果与分析

2.6 本章小结

第三章 HRP-H2O2催化除酚对白砂糖色值的影响

3.1 材料与检测方法

3.1.1 实验试剂

3.1.2 实验仪器

3.1.3 测定指标

3.2 煮制白砂糖实验

3.2.1 小型真空结晶装置介绍

3.2.2 实验方法

3.2.3 实验结果

3.3 添加HRP-H2O2对蔗糖的影响实验

3.3.1 实验方法

3.3.2 实验结果与分析

3.4 本章小节

第四章 HRP催化降解绿原酸动力学研究

4.1 材料与方法

4.1.1 实验试剂

4.1.2 实验仪器

4.1.3 绿原酸降解机理实验

4.2 实验结果与分析

4.2.1 波长扫描结果

4.2.2 CGA标准曲线图

4.2.3 添加HRP和H2O2对CGA氧化的影响

4.2.4 pH对CGA氧化的影响

4.2.5 反应时间对CGA氧化的影响

4.2.6 HRP浓度对CGA氧化的影响

4.2.7 H2O2浓度对CGA氧化速度的影响

4.2.8 底物CGA浓度的影响

4.2.9 二氧化硫抑制作用

4.3 本章小结

第五章 结论与展望

5.1 结论

5.2 创新点

5.3 展望

参考文献

致谢

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