从菠萝废弃物分离提取菠萝蛋白酶的研究

摘要

本文主要研究了以菠萝加工废弃物菠萝皮为主要原料，分离提取菠萝蛋白酶的工艺。
　　 采用F．I．P法检测浸提液中菠萝蛋白酶活性，实验结果表明F．I．P法检测浸提液中菠萝蛋白酶酶活是可行的，加标回收率在95％-98％之间。
　　 为了防止菠萝蛋白酶生产过程中失活，以菠萝皮和茎的提取液为对象，研究了温度及停留时间、pH值、金属离子种类和浓度、多元醇和糖等因素对浸提液中菠萝蛋白酶活性的影响。在实验范围内，温度超过50℃时菠萝皮和茎的浸取液中菠萝蛋白酶将明显失活，在浸提液原始（生理）pH条件下，浸提液中菠萝蛋白酶稳定性最好；Fe3+、Fe2+、Cu2+等金属离子都使菠萝皮浸提液中菠萝蛋白酶稳定性下降，Fe3+的影响最大；Ca2+含量在20mg·L-1-40 mg·L-1时，可提高菠萝皮浸提液中菠萝蛋白酶的稳定性，甘油和葡萄糖可明显提高菠萝皮浸提液中菠萝蛋白酶的稳定性。
　　 研究了用硫酸铵从菠萝皮浸提液中析出菠萝蛋白酶的影响因素。不同pH值下，盐浓度对菠萝皮浸提液中菠萝蛋白酶酶活沉降率的影响的研究得出，酶活沉降率在pH3.87，盐浓度为0.3 g·mL-1时达到最大值。对不同盐浓度下菠萝蛋白酶单位酶活变化对酶活沉降率的影响的研究表明，随菠萝蛋白酶单位酶活的增加，酶活沉降率先增大后减小，在单位酶活达到52.95F．I．P-U·mL-1大时酶活沉降率达到最大值；在单位酶活较小时，盐浓度为0.3g·mL-1的酶活沉降率大于盐浓度为0.25 g·mL-1时的酶活沉降率；在单位酶活大于或等于52.95 F．I．P-U·mL-1时，盐浓度为0.25 g·mL-1的酶活沉降率大于0.3 g·mL-1时的酶活沉降率。盐浓度对纯化倍数影响的研究得出，随盐浓度的增大，纯化倍数呈下降趋势，在盐浓度为0.2 g·mL-1时纯化倍数为15.1，在0.25到0.35 g·mL-1趋于稳定，为12.81左右，以后趋于递减。
　　 研究了操作条件对菠萝皮浸提液中菠萝蛋白酶超滤过程中酶活截留率、渗透通量和浓缩倍数的影响，不同膜切割分子量下压力对渗透通量影响不同。膜切割分子量10 KD，30 KD在压力0.38 MPa时渗透通量达到最大值，分别为4.4 L·m-2·h-1和7.7 L·m-2·h-1；100 KD时在压力0.26 MPa时渗透通量达到最大值为8.4 L·m-2·h-1。pH值对菠萝蛋白酶酶活截留率及渗透通量有影响，在pH3.87时渗透通量最高且为7.9 L·m-2·h-1。用100 KD的膜超滤102min后，酶活截留率呈一定速率下降，超滤浓缩倍数在2.07到2.53之间较好。从菠萝皮浸提液中超滤浓缩菠萝蛋白酶的最佳工艺操作条件为：膜切割分子量100 KD，pH3.87，压力为0.26MPa，浓缩倍数在2.07到2.53之间。
　　 由整个工艺流程提取出酶活性达3621 F．I．P-U·g-1的菠萝蛋白酶，酶的提取回收率达到0.215％（以湿皮重计）。超滤-盐析法具有操作简单，对环境污染小，酶活较高，酶的提取沉降率高。

目录

文摘

英文文摘

论文说明：符号说明

声明

第一章绪论

1.1课题背景

1.2菠萝蛋白酶的性质

1.2.1菠萝蛋白酶组成成分及理化性质研究

1.2.2菠萝蛋白酶酶学特征研究

1.3菠萝蛋白酶的应用

1.3.1菠萝蛋白酶在药物、食品等方面应用

1.3.2菠萝酶市场现状和前景

1.4菠萝蛋白酶分离提取及稳定性研究进展

1.4.1菠萝蛋白酶分离提取研究

1.4.2本课题所用的分离技术简介

1.4.3菠萝蛋白酶稳定性研究

1.5本课题主要研究的内容、意义

第二章浸提液中菠萝蛋白酶活性检测方法研究

2.1 F.I.P法测定菠萝蛋白酶活性原理

2.2仪器设备

2.3材料与药品

2.3.1材料与试剂

2.3.2浸提液制备

2.3.3分析试剂配制

2.3.4浸提液酶试样的制备

2.3.5操作步骤

2.4结果与讨论

2.4.1滤纸检验结果

2.4.2底物溶液浓度的影响

2.4.3浸提液稀释倍数的影响

2.4.4蛋白质凝固剂用量对菠萝蛋白酶单位酶活的影响

2.4.5加标回收实验

2.4.6菠萝各部位酶活性的测定

2.5本章小结

第三章浸提液中菠萝蛋白酶酶活稳定性研究

3.1概述

3.2实验材料与仪器

3.3实验方法

3.3.1实验步骤

3.3.2酶活性测定方法

3.4结果与讨论

3.4.1温度及停留时间对浸提液中菠萝蛋白酶活性的影响

3.4.2 pH值对浸提液中菠萝蛋白酶活性的影响

3.4.3金属离子对菠萝皮浸提液中菠萝蛋白酶活性的影响

3.4.4添加剂对菠萝皮浸提液中菠萝蛋白酶活性的影响

3.5本章小结

第四章盐析法提取菠萝蛋白酶的研究

4.1概述

4.2实验仪器和药品

4.3硫酸铵盐析法分离菠萝蛋白酶实验步骤

4.4结果与讨论

4.4.1不同pH值条件下盐浓度对菠萝蛋白酶酶活沉降率的影响

4.4.2不同盐浓度条件下菠萝蛋白酶单位酶活对酶活沉降率的影响

4.4.3盐浓度对酶纯化倍数影响

4.4.4选定条件下盐析法菠萝蛋白酶的酶活沉降率和纯化倍数

4.5本章小结

第五章超滤法提取菠萝蛋白酶的研究

5.1概述

5.1.1分批式超滤杯结构及操作

5.2实验仪器与药品

5.3实验步骤

5.3.1菠萝皮浸提液超滤

5.4结果与讨论

5.4.1溶液种类对渗透通量的影响

5.4.2不同膜切割分子量下压力对渗透通量的影响

5.4.3 pH值对菠萝蛋白酶酶活截留率及渗透通量的影响

5.4.4分离膜切割分子量对菠萝蛋白酶酶活截留率的影响

5.4.5超滤时间对酶活截留率及渗透通量的影响

5.4.6浓缩倍数对菠萝皮浸提液超滤的影响

5.5菠萝皮提取菠萝蛋白酶酶活衡算及表征

5.5.1菠萝皮提取菠萝蛋白酶过程及酶活衡算

5.5.2产品酶与商品样品酶单位酶活的比较

5.5.3菠萝蛋白酶的表征

5.6本章小结

第六章结论及展望

6.1结论

6.2展望

参考文献

致谢

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