黑莓β-葡萄糖苷酶动力学及其花色苷降解机理研究

摘要

黑莓是近年来世界发展较为迅速的浆果类水果,其果实中含有丰富的花色苷类色素,是一种较好的花青素类色素资源。近几年来,因其具有一系列的药理保健作用而广受国内外学者关注。但花色苷很不稳定,受加工和贮藏过程中各种理化因子尤其是酶的影响。因此有必要深入研究花色苷的降解机理以减少其损失。
　　 本文采用SPE C18柱纯化黑莓中的花色苷,HPLC-ESI-MS／MS对花色苷的种类进行鉴定；以花色苷含量为指标应用响应面法优化黑莓浆的酶解工艺；研究VC、pH和温度对纯化后花色苷降解的影响；研究黑莓β-葡萄糖苷酶对花色苷的降解作用；研究温压协同条件下黑莓β-葡萄糖苷酶的失活动力学。通过以上内容的研究,结论如下:
　　 (1)利用HPLC-MS—MS进行黑莓花色苷分析鉴定,鉴定出矢车菊花色苷和飞燕草花色苷两类共七种花色苷,其中矢车菊3-O-葡萄糖苷为黑莓中主要花色苷,占68.97％,其他分别为矢车菊3-O-阿拉伯糖苷(10.44％)、矢车菊3-O-丙二酸酰葡萄糖花色苷(4.50％)、矢车菊3-O-草酸酐酰葡萄糖花色苷(12.40％)、飞燕草3-O-阿拉伯糖苷(2.20％)、飞燕草3-O-香豆酸酰葡萄糖苷(1.18％)和飞燕草3-O-草酸酐酰葡萄糖苷(0.31％)。
　　 (2)以花色苷含量为指标采用响应面法建立了其与黑莓酶解参数之间关系的数学模型,并得到较优的酶解参数:加酶量0.23％、酶解时间1.49h、酶解温度46.8℃,使酶解后黑莓汁中的花色苷含量提高32％；纯化的黑莓花色苷降解过程符合一级反应动力学模型,降解反应的活化能为66.36 kJ／mol；花色苷在中性条件下的降解速度小于酸性条件下的降解速度；可溶性固形物含量为20％时花色苷降解速度最慢；VC含量为0.01％时花色苷降解速度最快。
　　 (3)以黑莓粗提β-葡萄糖苷酶为研究对象,发现β-葡萄糖苷酶催化反应不需要O2参与,而PPO催化反应需有O2,且β-葡萄糖苷酶对花色苷的降解速度为PPO的1.4倍。
　　 (4)在35～55℃、300～600 MPa温压协同下,β-葡萄糖苷酶失活过程为两个阶段,第一阶段用瞬时失活值描述,压力和温度影响其大小,不受保压时间影响；第二阶段将β-葡萄糖苷酶分为稳定部分和敏感部分,β-葡萄糖苷酶的失活过程用双相一级反应动力学模型描述,其失活速率常数随温度、压力的升高而增大。敏感部分和稳定部分在400MPa、55℃条件下,失活速率常数KL和KS分别为2.777min-1和0.047min-1,二者失活90％所需时间DL和DS分别为0.83min和49.1min。

目录

文摘

英文文摘

第一章 绪论

1.1 黑莓概述

1.1.1 黑莓生物学特性及其种植现状

1.1.2 黑莓的营养成分及保健价值

1.1.3 黑莓花色苷色素

1.2 酶对花色苷的降解

1.2.1 多酚氧化酶对花色苷的降解

1.2.2 过氧化物酶对花色苷的降解

1.2.3 β-葡萄糖苷酶对花色苷的降解

1.3 超高压加工技术在酶处理中的应用

1.3.1 超高压技术

1.3.2 超高压处理对酶的影响

1.3.3 超高压处理条件下酶的失活动力学

1.4 研究的目的和意义

1.5 研究的主要内容

参考文献

第二章 黑莓花色苷提取纯化及分析鉴定

2.1 引言

2.2 试验材料与设备

2.2.1 试验材料与主要试剂

2.2.2 试验仪器与设备

2.3 试验方法

2.3.1 花色苷的提取纯化

2.3.2 黑莓中花色苷种类鉴定

2.4 结果与讨论

2.4.1 黑莓花色苷的高效液相色谱和紫外光谱

2.4.2 花色苷质谱分析

2.5 结论

参考文献

第三章 黑莓酶解工艺及其花色苷降解动力学研究

3.1 引言

3.2 试验材料与设备

3.2.1 试验材料与主要试剂

3.2.2 试验仪器与设备

3.3 试验方法

3.3.1 花色苷的测定

3.3.2 响应面法优化黑莓酶解工艺

3.3.3 花色苷降解动力学

3.4 结果与讨论

3.4.1 响应面法优化黑莓浆的最佳酶解工艺

3.4.2 花色苷热降解动力学

3.5 结论

参考文献

第四章 黑莓β-葡萄糖苷酶和多酚氧化酶对花色苷降解的研究

4.1 引言

4.2 试验材料与设备

4.2.1 试验材料

4.2.2 试验设备

4.3 试验方法

4.3.1 β-Glu的提取及初步纯化

4.3.2 花色苷的纯化

4.3.3 花色苷的测定

4.3.4 超高压处理

4.3.5 β-Glu活力的测定

4.3.6 粗酶提取液中PPO活力的测定

4.3.7 粗酶提取液中POD活力的测定

4.3.8 O2对粗酶提取液中β-Glu和PPO活力的影响

4.3.9 纯化后花色苷与β-Glu和PPO的降解关系

4.3.10β-Glu对花色苷的降解

4.4 结果与讨论

4.4.1 O2对粗酶提取液中β-Glu和PPO活力的影响

4.4.2 花色苷与β-Glu和PPO的降解关系

4.4.3 β-Glu对花色苷的降解作用

4.5 结论

参考文献

第五章 黑莓β-葡萄糖苷酶失活动力学研究

5.1 引言

5.2 试验材料与设备

5.2.1 试验材料

5.2.2 试验设备

5.3 试验方法

5.3.1 β-Glu的提取及初步纯化

5.3.2 蛋白质测定

5.3.3 β-Glu的酶学特性测定

5.3.4 超高压处理

5.3.5 黑莓β-葡萄糖苷酶超高压失活可逆性研究

5.3.6 酶活分析

5.3.7 数据分析方法

5.3.8 IPK值的计算

5.4 结果与讨论

5.4.1 黑莓β-葡萄糖苷酶的酶学特性

5.4.2 温压协同处理黑莓β-葡萄糖苷酶失活可逆性研究

5.4.3 黑莓β-葡萄糖苷酶的热失活动力学

5.4.4 温压协同条件下黑莓β-葡萄糖苷酶的失活动力学

5.5 结论

参考文献

第六章 结论与展望

6.1 主要结论

6.2 展望

致谢

硕士在读期间发表论文