基于壳聚糖及磁性壳聚糖复合微球的果胶酶固定化技术

【摘要】：酶处理已成为生产果汁不可缺少的基本单元操作,果胶酶的加入可以提高果汁的出汁率及果汁的稳定性,防止后混浊的发生。游离酶易失活,难回收等缺点以及食品级酶的昂贵价格使果汁的生产成本增加。针对以上问题,本文对两种固定化载体进行优化,同时改进了果胶酶测定方法,得出以下几个结论: ⑴采用改进后的3,5-二硝基水杨酸法测定果胶酶活力,简单、准确、重现性高,适合高活力果胶酶和固定化果胶酶活力的测定。 ⑵通过正交试验优化出壳聚糖固定化果胶酶的最佳条件为:戊二醛浓度5%,酶的添加量为1ml,固定化时间1.5h。酶的添加量和戊二醛浓度对酶活力回收率有极显著的影响,而固定化时间对酶活力回收率的影响不大。 ⑶以磁性壳聚糖为载体固定化果胶酶时,磁核制作的最佳条件为:Fe~(3+): Fe~(2+)为1:1、搅拌速度500r/min、反应温度40℃,此时磁核的颗粒最小,磁性最强。通过二次回归正交旋转试验优化出磁性复合微球固定化果胶酶的回归方程为: Y|^ =56.25429+9.94534X_2+7.35225X_3-17.58314X_1~2+3.82452X_2~2-5.33750X_1X_2 ,其中Y为酶活力回收率,X_1为磁壳壳聚糖的添加量,X_2为磁核Fe_3O_4的添加量,X_3为戊二醛的添加量,由公式可知, X_1与X_2之间的交互作用显著。 ⑷将游离果胶酶和磁性复合微球固定化果胶酶酶学性质进行比较的结果为:固定化酶的热稳定性有所提高,游离酶的最适温度为50℃,固定化酶的最适温度为55℃~60℃;游离酶的最适pH为3.5,固定化酶的最适pH略向碱性方向移动为4.0,固定化酶的重复使用性及储藏性均高于游离酶。 ⑸对游离果胶酶和磁性复合微球固定化果胶酶的反应动力学的研究表明:固定化果胶酶的K_m为2.49小于游离酶的Km5.01,固定化酶的亲和力比游离酶强,所需要的反应底物浓度比游离酶反应底物浓度低。