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海藻酸钠(SA)是从褐藻中提取出的天然多糖,它具有无毒,亲水性强,生物相容性好,成本低的特点,经常被用来作为固定化酶的载体材料。然而SA也有一些缺陷,比如,亲水性太强,机械性能和热稳定性比较差。这在很大程度上限制了其应用。一个有效的解决问题的方法是把SA和有机或者无机材料复合起来。氧化石墨烯(GO)因其成本低、表面积大,机械强度高而备受关注。GO具有大量的不同类型的含氧官能团(羟基、环氧基、羰基、羧基等),同时GO也是一种好的固定化酶的载体材料。把SA和GO复合起来,不仅能提高SA的热稳定性和机械强度,还能提高酶的固定化的效果。本研究先用凝胶法制备SA/GO小球,然后用二环已基碳酰亚胺(DCC)和N-羟基琥珀酰亚胺(NHS)活化SA/GO小球,再用活化的SA/GO小球分別制备固定化果胶酶(I-P),共固定化果胶酶和糖化酶(I-PG),对I-P和I-PG的制备条件和参数进行优化研究。最后把I-PG应用于南瓜-山楂复合汁的制备中。主要研究结果如下:1.分别用戊二醛、环氧氯丙烷、DCC/NHS三种不同的活化剂活化SA/GO小球,结果表明:DCC/NHS活化的SA/GO(4%wt GO)小球制备的固定化酶效果最好。通过单因素和响应面分析(RSM)果胶酶的最佳固定化条件为:酶浓度为10.24 mg/mL,pH为3.0,温度为30℃,时间为30min。验证试验表明,以此固定化工艺制备的果胶酶活力为 1236.86±40.21 U/g。2.通过傅里叶-红外变换光谱(FT-IR)对固定化前后载体分子的基团变化分析和扫描电镜(SEM)对表面的微观结构变化的观察,结果表明SA和GO相容性好,活化和固定化均发生在载体表面。DCC/NHS活化的SA/GO小球通过共价键(酰胺键)固定果胶酶。热重分析得知:SA/GO的热稳定性比SA强。以果胶为底物,对I-P的酶学特性研究表明:I-P的反应动力学遵循米氏方程;I-P的米氏常数(Km1=7.71 mg/mL)略大于游离果胶酶(Km=6.73 mg/mL)。I-P的最适pH为4.0,与游离果胶酶的最适pH相比,向酸性偏移;I-P的最适温度为60 ℃,I-P的最适温度比游离酶增大。此外,I-P的热稳定性优于游离果胶酶。重复使用6次,相对酶活力仍可以保持在70%以上,I-P的重复利用性好。3.通过单因素和正交实验分析,确定I-PG的最佳共固定化条件为:pH4.0,温度40 ℃,时间35 min。对I-IPG酶学特性的研究表明:I-PG的最适pH为4.5,I-PG中果胶酶和糖化酶的最适pH均向酸性偏移。I-PG的最适温度为60 ℃,比游离酶最适温度增大。此外,I-PG的热稳定性提高,I-PG重复使用6次,相对酶活仍能保持在60%以上。4.以可溶性固形物(TSS)、透光率、还原糖含量为指标,通过单因素和正交实验分析,确定I-PG的最佳酶解工艺参数为:加酶量0.5 g/100 mL、时间为90 min、温度为60℃。验证实验表明:以此酶解工艺参数酶解南瓜-山楂复合汁,得到的南瓜-山楂复合汁中可溶性固形物含量为5.4±0.1%,透光率为94.3±0.36%,还原糖含量为15.6±0.31 mg/mL。分析比较酶解前后南瓜-山楂复合汁中主要成分的变化得知:酶解后复合果汁中果胶含量降低、可溶性性蛋白含量降低,透光率增加,从而使果汁澄清度提高,且避免了果汁的二次浑浊现象。此外,酶解后果汁中的还原糖含量增加,更易于人体吸收。