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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。