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果胶酶是所有能够分解果胶质的酶的总称,是果汁生产中最重要的酶制剂之一。本文以鹅源草酸青霉(Penicillium oxalicum Currie & Thom)为发酵菌种,制备食品级果胶酶制剂,研究其酶学性质、应用及安全性评价,并以磁性玉米淀粉微球为载体,进行磁性固定化,比较游离果胶酶和固定化酶酶学性质及应用条件的不同。得出如下试验结果:
1、鹅源草酸青霉果胶酶酶学性质及应用研究
本试验以鹅源草酸青霉果胶酶为研究对象,以酶解温度、酶解时间、酶添加量和初始pH值为自变量,出汁率为响应值,进行Box-Behnken设计,利用Design Expert软件进行响应面分析,结果表明:
(1)经分离纯化,得到该酶酶活为10232.7U/g,达到食品级果胶酶制剂的标准。该酶制剂的最适温度为40℃,最适pH为4,在pH3~4.5,温度50℃以下时稳定性较好。
(2)利用响应面法筛选该酶酶解苹果浆最佳条件为:在温度32.91℃、酶解时间90.02min、酶添加量0.197mL/Kg、pH3.96工艺条件下,苹果出汁率达到91.34%。
2、鹅源草酸青霉果胶酶食用安全性评价
根据GB15193-2003《食品安全性毒理学评价程序和方法》开展的急性毒性、遗传毒性和亚急性毒性评价结果表明:该酶对雌雄昆明小鼠经口LD50均大于10g/kg,属实际无毒级物质。Ames试验、小鼠骨髓嗜多染红细胞微核试验和小鼠精子畸形试验等3项遗传毒性试验均为阴性,表明该酶无致突变性。30天喂养试验表明该酶无蓄积毒性作用。
3、磁性玉米淀粉载体固定化果胶酶工艺研究
本试验以玉米淀粉为材料,制备纳米级磁性玉米淀粉微球,并以此为载体,以戊二醛为交联剂,对鹅源草酸青霉果胶酶进行磁性固定化,研究最佳固定化工艺,结果表明:
(1)利用混合共沉淀法制备的磁性玉米淀粉微球具有良好的磁响应性,通过正交试验,得到制备磁性玉米淀粉微球最佳工艺条件为玉米淀粉添加量15g、FeCl3和FeCl2比例1.75∶1、pH11、反应温度65℃。该条件下制备磁性微球,磁响应性为29.15,粒径为10.29nm~80.45nm,含有Fe3O4及羟基、羧官能团;
(2)制备磁性固定化果胶酶的工艺参数为:酶添加量0.34mL,戊二醛浓度5.39%,pH3.99,固定化时间3.91h,采用此优化条件,酶活回收率为86.48%。
4、固定化果胶酶酶学性质及其在果汁加工中的应用研究
本试验以固定化鹅源草酸青霉果胶酶为研究对象,研究其酶学性质及在提高苹果汁出汁率中的应用,结果表明:
(1)固定化果胶酶的最适反应温度为50℃,最适pH值为4.5,pH稳定性和热稳定性都有所提高,重复使用8次后酶活回收率仍为60%。
(2)经响应面分析,固定化果胶酶酶解苹果浆的工艺参数为:酶解温度40.34℃,酶解时间92.90min,酶添加量5.7g/Kg,pH4.08,出汁率为91.422%,该条件下使用固定化果胶酶,可重复使用8次。