CN102533936A - 以麻类纤维果胶为底物的纺织专用果胶酶酶活力的测定 - Google Patents

以麻类纤维果胶为底物的纺织专用果胶酶酶活力的测定 Download PDF

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本发明涉及一种以麻类纤维果胶为底物的纺织专用果胶酶酶活力的测定方法，包括：(1)从麻类植物中提取果胶，得麻类纤维果胶；(2)将上述的麻类纤维果胶溶于缓冲溶液中，制成1-4g/l的果胶溶液；取1-3ml上述的果胶溶液在30-70℃恒温下预热5-30min，然后加入纺织专用果胶酶，再加入1-5ml缓冲液，在30-70℃恒温下处理10-120min，最后测定纺织专用果胶酶的酶活。本发明的纺织专用果胶酶酶活力的测定方法，操作简便，底物原料来源广泛，成本低；采用麻类纤维果胶作为纺织专用果胶酶酶活测定的底物，能提高纺织专用果胶酶酶活测定的准确性。

Description

以麻类纤维果胶为底物的纺织专用果胶酶酶活力的测定
技术领域
本发明属于果胶酶酶活力的测定领域，特别涉及一种以麻类纤维果胶为底物的纺织专用果胶酶酶活力的测定方法。
背景技术
果胶是植物细胞壁的组成成分之一，存在于相邻细胞壁间的中胶层中，起着将细胞粘合在一起的作用。果胶的主要成分是D-半乳糖醛酸，同时还有一些天然中性糖如鼠李糖、阿拉伯糖、木糖、半乳糖、葡萄糖等的存在。果胶存在3种形态：原果胶、果胶、果胶酸。果胶一般以不溶于水的原果胶形式存在，它提取的基本原理是将不溶性果胶转变为可溶性果胶，并使可溶性果胶向液相转移从而分离出来。目前，果胶的提取技术包括酸提取法、碱萃取法、酶解法、膜分离技术、离子交换法、微波提取法、微生物法、树脂法。
果胶酶是指降解果胶物质多种酶的总称。目前已在食品工业、饲料工业、纺织品加工和造纸工业等诸多领域得到应用。酶活力是果胶酶催化果胶降解的一个重要参数。
测定果胶酶酶活力的方法有很多，但基本上都是利用酶促反应降解果胶产生的粘度下降或生成的还原性醛基来测定果胶酶酶活。这些方法概括起来主要有脱胶作用时间法、粘度降低法、滴定法、纳尔逊-索模吉法、DNS显色法和紫外法等。粘度降低法用来测定果胶酶的复合酶活力比较准确，但操作过程也相对复杂，且测定灵敏度不高。滴定法设备使用简单，测试重现性好，准确度高，但测定时间长，过程较繁琐，试剂用量较大。而DNS显色法和紫外法等分光光度法测定的灵敏度、准确度均高，重现性好，试剂用量少，尤其是操作省时、简便。
实际上，天然纤维中的果胶与水果果胶是不一样的，而且，不同果胶酶催化果胶降解的能力也是不一样的，选择合适的果胶作为底物对果胶酶酶活力准确测定是非常重要的。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种以麻类纤维果胶为底物的纺织专用果胶酶酶活力的测定方法，该方法操作简便，底物原料来源广泛，成本低，提高纺织专业果胶酶酶活力测定的准确性。
本发明的一种以麻类纤维果胶为底物的纺织专用果胶酶酶活力的测定方法，包括：
(1)从麻类植物中提取果胶，得麻类纤维果胶；
(2)将上述的麻类纤维果胶溶于缓冲溶液中，制成1-4g/l的果胶溶液；取1-3ml上述的果胶溶液在30-70℃恒温下预热5-30min，然后加入纺织专用果胶酶，再加入1-5ml缓冲溶液，在30-70℃恒温下处理10-120min，最后测定纺织专用果胶酶的酶活力。
步骤(1)中所述的麻类植物为苎麻、亚麻、黄麻、剑麻、大麻中的一种或几种。
步骤(1)中所述的提取果胶的提取方法为酸提取法、酶提取法、微波提取法、膜分离技术或离子交换法。
上述的酸提取方法为：将麻类植物剪碎后烘干，得到干燥的麻类植物原料，然后将1-10g干燥的麻类植物原料放入30-70℃中浸泡10-60min，取出烘干，再浸入50-300mL 1-10g/L的草酸铵溶液中，在60-95℃下处理20-240min，过滤，将滤液浓缩至1/4-1/6体积后，加入丙酮沉淀，抽滤，将沉淀于40℃真空干燥，得麻类纤维果胶。
上述的麻类植物为苎麻。
步骤(2)中所述的缓冲溶液均为pH值＝8的0.2M的柠檬酸-磷酸氢二钠溶液。
步骤(2)中所述的纺织专用果胶酶的酶活力的测定方法为滴定法、脱胶作用时间法、粘度下降法、DNS显色法、紫外吸收测定法、纳尔逊-索模吉法和染料释放分析法中的一种。
步骤(2)中所述的纺织专用果胶酶为Scourzyme Np果胶酶(由Novozymes公司提供)。
步骤(2)中所得到的纺织专用果胶酶的酶活用于测定纺织专用果胶酶的酶活力比，即以麻类纤维果胶为底物测定的酶活力与以苹果果胶为底物测定的酶活力之比；酶活力比≥1的果胶酶适合于纤维加工，其酶活力比＜1的果胶酶适合于食品或饲料加工。
经实验证明：用不同底物测定的果胶酶酶活力是不同的。以苹果果胶为底物测定果胶酶酶活力为例，发现：所测定的酶活力与其在食品、饲料的果胶酶催化效果基本一致，但与棉织物的酶催化精练效果大相径庭。因此，筛选和提取一种纺织专用果胶酶酶活力的底物，对提高纺织专业果胶酶酶活力测定的准确性有重要意义；
纺织专用果胶酶一般用于天然纤维素纤维及其混纺织物的生物脱胶、精练等工序。
本发明所指纺织专用果胶酶酶活力测定的结果适用于天然纤维素纤维及其混纺织物的生物脱胶、精练等果胶酶的催化活性的评价。
有益效果：
本发明的纺织专用果胶酶酶活力的测定方法，操作简便，底物原料来源广泛，成本低；采用麻类纤维果胶作为纺织专用果胶酶酶活力测定的底物，能提高纺织专用果胶酶酶活力测定的准确性。
具体实施方式
下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。
实施例1
将苎麻剪成一定的长度，烘干称取5g左右的苎麻，放入温水中浸泡30min左右，烘干后，放入圆底烧瓶，加入150mL 5g/L的草酸铵溶液，在90℃下处理90min，过滤，将萃取液浓缩至1/5体积后，加入丙酮沉淀，抽滤，将沉淀放在40℃的真空干燥器中进行干燥，得麻类纤维果胶。然后测定麻类纤维果胶中灰分、甲氧基和半乳糖醛酸的含量，如表1所示。
表1苎麻果胶主要成分的含量
  半乳糖醛酸(％)   甲氧基含量(％)   灰分(％)
  71.16   8.29   4.2
表1所示的是从苎麻中提取的纤维果胶各主要成分的含量。其中，半乳糖醛酸含量高达71.16％，这说明麻类纤维果胶中的聚半乳糖醛酸含量很高、且含有部分甲酯化的聚半乳糖醛酸；此外，用草酸铵萃取法制备的果胶为灰白色粉末，在水中呈粘稠状液体，说明其溶于水；加入乙醇、丙酮等有机溶剂出现悬浮的絮状物沉淀，说明它不溶于乙醇、丙酮等有机溶液。
实施例2
准确称取2.5g已充分干燥的苎麻纤维果胶，加入pH＝8的0.2M柠檬酸-磷酸氢二钠缓冲溶液配制成浓度为2.5g/l的苎麻果胶溶液，在50℃恒温下预热10min，然后分别加入1ml一定稀释倍数的果胶酶Scourzyme Np(由Novozymes公司提供)，再加入1ml pH＝8的0.2M柠檬酸-磷酸氢二钠缓冲液，在50℃恒温下处理30min，取出加入4ml DNS，沸煮5min，取出冷却至室温，测λ＝540nm处的紫外吸光度，对照标准曲线计算出酶活力。
准确称取2.5g已充分干燥的苹果果胶，加入PH＝8的0.2M柠檬酸-磷酸氢二钠缓冲溶液配制成浓度为2.5g/l的苹果果胶溶液，在50℃恒温下预热10min，然后分别加入1ml一定稀释倍数的果胶酶Scourzyme Np(由Novozymes公司提供)，再加入1ml pH＝8的0.2M柠檬酸-磷酸氢二钠缓冲溶液，在50℃恒温下处理30min，取出加入4ml DNS，沸煮5min，取出冷却至室温，测λ＝540nm处的紫外吸光度，对照标准曲线计算出酶活力。计算出的如表2所示：
表2以苎麻纤维果胶和苹果果胶为底物所测得的果胶酶活力
a：果胶酶活力单位：pH＝8.0，T＝50℃时，果胶酶每分钟催化降解果胶产生1μmol半乳糖醛酸所需的酶用量定义为一个酶活力单位U。
b：以苎麻纤维果胶为底物测定的酶活力与以苹果果胶为底物测定的酶活力之比
从表2中可以看出：果胶酶Scourzyme Np和Pectinex BE XXL对苎麻纤维果胶和苹果果胶具有不同的降解效果。果胶酶Scourzyme Np对苎麻纤维果胶的降解作用远远大于其对苹果果胶的降解作用，且果胶酶Scourzyme Np的酶活力比远远大于果胶酶Pectinex BEXXL的酶活力比；因此，酶活力比大的果胶酶对苎麻纤维果胶的降解作用强。
实施例3
裁剪30cm×5cm的退浆棉布，烘干称重；采用浴比为1∶30、JFC浓度为2g/l、每克退浆棉布果胶酶用量为10U(以苎麻纤维果胶为底物)的果胶酶精炼液。果胶酶Scourzyme Np在pH＝8，50℃条件下处理60min，然后放入沸水中灭活10min，再热水洗三次，冷水洗三次，烘干称重。果胶酶Pectinex BE XXL在pH＝5，50℃条件下处理60min，然后放入沸水中灭活10min，再热水洗三次，冷水洗三次，烘干称重。分别测定二者的失重率、毛细管效应及果胶去除率。
表3两种果胶酶在同等酶活力下对退浆棉布的精炼效果比较
  酶种类   酶活力比   失重率(％)   毛细管效应c(cm)   果胶去除率(cm)
  Scourzyme Np   28.82   1.33   12.5   77.6
  Pectinex BE XXL   0.027   0.63   1.8   18.8
c：为25℃，30min内重铬酸钾溶液攀爬酶精练棉布的高度。
从表3可知，酶活力比大的果胶酶Scourzyme Np基本能有效去除退浆棉布上的果胶，而果胶酶Pectinex BE XXL对退浆棉布上果胶的去除具有局限性。果胶酶Scourzyme Np对退浆棉布的精炼效果明显优于果胶酶Pectinex BE XXL对退浆棉布的精炼效果。
因此，以麻类纤维果胶为底物测定果胶酶的酶活力，并计算出其酶活力比，通过酶活力比就能很好地评定果胶酶在棉织物精炼中的适用性并筛选出适合用于棉织物精炼的果胶酶。
实施例4
裁剪30cm×5cm的退浆棉布，烘干称重；采用浴比为1∶30、JFC浓度为2g/l、每克退浆棉布果胶酶用量为10U(以苎麻纤维果胶为底物)的果胶酶精炼液。和氏璧碱性果胶酶在pH＝9，50℃条件下处理60min，然后放入沸水中灭活10min，再热水洗三次，冷水洗三次，烘干称重。和氏璧酸性果胶酶在pH＝4，50℃条件下处理60min，然后放入沸水中灭活10min，再热水洗三次，冷水洗三次，烘干称重。分别测定二者的酶活力比及毛细管效应。
表4两种果胶酶在同等酶活力下对退浆棉布的精炼效果比较
  酶种类   酶活力比   毛细管效应(cm)
  和氏璧酸性果胶酶   0.9775   2.3
  和氏璧碱性果胶酶   1.0559   3.5
从表4可知，和氏璧碱性果胶酶的酶活力比比酸性果胶酶略大；在同等酶活力条件下，用和氏璧酸性果胶酶和碱性果胶酶分别处理退浆棉布，用酶活力比大的碱性果胶酶处理所得棉布的毛细效应略大于用酶活力比稍小的酸性果胶酶处理所得棉布的毛细效应，这在一定程度上可以反映出果胶酶的酶活力比越大，其在纺织精炼中有更好的适应性。
因此，以麻类纤维果胶为底物测定果胶酶的酶活力，并计算出其酶活力比，通过酶活力比就能很好地评定果胶酶在棉织物精炼中的适用性并筛选出适合用于棉织物精炼的果胶酶。

Claims (9)

1.一种以麻类纤维果胶为底物的纺织专用果胶酶酶活力的测定方法，包括：
(1)从麻类植物中提取果胶，得麻类纤维果胶；
(2)将上述的麻类纤维果胶溶于缓冲溶液中，制成1-4g/l的果胶溶液；取1-3ml上述的果胶溶液在30-70℃恒温下预热5-30min，然后加入纺织专用果胶酶，再加入1-5ml缓冲溶液，在30-70℃恒温下处理10-120min，最后测定纺织专用果胶酶的酶活力。
2.根据权利要求1所述的一种以麻类纤维果胶为底物的纺织专用果胶酶酶活力的测定方法，其特征在于：步骤(1)中所述的麻类植物为苎麻、亚麻、黄麻、剑麻、大麻中的一种或几种。
3.根据权利要求1所述的一种以麻类纤维果胶为底物的纺织专用果胶酶酶活力的测定方法，其特征在于：步骤(1)中所述的提取果胶的提取方法为酸提取法、酶提取法、微波提取法、膜分离技术或离子交换法。
4.根据权利要求3所述的一种以麻类纤维果胶为底物的纺织专用果胶酶酶活力的测定方法，其特征在于：所述的酸提取方法为：将麻类植物剪碎后烘干，得到干燥的麻类植物原料，然后将1-10g干燥的麻类植物原料放入30-70℃中浸泡10-60min，取出烘干，再浸入50-300mL 1-10g/L的草酸铵溶液中，在60-95℃下处理20-240min，过滤，将滤液浓缩至1/4-1/6体积后，加入丙酮沉淀，抽滤，将沉淀于40℃真空干燥，得麻类纤维果胶。
5.根据权利要求4所述的一种以麻类纤维果胶为底物的纺织专用果胶酶酶活力的测定方法，其特征在于：所述的麻类植物为苎麻。
6.根据权利要求1所述的一种以麻类纤维果胶为底物的纺织专用果胶酶酶活力的测定方法，其特征在于：步骤(2)中所述的缓冲溶液均为pH值＝8的0.2M的柠檬酸-磷酸氢二钠溶液。
7.根据权利要求1所述的一种以麻类纤维果胶为底物的纺织专用果胶酶酶活力的测定方法，其特征在于：步骤(2)中所述的纺织专用果胶酶的酶活力的测定方法为滴定法、脱胶作用时间法、粘度下降法、DNS显色法、紫外吸收测定法、纳尔逊-索模吉法和染料释放分析法中的一种。
8.根据权利要求1所述的一种以麻类纤维果胶为底物的纺织专用果胶酶酶活力的测定方法，其特征在于：步骤(2)中所述的纺织专用果胶酶为Scourzyme Np果胶酶。
9.根据权利要求1所述的一种以麻类纤维果胶为底物的纺织专用果胶酶酶活力的测定方法，其特征在于：步骤(2)中所得到的纺织专用果胶酶的酶活力用于测定纺织专用果胶酶的酶活力比，即以麻类纤维果胶为底物测定的酶活力与以苹果果胶为底物测定的酶活力之比；酶活力比≥1的果胶酶适合于纤维加工，基酶活比小于1的果胶酶适合于食品或饲料加工。
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