CN108048426B - 一种酶活稳定的酸性果胶酶后处理工艺 - Google Patents

一种酶活稳定的酸性果胶酶后处理工艺 Download PDF

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Abstract

本发明属于生物酶制剂技术领域，特别涉及一种酶活稳定的酸性果胶酶后处理工艺。该酶活稳定的酸性果胶酶后处理工艺，包括如下操作步骤：1)预处理料液，将蒸馏水和固体酸性果胶酶粗品粉末搅拌均匀；2)调节pH值为3.5‑4.5；3)调节pH值为4.5‑5.5；4)调节pH值为3.5‑4.5；5)将步骤4)所得混合液采用板框过滤、超滤浓缩；6)向步骤5)混合液中添加载体，混合并进行喷雾干燥后即得酶活稳定的固体酸性果胶酶。采用该制备方法制得的酸性果胶酶相同条件下酶活较高且生产周期短，可在应用于饲料行业和果汁行业。

Description

一种酶活稳定的酸性果胶酶后处理工艺
技术领域
本发明属于生物酶制剂技术领域，特别涉及一种酶活稳定的酸性果胶酶后处理工艺。
背景技术
果胶酶(pactinases)是指能协同分解果胶质一组酶的总称，果胶酶用途广泛，在很多领域都能得到良好的应用。如：在水果加工业中，酸性果胶酶能破坏果汁中悬浮物的稳定性，使其凝聚沉淀，果汁得到澄清，果汁粘度降低；在饲料生产工业中，可降低饲料的粘度，促进饲料在动物消化道内的消化吸收。随着国家农业产业结构的调节，果汁和果酒行业得到迅猛发展，酸性果胶酶作为果汁加工重要酶制剂，市场需求量巨大。果胶酶的生产常规采用微生物发酵法，通常分为液体发酵法和固体发酵法。
市场上酸性果胶酶产品以固体酸性果胶酶粗品和较低酶活液体酸性果胶酶粗品较多，但是这种粗品的酶活程度不高，且粗品中含有大量的麸皮、豆粕等粮食杂质，不适用于果汁、果酒等食品行业，因此需要对酸性果胶酶粗品进行再加工，进行精细化再加工后的酸性果胶酶产品的经济附加值大大提高，可根据需要进行处理后应用于不同的行业。
在常温(20-30℃)储存过程中，液体酸性果胶酶一个月后检测酶活存留率为88％，三个月之后酶活存留率为75％。固体粗品常温放置过程中，一个月之后酶活存留率为92％，三个月之后酶活存留率为83％。由此可见，在常温条件下放置，酸性果胶酶整体酶活损失比率较大。通常采用在生产酸性果胶酶的过程中添加稳定剂和防腐剂以达到产品高酶活的需求，目前该技术已经趋于成熟，但在酸性果胶酶粗品精细化再加工过程中，针对酸性果胶酶粗品的后处理工艺阶段的环境pH值变化对最终精细化酸性果胶酶产品的酶活影响的研究却鲜有报道。
发明内容
本发明为了弥补现有技术的不足，提供了一种工艺科学、合理且制备简单、生产周期短、高效的酶活稳定的酸性果胶酶后处理工艺，采用该制备方法制得的酸性果胶酶相同条件下酶活较高，可在应用于饲料行业和果汁行业，解决了现有技术中存在的问题。
本发明是通过如下技术方案实现的：
一种酶活稳定的酸性果胶酶后处理工艺，包括如下操作步骤：
1)预处理料液
按蒸馏水：固体酸性果胶酶粗品粉末＝6-8:1的质量比，向混合搅拌罐中依次缓慢加入蒸馏水和固体酸性果胶酶粗品粉末，边添加边搅拌均匀至粉末完全浸渍入蒸馏水中后，继续搅拌20-40min，得混合液A，备用；
2)调节混合液A的pH值为3.5-4.5
向步骤1)制得的混合液A中少量多次添加2mol/L的柠檬酸溶液，缓慢调节混合液A的pH值，每次添加完柠檬酸溶液后，取样并用pH计测定其pH值，确保pH值每次变化幅度为0.1±0.05，直至混合液A的pH值稳定在3.5-4.5，搅拌20-40min，得混合液B，备用；
3)调节混合液B的pH值为4.5-5.5
向步骤2)所得混合液B中少量多次添加5mol/L的氢氧化钠溶液，缓慢调节混合液B的pH值，每次添加完氢氧化钠溶液后，取样并用pH计测定其pH值，确保pH值每次变化幅度为0.1±0.05，直至混合液B的pH值稳定在4.5-5.5，搅拌20-40min，得混合液C，备用；
4)调节混合液C的pH值为3.5-4.5
向步骤3)所得混合液C中少量多次添加2mol/L的柠檬酸溶液，缓慢调节混合液A的pH值，每次添加完柠檬酸溶液后，取样并用pH计测定其pH值，确保pH值每次变化幅度为0.1±0.05，直至混合液A的pH值稳定在3.5-4.5，搅拌20-40min，得混合液D，备用；
5)将步骤4)所得混合液D采用板框过滤、超滤浓缩至固含量为20-30％，得浓缩液E，备用；
6)向步骤5)所得浓缩液E中添加浓缩液E质量12-24％的载体，混合并进行喷雾干燥后即得酶活稳定的固体酸性果胶酶；喷雾干燥的进风温度为128℃-135℃，出风温度70℃-80℃。
所述步骤6)为向步骤5)中浓缩液E中添加浓缩液E质量1‰的防腐剂、3％的稳定剂，混合均匀后进行精滤，并在精滤液中添加精滤液质量20％的甘油，混合后灌装，即得酶活稳定的液体酸性果胶酶。
步骤6)所述防腐剂为山梨酸钾和/或对羟基苯甲酸丙酯。
步骤6)所述稳定剂为NaCL。
步骤5)所述超滤浓缩温度为25-30℃。
步骤6)所述载体为质量比5-12：1-3的糊精和元明粉。
步骤6)所述载体为质量比5-10：1-2玉米淀粉和元明粉。
本发明具有如下有益效果：该酶活稳定的酸性果胶酶后处理工艺具有简单、节约成本、生产高效的优点，其主要针对酸性果胶酶粗品精细化再加工过程中，在固体酸性果胶酶粗品粉末浸提预处理阶段，对其进行pH值的三次调节：第一次调节pH范围为酸性果胶酶稳定存活的pH范围；第二次调节pH，可去除预处理液中存在的不利于酸性果胶酶稳定存活的杂质蛋白、不稳定多聚糖、甾醇类物质等有害物质，但同时也在酸性果胶酶的酸碱耐性范围内；保持稳定一段时间后，当有害物质基本去除，进行第三次调节pH，回到酸性果胶酶稳定存活pH的范围；该调节pH的工艺可缩短酸性果胶酶粗品精细化再加工的生产周期，减少一次板框过滤工艺，简化生产过程中的pH调节工艺，在加工后期浓缩、精滤后无需再调节pH，整个工艺周期可节省4-8h，提高了整体生产效率。采用本工艺生产出的酸性果胶酶酶活性高、稳定性好。运用本工艺生产的酸性果胶酶产品，液体酸性果胶酶产品在常温(20-30℃)中放置三个月，酶活存留率由75％提高至89％；在低温(4-10℃)保存中，酶活存留率由89％提高至98％；且低温保存液体酸性果胶酶产品澄清度良好，无沉淀现象；常温保存有微量浑浊现象产生。固体酸性果胶酶产品放置三个月，酶活存留率可达在95％以上。酶活稳定的固体和液体产品整体提高10％左右的酶活稳定性，按照40元/Kg计算，应用企业可以节约4000元/吨，生产企业可以提高10％的生产收率。由此可见，该酶活稳定的酸性果胶酶后处理工艺对果胶酶生产和应用具有重要指导意义。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步说明，但本发明并不局限于此。
以下实施例采用的固体酸性果胶酶粗品粉末为杭州保安康固体酸性果胶酶。
实施例1
该酶活稳定的酸性果胶酶后处理工艺，采用如下操作步骤：
1)预处理料液
按质量比7:1，在100L不锈钢混合搅拌罐中依次缓慢加入蒸馏水和固体酸性果胶酶粗品的粉末，一边添加一边搅拌均匀至粉末完全浸渍入蒸馏水中后，继续搅拌30min，得混合液A，备用；
2)调节混合液A的pH值为4.0±0.05
向步骤1)所得混合液A中少量多次添加2mol/L的柠檬酸溶液，缓慢调节混合液A的pH值，每次添加完2mol/L的柠檬酸溶液后，取样并用pH计测定其pH值，确保pH值每次变化幅度为0.1±0.05，直至混合液A的pH值稳定在4.0±0.05，搅拌30min，得混合液B，备用；
3)调节混合液B的pH值为5.0±0.05
向步骤2)所得混合液B中少量多次添加5mol/L的氢氧化钠溶液，缓慢调节混合液B的pH值，每次添加完5mol/L的氢氧化钠溶液后，取样并用pH计测定其pH值，确保pH值每次变化幅度为0.1±0.05，直至混合液B的pH值稳定在5.0±0.05，搅拌30min，得混合液C，备用；
4)调节混合液C的pH值为4.0±0.05
向步骤3)所得混合液C中少量多次添加2mol/L的柠檬酸溶液，缓慢调节混合液A的pH值，每次添加完2mol/L的柠檬酸溶液后，取样并用pH计测定其pH值，确保pH值每次变化幅度为0.1±0.05，直至混合液A的pH值稳定在4.0±0.05，搅拌30min，得混合液D，备用；
5)将步骤4)中的混合液D采用板框过滤、超滤浓缩至固含量为25％，超滤浓缩温度为28℃，得浓缩液E，备用；
6)向步骤5)中浓缩液E中添加浓缩液E质量10％的糊精和2％的元明粉，混合并进行喷雾干燥后即得酶活稳定的可溶性固体酸性果胶酶，喷雾干燥的进风温度为128℃，出风温度70℃。
实施例2
该酶活稳定的酸性果胶酶后处理工艺，采用如下操作步骤：
1)预处理料液
按质量比6:1，在100L不锈钢混合搅拌罐中依次缓慢加入蒸馏水和固体酸性果胶酶粗品的粉末，一边添加一边搅拌均匀至粉末完全浸渍入蒸馏水中后，继续搅拌20min，得混合液A，备用；
2)调节混合液A的pH值为3.5±0.05
向步骤1)所得混合液A中少量多次添加2mol/L的柠檬酸溶液，缓慢调节混合液A的pH值，每次添加完2mol/L的柠檬酸溶液后，取样并用pH计测定其pH值，确保pH值每次变化幅度为0.1±0.05，直至混合液A的pH值稳定在3.5±0.05，搅拌20min，得混合液B，备用；
3)调节混合液B的pH值为4.5±0.05
向步骤2)所得混合液B中少量多次添加5mol/L的氢氧化钠溶液，缓慢调节混合液B的pH值，每次添加完5mol/L的氢氧化钠溶液后，取样并用pH计测定其pH值，确保pH值每次变化幅度为0.1±0.05，直至混合液B的pH值稳定在4.5±0.05，搅拌20min，得混合液C，备用；
4)调节混合液C的pH值为3.5±0.05
向步骤3)所得混合液C中少量多次添加2mol/L的柠檬酸溶液，缓慢调节混合液A的pH值，每次添加完2mol/L的柠檬酸溶液后，取样并用pH计测定其pH值，确保pH值每次变化幅度为0.1±0.05，直至混合液A的pH值稳定在3.5±0.05，搅拌20min，得混合液D，备用；
5)将步骤4)中的混合液D采用板框过滤、超滤浓缩至固含量为30％，超滤浓缩温度为25℃，得浓缩液E，备用；
6)向步骤5)中浓缩液E中添加浓缩液E质量10％的玉米淀粉和2％的元明粉，混合并进行喷雾干燥后即得酶活稳定的不可溶性固体酸性果胶酶，喷雾干燥的进风温度为135℃，出风温度80℃。
实施例3
该酶活稳定的酸性果胶酶后处理工艺，采用如下操作步骤：
1)预处理料液
按质量比8:1，在100L不锈钢混合搅拌罐中依次缓慢加入蒸馏水和固体酸性果胶酶粗品的粉末，一边添加一边搅拌均匀至粉末完全浸渍入蒸馏水中后，继续搅拌40min，得混合液A，备用；
2)调节混合液A的pH值为4.5±0.05
向步骤1)所得混合液A中少量多次添加2mol/L的柠檬酸溶液，缓慢调节混合液A的pH值，每次添加完2mol/L的柠檬酸溶液后，取样并用pH计测定其pH值，确保pH值每次变化幅度为0.1±0.05，直至混合液A的pH值稳定在4.5±0.05，搅拌40min，得混合液B，备用；
3)调节混合液B的pH值为5.5±0.05
向步骤2)所得混合液B中少量多次添加5mol/L的氢氧化钠溶液，缓慢调节混合液B的pH值，每次添加完5mol/L的氢氧化钠溶液后，取样并用pH计测定其pH值，确保pH值每次变化幅度为0.1±0.05，直至混合液B的pH值稳定在5.5±0.05，搅拌40min，得混合液C，备用；
4)调节混合液C的pH值为4.5±0.05
向步骤3)所得混合液C中少量多次添加2mol/L的柠檬酸溶液，缓慢调节混合液A的pH值，每次添加完2mol/L的柠檬酸溶液后，取样并用pH计测定其pH值，确保pH值每次变化幅度为0.1±0.05，直至混合液A的pH值稳定在4.5±0.05，搅拌40min，得混合液D，备用；
5)将步骤4)中的混合液D采用板框过滤、超滤浓缩至固含量为30％，超滤浓缩温度为30℃，得浓缩液E，备用；
6)向步骤5)中浓缩液E中添加浓缩液E质量20％的玉米淀粉和4％的元明粉，混合并进行喷雾干燥后即得酶活稳定的不可溶性固体酸性果胶酶，喷雾干燥的进风温度为130℃，出风温度75℃。
实施例4
该酶活稳定的酸性果胶酶后处理工艺，操作步骤同实施例1的后处理工艺，所不同的是：
步骤6)为向步骤5)中浓缩液E中添加浓缩液E质量0.5‰的山梨酸钾、0.5‰的对羟基苯甲酸丙酯、3％的NaCL混合均匀后进行精滤，并在精滤液中添加精滤液质量20％的甘油混合后进行灌装即得酶活稳定的液体酸性果胶酶。
实施例5
该酶活稳定的酸性果胶酶后处理工艺，操作步骤同实施例2的后处理工艺，所不同的是：
步骤6)为向步骤5)中浓缩液E中添加浓缩液E质量1‰的对羟基苯甲酸丙酯、3％的NaCL混合均匀后进行精滤，并在精滤液中添加精滤液质量20％的甘油混合后进行灌装即得酶活稳定的液体酸性果胶酶。
实施例6
该酶活稳定的酸性果胶酶后处理工艺，操作步骤同实施例3的后处理工艺，所不同的是：
步骤6)为向步骤5)中浓缩液E中添加浓缩液E质量1‰的山梨酸钾、3％的NaCL混合均匀后进行精滤，并在精滤液中添加精滤液质量20％的甘油混合后进行灌装即得酶活稳定的液体酸性果胶酶。
实验例
酶活定义：1mL酶液在50℃，pH3.5±0.05条件下，1h分解果胶产生1mg半乳糖醛酸为一个酶活单位，针对本发明工艺方法制得的酸性果胶酶，对其进行酶活性验证实验。
原料：
对照组：液体酸性果胶酶成品(宁夏夏盛液体酸性果胶酶)，固体酸性果胶酶成品(保安康固体酸性果胶酶)。
实验组：实施例1-6酸性果胶酶后处理工艺制得的液体酸性果胶酶和固体酸性果胶酶。
实验方法
将对照组和实验组的样品分别常温(20-30℃)保存三个月，低温(4-10℃)保存三个月，采用轻工行业标准-食品添加剂-果胶酶制剂检验规则对其酶活指标进行测定，具体分组方法如表1所示。
表1实验分组表
Figure BDA0001501124310000091
实验结果
如表2所示，经检测，对照组的液体酸性果胶酶和固体酸性果胶酶成品，在常温保存三个月后，对照组a和c酶活下降16％-25％，低温保存三个月后，对照组b和d酶活整体下降9-11％；实验组生产的酶活稳定的液体酸性果胶酶和固体酸性果胶酶产品，常温保存三个月后，实验组A1、A2、A3、C4、C5、C6酶活下降10％左右，在低温保存三个月后，实验组B1、B2、B3、D4、D5、D6酶活整体几乎没有下降，实验组相对于对照组，酶活保存稳定性提高10％以上。
从表2中还可以看出，对于经过本后处理工艺制备的固体酸性果胶酶来说，经过精细再加工后，其酶活较普通固体酸性果胶酶的酶活提高了4-5倍，具有极高的附加值，为产品的后期运输、储存及应用节约大量的成本，对生产和应用具有重要指导意义。
表2产品酶活比较
样品 原始酶活(U/mL) 三个月后酶活(U/mL) 酶活下降
a 56439 47409 16.00％
A1 267328 245942 8.00％
A2 254871 225482 11.53％
A3 246582 215425 12.64％
b 56439 51359 9.00％
B1 267328 264655 1.00％
B2 254871 248525 2.49％
B3 246582 242518 1.65％
c 21327 15995 25.00％
C4 22679 20405 10.03％
C5 22541 19252 14.59％
C6 21256 18966 10.77％
d 21327 18981 11.00％
D4 21256 21023 1.10％
D5 22541 21895 2.87％
D6 21256 21023 1.10％

Claims (7)

1.一种酶活稳定的酸性果胶酶后处理工艺，其特征是，包括如下操作步骤：
1)预处理料液
按蒸馏水：固体酸性果胶酶粗品粉末＝6-8:1的质量比，向混合搅拌罐中依次缓慢加入蒸馏水和固体酸性果胶酶粗品粉末，边添加边搅拌均匀至粉末完全浸渍入蒸馏水中后，继续搅拌20-40min，得混合液A，备用；
2)调节混合液A的pH值为3.5-4.5
向步骤1)制得的混合液A中少量多次添加2mol/L的柠檬酸溶液，缓慢调节混合液A的pH值，每次添加完柠檬酸溶液后，取样并用pH计测定其pH值，确保pH值每次变化幅度为0.1±0.05，直至混合液A的pH值稳定在3.5-4.5，搅拌20-40min，得混合液B，备用；
3)调节混合液B的pH值为4.5-5.5
向步骤2)所得混合液B中少量多次添加5mol/L的氢氧化钠溶液，缓慢调节混合液B的pH值，每次添加完氢氧化钠溶液后，取样并用pH计测定其pH值，确保pH值每次变化幅度为0.1±0.05，直至混合液B的pH值稳定在4.5-5.5，搅拌20-40min，得混合液C，备用；
4)调节混合液C的pH值为3.5-4.5
向步骤3)所得混合液C中少量多次添加2mol/L的柠檬酸溶液，缓慢调节混合液A的pH值，每次添加完柠檬酸溶液后，取样并用pH计测定其pH值，确保pH值每次变化幅度为0.1±0.05，直至混合液A的pH值稳定在3.5-4.5，搅拌20-40min，得混合液D，备用；
5)将步骤4)所得混合液D采用板框过滤、超滤浓缩至固含量为20-30％，得浓缩液E，备用；
6)向步骤5)所得浓缩液E中添加浓缩液E质量12-24％的载体，混合并进行喷雾干燥后即得酶活稳定的固体酸性果胶酶；喷雾干燥的进风温度为128℃-135℃，出风温度70℃-80℃。
2.根据权利要求1所述的一种酶活稳定的酸性果胶酶后处理工艺，其特征是：所述步骤6)为向步骤5)中浓缩液E中添加浓缩液E质量1‰的防腐剂、3％的稳定剂，混合均匀后进行精滤，并在精滤液中添加精滤液质量20％的甘油，混合后灌装，即得酶活稳定的液体酸性果胶酶。
3.根据权利要求2所述的一种酶活稳定的酸性果胶酶后处理工艺，其特征是：步骤6)所述防腐剂为山梨酸钾和/或对羟基苯甲酸丙酯。
4.根据权利要求2所述的一种酶活稳定的酸性果胶酶后处理工艺，其特征是：步骤6)所述稳定剂为NaCL。
5.根据权利要求1或2所述的一种酶活稳定的酸性果胶酶后处理工艺，其特征是：步骤5)所述超滤浓缩温度为25-30℃。
6.根据权利要求1所述的一种酶活稳定的酸性果胶酶后处理工艺，其特征是：步骤6)所述载体为质量比5-12：1-3的糊精和元明粉。
7.根据权利要求1所述的一种酶活稳定的酸性果胶酶后处理工艺，其特征是：步骤6)所述载体为质量比5-10：1-2玉米淀粉和元明粉。
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