化学毕业论文 菠萝蛋白酶提取荸荠果胶的研究.doc

内江师范学院化学化工学院 毕毕 业业 论论 文文 论文题目 菠萝蛋白酶提取荸荠果胶的研究 学生班级 2010 级 1 班 专业 化 学 学生姓名 吉克木呷学号 20100441109 指导教师 王碧 职称 教授 论文提交日期 2014 年 5 月 10 日 论文答辩日期 2014 年 5 月 20 日 论文评阅人 答辩小组长 2014 年 5 月制 内江师范学院毕业论文 设计 1 目 录 中英文摘要 2 1 前言 3 2 实验材料 3 2 1 材料和试剂 3 2 2 仪器 4 3 实验方法 4 3 1 原料的处理 4 3 2 荸荠果胶的提取 4 3 3 荸荠果胶中总半乳糖醛酸含量的测定 4 4 结果与讨论 5 4 1 单因素对荸荠果胶提取的影响 5 4 1 1 反应时间对提取的影响 5 4 1 2 酶用量对提取的影响 5 4 1 3 温度对提取的影响 5 4 1 4 料液比对提取的影响 6 4 1 5 PH 值对提取的影响 6 4 2 优化与验证 7 4 3 产品检测 8 5 结论 8 参考文献 10 声明 11 致谢 12 内江师范学院毕业论文 设计 2 菠萝蛋白酶提取荸荠果胶的研究 吉克木呷 内江师范学院 化学化工学院 四川 内江 641112 摘 要 以荸荠皮为原料研究菠萝蛋白酶法提取荸荠果胶的最佳工艺条件 通过 荸荠皮果胶提取率为指标 研究提取温度 料液比 酶用量和 pH 值对果胶提取率的影 响 通过单因素实验和正交实验确定提取工艺 结果表明 菠萝蛋白酶法提取荸荠皮果 胶的最佳工艺为温度 55 料液比 1 18 加酶量 6mL 和 pH 值 8 在此条件下荸荠皮 中果胶提取率为 23 9 关键词 菠萝蛋白酶 荸荠皮 果胶 提取率 Research of Bromelain Extract Water Chestnut pectin JIKE Mu ga College of Chemistry and Chemical Engineering Neijiang Normal University Neijiang Sichuan 641199 China Abstract The optimal process conditions for the extraction of water chestnut peel water chestnuts pectin materials research bromelin method Rate as the index by Eleocharis tuberose peel pectin extraction extraction temperature ratio of material to liquid enzyme dosage and effect of pH value on the pectin extraction rate Through single factor experiment and orthogonal experiment to determine the extraction process the result shows that the optimum extraction technology of pectin from Eleocharis tuberose peel bromelin method for temperature 55 solid liquid ratio was 1 18 the amount of enzyme 6mL and pH value of 8 under the condition of water chestnut peel pectin extraction rate was 23 9 Key words Bromelain Eleocharis tuberose peel pectin extrctiontion rate 内江师范学院毕业论文 设计 3 菠萝蛋白酶提取荸荠果胶的研究 吉克木呷 内江师范学院 化学化工学院 四川 内江 641112 1 前言 果胶是一种广泛存在于高等植物细胞壁中无毒 无刺激性 颜色为白色至黄褐色粉末 的多糖类植物胶 并在水果和蔬菜中多以不溶于水的原果胶存在 可在适度酸的作用下 形成可溶性果胶并稳定存在 但在强酸强碱下都易解聚 1 果胶在我们日常生活中应用很 广泛 主要具有以下四点用途 1 在食品工业上 果胶主要利用其凝胶性生产胶冻 果 酱和软糖 2 在医药方面可用作止血剂和代血浆 也可用来治疗腹泻和重金属中毒等 3 用作乳化稳定剂和增稠剂以及黏结剂 我国规定可用于各类食品 按使用需求适量 生产 4 多用于化妆水 酸性牙粉等 由于它在碱性介质中不够稳定 因此不能用于碱性 化妆品 荸荠原产印度 中国主要分布于广西 江苏和安徽等低洼地区 荸荠球茎约含碳水化合 物21 蛋白质1 5 荸荠在我们日常生活中一般具有以下五点用途 1 可生食或熟食 也能用于加工罐藏以及用作提取淀粉的原料 2 在医药方面有止渴 消食 解热功能 3 由于荸荠中含的磷是根茎类蔬菜中较高的 所以能促进人体生长发育和维持生理功能 的需要 4 荸荠果皮中含有较丰富的果胶 虽然果胶是不能提供能量的 但对人体正常 的生理代谢起着重要作用 5 多吃荸荠的人牙齿骨骼发育一般都很好 同时荸荠也可以 促进人体内的糖 脂肪 蛋白质三大物质代谢的转化和调节人体内酸碱度平衡 因此儿童 也可以大量食用荸荠 而据不完全统计 我国每年约消耗1500多吨果胶 其中80 均为国 外进口 因此对果胶生产工业进行研究生产出优质果胶 满足市场需求尤为重要 2 目前 果胶的提取方法有以下几种 酶提取乙醇沉淀法 离子交换法 酸提取盐沉法以及微生物 法 离子交换法 膜分离技术 微波提取法 化学铁盐法 但酶法和膜分离法成本较高 3 超声波用于天然产物的辅助提取 4 而提取果胶最成熟的方法是酶法 目前报道从荸荠中 提取果胶方法却只有酸法 本实验研究菠萝蛋白酶法对荸荠果胶进行提取 考察反应时间 酶用量 温度 料液比 pH值对果胶提取的影响 2 实验材料 2 1 材料和试剂 新鲜荸荠皮 购于四川内江市临江小区菜市场 YY10508 25g菠萝蛋白酶 上海源 叶生物科技有限公司 无水乙醇 99 7 一水合柠檬酸 成都金山化学试剂有限公 司 柠檬酸三钠 成都市新都区木兰镇工业开发区 盐酸 0 5mol L 氢氧化钠 0 1mol L 活性炭 标准邻苯二甲酸氢钾缓冲溶液 内江师范学院毕业论文 设计 4 缓冲溶液的配制 称取21 014g柠檬酸配成1000mL溶液 称取29 014g柠檬酸三钠配 成1000mL溶液 按比例混合 柠檬酸三钠溶液与柠檬酸溶液混合 调节pH后 用pH计 精确调节pH值 菠萝蛋白酶溶液的配制 精确称取0 02g活力值 500U mg的菠萝蛋白酶 配成 100mL溶液 现配现用 2 2 仪器 DF 101S集热式恒温加热磁力搅拌器 郑州长城科技工贸有限公司 TD5 1台式低 速离心机 四川蜀科仪器有限公司 pHS 3E精密pH计 上海仪电科学仪器股份有限公 司 BT 323S电子天平 北京赛多利斯仪器系统有限公司 电热鼓风干燥箱 上海一 恒科学仪器有限公司 SHZ C型循环水式多用真空泵 巩义市英峪仪器厂 600克摇 摆式高速万能粉碎机 温岭市林大机械有限公司 HH S2数显恒温水浴锅 金坛市医 疗仪器厂 3 实验方法 3 1 原料的处理 洗净新鲜的荸荠皮 将荸荠皮在沸水中煮5min左右 并用煮沸过的沸水冲洗数次以 除去部分可溶性的糖 沥干水分 在55 60 下烘24小时 用粉碎机粉碎3 5min 并 用100目筛进行过筛 将制好的荸荠皮粉密封存放在干燥器中备用 3 2 荸荠果胶的提取 准确称取3g已制备好的荸荠皮粉于250mL烧杯中 加入一定体积已调节好pH值的缓 冲 柠檬酸 林檬酸三钠 溶液 再向烧杯中加入一定体积浓度为0 02 g L 活力值 500U mg的菠萝蛋白酶溶液 用保鲜膜盖住烧杯并将烧杯置于水浴锅中 控制一定温 度 不断搅拌 反应一定时间后 立即将烧杯内的溶液一并转移到95 的数显恒温水浴 锅中灭酶5min 趁热离心取上层清液 将滤渣用煮沸的水冲洗2 3次并合并滤液 若滤 液有颜色可加少量活性炭进行吸附再过滤 滤液不纯将其过滤为清液 向滤液中加入 99 7 的无水乙醇溶液 加入乙醇的量为滤液体积一倍多为好 并不断搅拌 过一会就 明显可以观察到加入无水乙醇后析出白色絮状物 放置1小时后用布氏漏斗过滤 用75 的 乙醇溶液洗涤沉淀2 3次 产品置于45 50 的干燥箱中干燥 称重 计算提取率 平 行实验3 5次 3 3 荸荠果胶中总半乳糖醛酸含量的测定 参考GB 25533 2010 食品添加剂果胶 中方法进行荸荠果胶中总半乳糖醛酸含量的 测定 18 荸荠果胶提取率 粗提率 粗果胶质量 荸荠皮粉的质量 100 内江师范学院毕业论文 设计 5 荸荠果胶的纯度计算 总半乳糖醛酸百分含量 X V1 V2 19 41 100 m2 4 结果与讨论 4 1 单因素对荸荠果胶提取的影响 4 1 1 反应时间对提取的影响 控制提取温度为55 缓冲溶液的pH为6 料液比为1 22 用0 02 g L的菠萝蛋白 酶6mL 分别控制提取时间为1h 1 5h 2 0h 2 5h 3 0h 测定荸荠果胶的提取率 结 果表明 如图1所示 随着反应时间的增长 果胶的提取率逐渐增高 在提取时间为 1 5h 时最好 但继续随着提取时间的延长 果胶提取率反而降低 并且在 2 0h 2 5h 时果胶提取率趋于平缓 这可能是提取出的果胶随着提取时间增长被分解了 从提取效 率上来讲 大量浪费时间却产量不佳 所以说明浸提时间以 1 5h 为最佳 浸提时间过 长或过短都会影响荸荠果胶提取率 图1 反应时间对提取的影响 图2 加酶量对提取的影响 Fig 1 Effect of reaction time on Extraction Fig 2 Effect of enzyme concentration on the extraction 4 1 2 酶用量对提取的影响 控制提取温度为55 缓冲溶液的pH为6 料液比为1 22 提取时间为1 5h 分别用 0 02 g L的菠萝蛋白酶为2mL 4mL 6mL 8mL 10mL反应 测定荸荠果胶的提取率 结果表明 如图2所示 当加入酶量低于 6mL 时 果胶提取率随加入菠萝蛋白酶用 量的增加而逐渐上升 当加酶量超过 6mL 时 随加入菠萝蛋白酶的量越多果胶提取率 反而降低 故加酶量以6mL为佳 4 1 3 温度对提取的影响 控制提取时间为1 5h 缓冲溶液的pH为6 料液比为1 22 用0 02 g L的菠萝蛋白酶 6mL 分别控制提取温度为40 45 50 55 60 65 测定荸荠果胶的提 取率 结果表明 如图3所示 当温度低于 55 时 果胶提取率随浸提温度的升高 而逐渐增高 当温度超过 55 时 随浸提温度的升高果胶提取率反而逐渐降低 这 内江师范学院毕业论文 设计 6 可能是由于菠萝蛋白酶有其反应的最适温度 温度过低 达不到最大活性 温度过高导 致菠萝蛋白酶酶变性失活 使果胶提取率下降 影响果胶产量 1 故浸提温度以 55 为佳 浸提温度过高或过低都会影响荸荠果胶提取率 图3 温度对提取的影响 图4 料液比对提取的影响 Fig 3 Effect of temperature on Extraction Fig 4 Effect of ratio of material to liquid on Extraction 4 1 4 料液比对提取的影响 控制提取温度为55 缓冲溶液的pH为6 提取时间为1 5h 用0 02 g L的菠萝蛋 白酶体积为6mL 分别控制料液比为1 12 1 18 1 22 1 25 1 30 测定荸荠果胶的提 取率 结果表明 如图4所示 在料液比不同的条件下 果胶的提取率也不相同 料 液比由 1 12 增加到 1 22 时 果胶的提取率升高较慢 继续再增加料液比 提取率升 高幅度较大 直到料液比大于 1 25 时 果胶的提取率随料液比的增加而降低 故料液 比为 1 25 时最佳 4 1 5 pH值对提取的影响 控制提取温度为55 提取时间为1 5h 料液比为1 25 用6mL浓度为0 02 g L的菠 萝蛋白酶 分别用pH为3 4 5 6 7 8的缓冲溶液调节pH 测定不同酸度下荸荠果 胶的提取率 结果表明 如图5所示 在不同的pH值条件下 果胶的提取率也不相同 在pH值小于 6 时 果胶的提取率随pH值的升高而逐渐升高 在pH值大于 6 时 果胶 的提取率随pH值的升高反而降低 所以菠萝蛋白酶液酸度pH值为 6 较为合适 内江师范学院毕业论文 设计 7 图5 pH值对提取的影响 Fig 5 Effect of pH value on Extraction 4 2 优化与验证 根据单因素实验的结果 分别对提取温度 提取所需的酶体积量 pH值 提取所需 的料液比等因素对果胶提取率最大的3个组进行Lg 34 正交试验来优化提取荸荠皮中果胶 的最佳工艺参数 并对正交实验进行设计和实验结果分析 如下表所示 表1 正交实验设计 水平 温度 A 料液比 B酶用量 mL C pH 值 D 1 50 1 18 4 6 2 55 1 22 6 7 3 60 1 25 8 8 内江师范学院毕业论文 设计 8 表2 正交实验结果 方差分析结果表明 第8组果胶提取率最高 结合极差分析可知B因素 料液比 的 极差最大 D因素 pH值 的极差次之 因此料液比和pH值为试验果胶提取率的重要因 素 适当增加浸提液的料液比和pH值 对荸荠皮果胶提取率影响较大 从节约能源和减 少污染的角度综合考虑 A2B1C2D3为试验条件的最佳组合 即在浸提温度在55 浸 提料液比为1 18 0 02 的菠萝蛋白酶用量为6mL 浸提pH为8的条件下可得到果胶的最 大产量 即A2B1C2D3条件下提取工艺最佳 在此优化的工艺条件下 其果胶的提取率 达23 9 4 3 产品检测 经测定总半乳糖醛酸百分含量 X 52 02 不符合国家 GB 25533 2010 食 品添加剂 果胶 中纯度 65 和美国药典 USP 32 NF27 中果胶纯度 74 要求 纯度有待进一步提高 5 结论 荸荠皮中含有比较丰富的果胶 利用荸荠皮提取果胶 既解决了荸荠带来的环境污 染问题 又为食品 医药品以及化妆品工业增加了新的果胶物质来源 本实验通过单因 水平温度 A 料液比 B酶用量 ml C pH 值 D产量 g 提取率 1 50 1 18 4 6 0 669 22 3 2 55 1 22 6 7 0 624 20 8 3 60 1 25 8 8 0 530 17 7 4 50 1 25 4 7 0 606 20 2 5 55 1 18 6 8 0 671 22 4 6 60 1 22 8 6 0 677 22 6 7 50 1 22 4 8 0 559 18 6 8 55 1 25 6 6 0 686 22 7 9 60 1 18 8 7 0 547 17 2 K1 20 267 20 967 20 400 19 733 K2 21 767 20 667 22 633 19 567 K3 19 833 20 200 19 500 22 533 R 1 934 3 133 0 767 2 966 优水平 A2 B1 C2 D3 0 707 23 9 主次顺序 C D A B 优组合 A2B1C2D3 内江师范学院毕业论文 设计 9 素试验和正交试验分析得到菠萝蛋白酶提取荸荠皮果胶的最佳组合为 浸提温度在55 浸提料液比为1 18 0 02 的菠萝蛋白酶用量为6mL 浸提pH为8 果胶提取率可达到 23 9 明显高于正交试验中的各组试验结果 纯度达52 02 该方法的提取纯度有待 提高 望广大读者在此基础上继续研究 内江师范学院毕业论文 设计 10 参考文献 1 戴余军 丁文 石会军 纤维素酶提取柑桔皮果胶工艺条件的研究 J 河北农业大学学报 2011 34 2 71 75 2 张娜 陈锦屏 严静 李仁杰 柿皮果胶纤维素酶法提取工艺 J 食品科学工艺技术 2011 32 12 161 163 3 詹歌 周兴虎 屠康 等 荸荠皮果胶的酸法提取工艺 J 食品与物技术学报 2010 29 6 859 864 4 余先纯 李湘苏 韩大良 等 超声波联合果胶酸酶提取柚皮果胶的工艺研究 J 食品工业科技 2013 34 01 164 167 5 赵莎莎 姚晓丽 吴旻丹 等 酶法提取猕猴桃皮和渣中果胶的工艺研究 J 安徽农业科学 2011 39 12 7097 7100 6 马红恩 邓天发 白先放 等 酶法提取柚子皮果胶的研究 J 食品与药品 2013 15 1 30 33 7 高 雪 蔡伟玉 吴礼文 等 酶法脱酯从柚皮中制取低甲氧基果胶的工艺研究 J 北方园艺 2011 09 191 193 8 韩冬梅 廖小军 李淑燕 胡小松 酶法制取橙皮果胶的研究 J 食品工业科技 2011 32 02 183 186 9 Chocw Leedy Kimcw Concent ration and purificationo fsoluble pectin from mandarin peels using crssflow microf il tration system J Carbohydrate Polymer s 2003 54 1 21 26 10 赵广河 沈育林 陈振林 酸法与酶法提取香蕉皮果胶工艺比较 J 广东农业科学 2013 12 104 106 11 王丽华 西瓜果胶提取工艺研究 J 安微科技 2002 10 41 43 12 Maxim K Irina S Yuri K The effect s of low esterified pect in on leadinducedthy roid injury in rats J Environmental Toxicology and Pharmacology 2004 17 67 71 13 苏艳玲 郝更新 赵红梅 等 纤维素酶法提取柑橘皮果胶 J 晋中学院学报 2009 26 03 68 70 14 王卉 黄朝晖 徐云升 等 香蕉皮果胶纤维素酶法提取工艺 J 农业工程 2013 3 04 74 76 15 高梦祥 陈政伟 用酒精法从西瓜皮中提取果胶 J 陕西农业科学 2005 01 29 30 16 李春海 脐橙皮果胶的提取工艺研究 J 广东石油化工学院学报 2012 22 1 8 14 17 王芳 淡小艳 任丹亚 等 西柚果皮中果胶的提取工艺优化 J 广东农业科学 2012 18 108 117 18 食品添加果胶 S 中国标准出版社2010 12 3 4 内江师范学院毕业论文 设计 11 声 明 本人声明所呈交的毕业论文是本人在导师指导下进行的研究成果 除文中特别加以 标注和致谢的地方 论文不包含其他人已经发表或撰写的研究成果 也不包含为获得内 江师范学院或者其他教育机构的学位或毕业证书而使用过的材料 本毕业论文成果是本人在内江师范学院读书期间在导师的指导下取得的 论文成果 归内江师范学院所有 特此声明 学生 2012 年 5 月 18 日 内江师范学院毕业论文 设计 12 致 谢 值此论文完成之际 衷心感谢我的指导教师王碧老师的悉心指导和热情帮助 王碧 老师在我的毕业论文的整个过程给予了极大的指导 从论文的选题 文献的采集 实验 的设计 实验的指导 结构的布局到最终的论文定稿 从内容到格式 从标题到标点 他都费尽心血 没有王碧老师的辛勤劳作 不厌其烦 就没有我论文的顺利完成 在此 表示衷心的感谢 同时 感谢内江师范学院化学化工学院所有的领导和老师们在我的大 学生涯里悉心的指导和帮助 正是他们无私的奉献才教会了我如何学习 如何做人 如 何做事 也感谢我的家人 同学 朋友对我一如既往的支持使我能够继续去追求自己的人生 理想和目标 愿他们身体健康 万事如意 衷心感谢参加我论文评阅和答辩的各位老师 最后 感谢培育我的母校 吉克木呷 2014 年 5 月于内江 本科毕业设计 论文 开题报告 学生姓名学号专业班级 指导教师职称单 位 课题性质设计 论文 课题来源科研 教学 生产 其它 毕业设计 论 文 题目 开题报告 阐述课题的目的 意义 研究现状 研究内容 研究方案 进度安排 预期结开题报告 阐述课题的目的 意义 研究现状 研究内容 研究方案 进度安排 预期结 果 参考文献等 果 参考文献等 一 论文研究的目的 意义一 论文研究的目的 意义 1 现实意义 指出现实当中存在这个问题 需要去研究 去解决 本课题的研究有什 么实际作用 2 理论意义 论文的理论和学术价值 二 研究现状二 研究现状 1 国内研究现状 国内对此课题研究到了什么程度 2 国外研究现状 国外对此课题研究到了什么程度 三 研究内容三 研究内容 此部分即为论文大纲 大纲格式如下 绪论 论文研究的目的 意义论文研究的内容论文的研究方法 1 只写该标题的名称即可 1 1 1 1 1 1 2 1 2 1 2 1 2 1 1 四 研究方案四 研究方案 此部分内容为研究方法 即通过何种途径完成本篇论文 如观察法 调查法 实验法 经验总结法 个案法 比较研究法 文献资料法等 在介绍方法时简单写一下通过此方法 研究出了什么内容 五 进度安排五 进度安排 在毕业任务书中有 粘贴过即可 六 预期结果六 预期结果 本部分为你的论文预期达到什么程度 即达到本科毕业论文答辩水平 七 参考文献七 参考文献 参考文献的格式一定要写对 1 期刊格式 序号 主要责任者 文献题名 J 刊名 年 卷 期 起止页码 如 1 周颖 王姣 谈邮政储蓄银行对银行业竞争格局的影响 J 商业时代 2006 2 景玉琴 构建中小企业政策性金融支持体系 J 上海金融学院学报 2004 2 著作格式 序号 主要责任者 文献题名 文献类型标识 出版地 出版者 出版年 起止页 码 如 1 陈晓红 中小企业融资 M 北京 中国金融出版社 2001 3 报纸文章 序号 主要责任者 文献题名 N 报纸名 出版日期 版次 4 电子文献 序号 主要责任者 电子文献题名 电子文献及载体类型标识 电子文献的出处或可获得 地址 发表或更新日期 引用日期 任选 指导教师意见 指导教师意见 指导教师签名 年 月 日 教研室意见 教研室意见 审 查 结果 同 意 不 同 意 教研室主任签名 年 月 日 电电 子子 科科 技技 大大 学学 毕业设计毕业设计 论文论文 成绩考核表成绩考核表 题目 教学中心 学生姓名 学号 专业 指导教师 职称 所在单位 指导教师意见 签字 年 月 日 评审意见