燕窝水解工艺对吸湿保湿效果影响的研究 论文正文

毕业论文（设计）题目燕窝的水解工艺及吸湿保湿效果的研究指导老师专业班级生物技术及应用0701姓名学号2010年5月30日摘要本文通过对燕窝水解工艺对吸湿保湿效果影响的研究，考察燕窝水解产物在吸湿、保湿化妆品上应用的可行性。通过对酶种类、酶和底物浓度、酶解时间、酶解温度、PH值等对燕窝水解产物产率及吸湿保湿性能的影响，发现最佳的燕窝水解工艺燕窝冷冻粉碎过100目筛，加50倍的水，沸水煮45MIN，冷却至55加12的碱性酶，调PH至995，水浴35H，灭活，抽滤冻干。收率达80以上，6000D以上的含量在20以下。且该产品的吸湿保湿效果较好。关键词燕窝；水解工艺；吸湿；保湿目录引言11材料与方法211原料212试剂213主要仪器214方法2141工艺流程3142水解产物药理活性31421吸湿性测定31422保湿性测定3143工艺流程对收率的影响31431燕窝粉碎度对收率的影响31432底物浓度对收率的影响31433酶种类对收率的影响31434酶种类对水解产物吸湿和保湿性能的影响41435组合酶对水解产物收率的影响41436水煮时间对收率和分子量分布的影响41437水煮时间对水解产物吸湿保湿性能的影响41438水解时间对水解产物收率和分子量分布的影响51439水解时间对水解产物吸湿保湿性能的影响514310水煮后酶种类对产物收率的影响52结果分析521燕窝粉碎度对收率的影响522底物浓度对收率的影响623酶种类对收率的影响624酶种类对水解产物吸湿和保湿性能的影响625组合酶对水解产物收率的影响726水煮时间对收率和分子量分布的影响727水煮时间对水解产物吸湿保湿性能的影响828水解时间对水解产物收率和分子量分布的影响929水解时间对水解产物吸湿保湿性能的影响10210水煮后酶种类对产物收率的影响113结论11参考文献12引言燕窝是雨燕科动物金丝燕及多种同属燕类分泌出的唾液与少量绒羽混合凝结所筑成的燕窝巢。其性味甘、平，归心、肺、肾经，具有养阴润燥，益气补中的功效。中医学上可用于治疗虚损，痨瘵，咳嗽痰喘，咯血，吐血，久痢，久疟，噎膈反胃等症，一向以贵重药材及美味佳肴而在民间广为流传使用，是宜药宜膳的高级保健品1。现代研究表明，燕窝成分复杂，具有多种生物学活性，其化学组成随产地、燕的种类、生产季节、气候条件等不同而变化。总体上讲，其基本成分为水分约10，蛋白质50，碳水化合物20，多种氨基酸及胶质、金属矿物元素和多种维生素。天然燕窝可完全溶解于盐酸,吸水性极好，一克燕窝吸水能膨胀至七八克。燕窝中包含多种生物活性物质，根据药理作用不同，可分为凝血抑制因子、病毒传染力中和剂、表皮生长因子、促细胞分裂物质，它们通过与其细胞膜受体结合及参与细胞RNA的合成，增加物质的转运和糖代谢，刺激人真皮成纤维细胞内胶原酶的活性，影响细胞的代谢、生长和分化2。迄今为止，燕窝中分离提取的多种活性物质已被证实具有促进细胞生长修复、调节体内酶的活性、抑制病毒感染等多种生物学功能，而通过水解不仅能获得具有生物学活性的水解产物，还能提高产物的亲水性，为拓展燕窝的应用领域奠定基础3。另有研究表明，燕窝中的一些肽在蛋白序列里并不表现活性，通过水解能被释放出来，表现出燕窝及其分离蛋白所不具备的生物学活性。这表明，从水解角度研究燕窝的生物学特性，有助于深度开发燕窝的利用价值，具有突破性的意义。但是，目前有关燕窝水解条件及其产物性质方面的研究很少，缺乏系统的分析、调控手段和足够的数据资料4。目前关于水解动植物蛋白的研究取得了一定的进展。中国专利CN98101032报道了用木瓜蛋白酶制备家禽水解物的方法，该法控制水解过程，可使家禽的肉及筋骨等通常被视为废料部分中的蛋白质变成可供人们食用并易于吸收的水解产物。提高了蛋白质的利用率。但该法仅限于对家禽，特别是鸡肉及筋骨的处置，而且可用的酶种受到特殊的限定。中国专利CN1858225A报道了用无花果蛋白酶，降解燕窝蛋白质获得燕窝多肽的制备方法，得到的产品营养价值好，人体利用率高，在人体内合成蛋白质率比燕窝高26以上。但是该方法的产物多肽分子量段分布在1000200之间，生物活性成分部分已被破坏（EGF的分子量为6000左右），只适用于食品及食品添加剂等，不符合护肤品添加剂的分子量要求5。因此，开展关于燕窝水解条件及其产物性质的相关研究是重要且必要的。通过研究燕窝水解条件和水解产物的性质，得到水解的优化方案，可以对水解产物进行调控，使之表现出不同的理化性质和生理功能，不仅能够为阐明燕窝生物学活性的物质基础和作用机制提供理论依据，同时也能满足生产的需求，有助于挖掘和开发燕窝的潜在利用价值，提高其附加值，拓展其应用范围6。为了开发具有良好吸湿保湿性能的燕窝水解产品，将其分子量控制在具有吸湿、保湿的分子量合适比例，主要针对分子量在20006000之间功能性分子的控制，本实验研究了酶的种类、酶的加入量、酶解时间以及酶解温度对产品的分子量及吸湿保湿效果的影响，提出一条生产具有良好吸湿保湿性能燕窝水解产物的生产工艺。1材料与方法11原料燕窝（由广东顺德万赢化工有限公司提供）12试剂胰蛋白酶，木瓜蛋白酶，胃蛋白酶，碱性蛋白酶，中性蛋白酶，菠萝蛋白酶，动物蛋白酶，氢氧化钠，盐酸。13主要仪器数控磁力搅拌器，冻干机，电子天平，培养皿，烧杯，锥形瓶，冰柜。14方法141工艺流程燕窝50烘干6H粉碎后过100目筛或200目或未粉碎水提（或不水提）调PH值至所需加酶（或不同次序的加酶）适宜温度的水浴搅拌水解适宜的时间酶灭活85保持25MIN抽滤残渣进行进一步处理或不处理，滤液冷冻干燥冷冻干燥产物称重，计算收率产品表征吸湿保湿效果测定。142水解产物药理活性测定1421吸湿性测定取一定量经P2O5干燥的样品置于20RH80的干燥器中，于一定的时间点称量，计算吸湿率（吸水增重/样品原重100），N37。1422保湿性测定将样品配成10水溶液，精密称取一定量的样品溶液涂布在贴有3M胶带的玻璃板上，涂布面积1515CM2。置于20RH60的干燥器中，于一定的时间点称量，计算保湿率（失水水后样品重量/样品原重100），N3。143工艺流程对收率的影响1431燕窝粉碎度对收率的影响未粉碎燕窝、粉碎后过100目、过200目筛的燕窝粉各10G，置于500ML的烧杯中,加入300ML水，再各加入02G胰蛋白酶，48水浴搅拌水解4H，酶灭活85保持20MIN后抽滤，得水解液和残渣。观察残渣量的多少。1432底物浓度对收率的影响取粉碎过100目筛燕窝粉5G，置于500ML的烧杯中,改变水的加入量（250ML、150ML），再各加入02G胰蛋白酶，48水浴搅拌水解4H，酶灭活85保持20MIN后抽滤，得水解液和残渣，观察残渣量。1433酶种类对收率的影响取燕窝10G，置于500ML的烧杯中,加入500ML水，改变加入酶的种类（碱性蛋白酶、中性蛋白酶、胰蛋白酶、木瓜蛋白酶、动物蛋白酶、菠萝蛋白酶、胃蛋白酶）各03G，在各自最佳温度下水浴搅拌水解4H，酶灭活85保持20MIN后抽滤，得滤液和残渣，滤液冷冻干燥后得白色粉末状固体，称重算得率。1434酶种类对水解产物吸湿和保湿性能的影响吸湿性能测定取经P2O5干燥的燕窝的胰蛋白酶、碱性蛋白酶、中性蛋白酶水解产物样品200MG置于20RH80的干燥器中，于一定的时间点称量，计算吸湿率（吸水增重/样品原重100），10甘油水溶液为阳性对照。保湿性能测定将样品配成10水溶液，称取燕窝的胰蛋白酶、碱性蛋白酶、中性蛋白酶水解产物200MG涂布在贴有3M胶带的玻璃板上，涂布面积1515CM2。置于20RH60的干燥器中，于一定的时间点称量，计算保湿率（失水水后样品重量/样品原重100），10甘油水溶液为阳性对照。1435组合酶对水解产物收率的影响取粉碎后过100目筛的燕窝粉10G，置于500ML的烧杯中,加入500ML水，水提改变加入各种酶组合（先加一种酶水解4H，灭火后再加一种酶水解2H）共003G（11），在各自最佳温度下水浴搅拌水解，酶灭活85保持20MIN后抽滤，得水解液和残渣，水解液冷冻干燥称重。1436水煮时间对收率和分子量分布的影响取燕窝10G，置于500ML的烧杯中,加入500ML水，改变水煮时间（15MIN、30MIN、45MIN），冷却至55再加入碱性蛋白酶012G，在55下水浴搅拌水解4H，然后酶灭活85保持20MIN后抽滤，水解液冷冻干燥，称重，并测定其分子量的分布。1437水煮时间对水解产物吸湿保湿性能的影响吸湿性能测定取经P2O5干燥的1437项下制备的燕窝水解产物样品200MG置于20RH80的干燥器中，于一定的时间点称量，计算吸湿率（吸水增重/样品原重100），10甘油水溶液为阳性对照。保湿性能测定将样品配成10水溶液，称取1437项下制备的燕窝水解产物200MG涂布在贴有3M胶带的玻璃板上，涂布面积1515CM2。置于20RH60的干燥器中，于一定的时间点称量，计算保湿率（失水水后样品重量/样品原重100），10甘油水溶液为阳性对照。1438水解时间对水解产物收率和分子量分布的影响取燕窝10G，置于500ML的烧杯中,加入500ML水，水煮45MIN，再加入碱性蛋白酶012G，在55下水浴搅拌，改变水解时间（1H、2H、3H），酶灭活85保持20MIN后抽滤，水解液冷冻干燥，称重并测定其分子量分布情况。1439水解时间对水解产物吸湿保湿性能的影响吸湿性能测定取经P2O5干燥的1439项下制备的燕窝水解产物样品200MG置于20RH80的干燥器中，于一定的时间点称量，计算吸湿率（吸水增重/样品原重100），10甘油水溶液为阳性对照。保湿性能测定将样品配成10水溶液，称取1439项下制备的燕窝水解产物200MG涂布在贴有3M胶带的玻璃板上，涂布面积1515CM2。置于20RH60的干燥器中，于一定的时间点称量，计算保湿率（失水水后样品重量/样品原重100），10甘油水溶液为阳性对照。14310水煮后酶种类对产物收率的影响取粉碎后过100目筛的燕窝粉10G，置于500ML的烧杯中,加入500ML水，水煮45MIN后，改变加入的各种酶（碱性蛋白酶、中性蛋白酶、胰蛋白酶、木瓜蛋白酶、动物蛋白酶、菠萝蛋白酶、胃蛋白酶）共03G（11），在各自最佳温度下水浴搅拌水解，酶灭活85保持20MIN后抽滤，水解液冷冻干燥，称重。2结果与分析21燕窝粉碎度对水解产物收率的影响未粉碎燕窝和粉碎后过100目、过200目筛的水解残渣相比，明显量多了很多，而过100目和过200目筛的燕窝粉的水解残渣差异不大。因此燕窝应粉碎至过100目筛为宜。22底物浓度对水解产物收率的影响观察残渣的量可知，底物浓度为2和3的时候，水解残渣量相当。根据处理样品成本来讲，一般选取底物浓度较高的进行水解。因此3的底物浓度对于后续工艺操作较为合适。23酶种类对水解产物收率的影响结果见表21。结果表明碱性蛋白酶的水解得率最高，其次是胰蛋白酶，然后是中性蛋白酶。菠萝蛋白酶、木瓜蛋白酶和动物蛋白酶的产物收率都低于25，胃蛋白酶的产率最低，只有13。因此仅从产物收率来讲，应选择产物收率较高的碱性蛋白酶。表21酶种类对水解产物收率的影响水解方法产率碱性蛋白酶（55）67中性蛋白酶（55）38胰蛋白酶（48）45动物蛋白酶5023菠萝蛋白酶4021木瓜蛋白酶5018胃蛋白酶371324酶种类对水解产物吸湿、保湿作用的影响吸湿结果见表22。结果表明各水解样品于8H后显示出较强的吸湿特性，特别是24H时尤为显著。各种酶的水解产品的吸湿性能相差不大。表22酶种类对燕窝水解产物吸湿作用的影响NO2H4H8H24H胰蛋白酶01132010523701870320157107中性蛋白酶00890099017550153碱性蛋白酶0098701289040128409012295510甘油016702690603986075635保湿结果见表23。结果表明中性蛋白酶水解产物的保湿性最好，2H和4H时比10甘油保湿性好，碱性蛋白酶的保湿性能居中，而胰蛋白酶、动物蛋白酶、菠萝蛋白酶的水解产物保湿性能比另外两种酶的效果要差一些。总体看来，各种酶水解的产物保湿性与10甘油相近。表23酶种类对燕窝水解产物保湿作用的影响水解方法2HSD4HSD8HSD碱性蛋白酶074300058730596992000666503361220028254中性蛋白酶0762700259510620325000531403774590005641胰蛋白酶072930018658057288500148840315676003551动物蛋白酶0718800492930588116003649303443780006885菠萝蛋白酶0711600647056474100694250318661003968310甘油0727700379150568368007072104290130065725组合酶对水解产物收率的影响结果见表24。结果表明，组合工艺对于提高收率的效果并不理想。因此，在酶的选择上应选择碱性蛋白酶进行工艺优化。表24组合酶对水解产物收率的影响水解方法收率胰酶碱酶6616胰酶木瓜酶6146碱酶胰酶621226水煮时间对收率和分子量的影响结果见表25和图21。从图和表中可以看出，加入了水煮工艺，收率有所提高，且随着水煮时间的延长，6000以上的大分子物质越来越少，2000到6000D的物质在水煮45MIN以前呈上升趋势，超过45MIN以后就有所下降，所以，选择最佳水煮时间为45MIN。表25水煮时间对收率和分子量的影响分子量分布水煮时间收率2000D200060006000D15MIN75925899843325830MIN71527131913195645MIN69527668924140860MIN71008130770110水煮时间对分子量分布的影响0510152025303501020304050607020006000D6000D图21水煮时间对分子量分布的影响MIN27水煮时间对产物吸湿、保湿作用的影响吸湿保湿结果分别见图22和图23。从图22来看，随着水煮时间的增加，其水解产物的吸湿性越好，水煮45MIN的水解产物的吸湿性最好。水煮时间对水解产物吸湿性能的影响00020040060080100120140160102030405060吸湿时间/H水煮15MIN水煮30MIN水煮45MIN图22水煮时间对燕窝水解产物吸湿性能的影响从图23来看，水煮30MIN的水解产物保湿性最好，其次是水煮15MIN的水解产物，但是三者差别不大。水煮时间对产物保湿作用的影响00102030405060708090246810保湿时间/H水煮15MIN水煮30MIN水煮45MIN图23水煮时间对燕窝水解产物保湿性能的影响28水解时间对收率和分子量的影响结果见表26和图24。从图和表中可以看出，随着水解时间的延长，6000D以上的大分子物质不断下降，尤其从水解3H到4H之间的下降的幅度最大，2000到6000D的物质随着时间的延长越来越少，但不明显。时间选择最佳水解时间为4H。表26水解时间对产物收率和分子量分布的影响分子量分布水解时间收率2000D200060006000D结果评价1H82874072101549132H8233419896148413H8173458894844644H6952766892414086H7152839885275随着水解时间的延长，6000D以下的含量增加，但是20006000D的含量降低水解时间对分子量分布的影响01020304050600246820006000D6000D图24水解时间对产物分子量分布的影响29水解时间对吸湿保湿性能的影响结果图25和图26。从图25来看，随水解时间的延长，产物的吸湿作用有所下降。从图26来看，随水解时间的延长，保湿性能也逐渐下降。因此，在保证得率的情况下，水解时间应选择尽可能短的