X-5樹脂對(duì)南果梨果膠酶吸附性能的研究

翁霞

（鞍山師范學(xué)院化學(xué)與生命科學(xué)學(xué)院，遼寧鞍山114007）

X-5樹脂對(duì)南果梨果膠酶吸附性能的研究

翁霞

（鞍山師范學(xué)院化學(xué)與生命科學(xué)學(xué)院，遼寧鞍山114007）

采用鞍山特產(chǎn)南果梨為原料，通過勻漿法提取南果梨果膠酶，研究X-5樹脂對(duì)果膠酶的靜態(tài)吸附能力。結(jié)果表明：影響X-5樹脂對(duì)南果梨果膠酶吸附率因素的主次順序?yàn)椋何綍r(shí)間＞酶濃度＞料液比＞吸附溫度。即最佳條件組合為：吸附時(shí)間20 min、酶濃度20%、料液比3∶13（g/mL）、吸附溫度60℃，此時(shí)的吸附率為26.70%。

南果梨；果膠酶；吸附性能；X-5樹脂

南果梨（Pyrus L.Nanguo Pear）主產(chǎn)地為遼寧省鞍山、海城、遼陽等地區(qū)［1］，風(fēng)味香濃而深受國(guó)內(nèi)外友人贊譽(yù)，素有“梨中皇后”美稱，是世界珍稀梨種之一，也是極富特色的果中上品［2］。其果實(shí)中含有維生素、蛋白質(zhì)、胡蘿卜素、核黃酸以及鈣、鎂、鐵等多種對(duì)人體有益的微量元素［3］。南果梨屬于典型的呼吸躍變型果實(shí)，后熟過程中果膠酶的活性增強(qiáng)，細(xì)胞壁分解，果實(shí)硬度下降，揮發(fā)性成分合成并釋放，產(chǎn)生獨(dú)特香氣［4］。隨著貯藏時(shí)間的延長(zhǎng)，果膠酶的活性增加，果實(shí)發(fā)生不可逆老化和崩潰，隨之，褐變程度也大大增加。因此，研究南果梨中果膠酶的含量及吸附性能，不僅對(duì)南果梨的貯藏加工有重要意義，而且純化的南果梨果膠酶也可應(yīng)用于果汁制造和果酒釀造，提高出汁率，加速果汁澄清，降低成本。本研究可為南果梨果膠酶的分離純化提供技術(shù)參考。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

南果梨：購(gòu)于鞍山四方臺(tái)南果梨批發(fā)市場(chǎng)；

磷酸氫二鈉：天津市科密歐化學(xué)試劑有限公司；檸檬酸：天津市金特化學(xué)試品有限公司；3，5-二硝基水楊酸、酒石酸鉀鈉：國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司；氫氧化鈉、無水亞硫酸鈉：天津光復(fù)科技發(fā)展有限公司；苯酚：天津化學(xué)試劑有限公司；葡萄糖：天津光復(fù)科技發(fā)展有限公司；95%乙醇：天津市瑞金特化學(xué)品有限公司；85%磷酸：天津市紅巖化學(xué)試劑；鹽酸：沈陽化學(xué)試劑廠。以上試劑均為分析純。大孔吸附樹脂X-5：非極性，天津市光復(fù)精細(xì)化工研究所。

1.2 儀器與設(shè)備

PB-10pH計(jì)：Sartorius；FA1104電子天平：上海良平儀器儀表有限公司；CR22E冷凍離心機(jī)：上海湘儀儀器廠；TU-1810紫外可見分光光度計(jì)：北京普析通用儀器有限責(zé)任公司；SYZ-550型石英亞沸高純水蒸餾器：江蘇省金壇市恒豐儀器廠；DK-98-Ⅱ電熱恒溫水浴鍋：天津市泰斯特儀器有限公司；HZQ-Q全溫振蕩器：中國(guó)·哈爾濱東聯(lián)電子技術(shù)開發(fā)有限公司。

1.3 方法

1.3.1 主要試劑配制

1）糖標(biāo)準(zhǔn)液：精確稱取0.1 g葡萄糖，用蒸餾水定容至100 mL，即得1 mg/mL的葡萄糖溶液。

2）pH 5.0磷酸-檸檬酸緩沖溶液：精確稱取71.64 g磷酸氫二鈉、21.011 g檸檬酸。

3）DNS試劑：用400 mL蒸餾水溶解3.15 g 3，5-二硝基水楊酸，再加入200 mL 0.5 mol/L NaOH，再依次加入91 g酒石酸鉀鈉、2.5 g苯酚、2.5 g無水亞硫酸鈉，微加熱（不超過20℃），不斷攪拌，直至溶液清澈透明。用蒸餾水定容至1 000 mL，保存在棕色瓶中，與二氧化碳隔絕，貯存期為6個(gè)月。

1.3.2 果膠酶的提取

取4℃下貯藏的南果梨組織30 g，放入已預(yù)冷的研缽中，按1∶3（g/mL）加入預(yù)冷（4℃）的pH5.0的磷酸氫二鈉-檸檬酸緩沖液［5］，然后于4℃下浸提2 h，濾液于4 000 r/min下離心15 min，上清液即為果膠酶粗酶液［6］。

1.3.3 果膠酶最大吸收波長(zhǎng)的確定

取一支試管依次加入1.0 mg/mL的葡萄糖標(biāo)準(zhǔn)液0.5、2.0 mL蒸餾水、0.5 mL果膠酶樣液，放入50℃恒溫水浴中反應(yīng)50 min后，再加入2.5 mL DNS，沸水浴5 min后定容至10 mL，以標(biāo)準(zhǔn)空白調(diào)零，在480 nm～580 nm的波長(zhǎng)范圍內(nèi)掃描。

1.3.4 吸附樹脂的預(yù)處理［7］

將大孔吸附樹脂用蒸餾水清洗多次，用2%NaOH浸泡24 h，之后用蒸餾水清洗至中性，再用5%HCl浸泡24 h，之后用蒸餾水清洗至中性，用2倍以上體積蒸餾水浸泡備用。

1.3.5 南果梨果膠酶吸附率計(jì)算

吸附率計(jì)算公式：

式中：A0為吸附前果膠酶溶液在520 nm處的吸光度值；A1為吸附后果膠酶溶液在520 nm處的吸光度值。

1.3.6 南果梨中果膠酶的靜態(tài)吸附實(shí)驗(yàn)

1.3.6.1 吸附濃度的選擇

取15份X-5樹脂，每份（3.00±0.03）g，置于三角瓶中，分別在其中加入15 mL濃度為20%、40%、60%、80%的果膠酶液及原粗酶液，在50℃的恒溫振蕩箱中振蕩0.5 h，每一吸附濃度各設(shè)3次重復(fù)，測(cè)定上清液在520 nm下的吸光度值，計(jì)算靜態(tài)吸附率。

1.3.6.2 料液比的選擇

固定其他條件，改變果膠酶液的體積分別為10、15、20、25、30 mL進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，測(cè)定上清液在520 nm下的吸光度值，計(jì)算靜態(tài)吸附率。

1.3.6.3 吸附時(shí)間的選擇

固定其他條件，改變吸附時(shí)間分別為10、25、40、55、70 min進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，測(cè)定上清液在520 nm下的吸光度值，計(jì)算靜態(tài)吸附率。

1.3.6.4 吸附溫度的選擇

固定其他條件，改變吸附溫度分別為30、40、50、60、70℃進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，測(cè)定上清液在520 nm下的吸光度值，計(jì)算靜態(tài)吸附率。

1.3.7 靜態(tài)吸附實(shí)驗(yàn)的正交試驗(yàn)

通過以上單因素實(shí)驗(yàn)結(jié)果確定各因素最佳條件，設(shè)計(jì)正交實(shí)驗(yàn)，并通過正交實(shí)驗(yàn)確定最佳吸附條件。

2 結(jié)果與分析

2.1 果膠酶最大吸收波長(zhǎng)的確定

果膠酶最大吸收波長(zhǎng)的確定見圖1。

圖1 果膠酶最大吸收波長(zhǎng)Fig.1 The determination of the maximum absorption wavelength of pectinase

由圖1可以看出，在480 nm～580 nm的波長(zhǎng)范圍內(nèi)，吸光度值先升高后下降，在520 nm處吸光度值最大，故果膠酶的最大吸收波長(zhǎng)是520 nm。

2.2 南果梨果膠酶的靜態(tài)吸附單因素實(shí)驗(yàn)

2.2.1 酶濃度的確定

酶濃度確定實(shí)驗(yàn)結(jié)果見表1。

表1 酶濃度的確定Table 1 The determination of pectinase concentration on adsorption

由表1可知，隨著酶液濃度的增大，吸附率先升高后下降，當(dāng)酶液濃度為40%時(shí)，吸附率達(dá)到最大值，所以吸附效果最好，故選擇酶液濃度為40%。

2.2.2 料液比的確定

料液比確定實(shí)驗(yàn)結(jié)果見表2。

由表2可知，在料液比為3∶15（g/mL）時(shí)吸附率達(dá)到最大，吸附效果最好，故料液比選擇3∶15（g/mL）。

2.2.3 吸附時(shí)間的確定

吸附時(shí)間確定實(shí)驗(yàn)結(jié)果見表3。

表2 料液比的確定Table 2 The determination of solid-liquid ratio on adsorption

表3 吸附時(shí)間的確定Table 3 The determination of adsorption time on adsorption

由表3可知，隨著時(shí)間的延長(zhǎng)，吸附率先上升后下降，在吸附時(shí)間為25 min時(shí)達(dá)到最大吸附率，故最佳吸附時(shí)間選擇25 min。

2.2.4 吸附溫度的確定

吸附溫度確定實(shí)驗(yàn)結(jié)果見表4。

表4 吸附溫度的確定Table 4 The determination of adsorption temperature on adsorption

由表4可知，不同溫度對(duì)樹脂的吸附量影響是不同的，在60℃時(shí)，樹脂對(duì)果膠酶的吸附量最大。因此應(yīng)選擇60℃作為最佳吸附溫度。溫度高于60℃，果膠酶的吸附率下降，可能是由于溫度高導(dǎo)致吸附劑吸附性能的下降，或者是酶活力部分喪失。

2.2.5 南果梨果膠酶的靜態(tài)吸附正交實(shí)驗(yàn)

為確定最優(yōu)工藝參數(shù)，在單因素試驗(yàn)基礎(chǔ)上進(jìn)行四因素三水平的正交試驗(yàn)，以確定最佳條件，選用因素及水平見表5，正交試驗(yàn)結(jié)果見表6。

由表6可知，通過對(duì)吸附率的直觀分析，確定出各因素影響大小的主次順序?yàn)椋篊＞A＞B＞D（吸附時(shí)間＞酶濃度＞料液比＞吸附溫度），最佳提取工藝為A1B1C1D2，即吸附時(shí)間為20 min、酶濃度為20%、料液比為3∶13（g/mL）、吸附溫度為60℃。

表5 因素水平表Table 5 The factors and their levers in test

表6 靜態(tài)正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)及數(shù)據(jù)處理Table 6 Static state orthogonal test design and data processing

將表6中吸附率最大組合A1B1C1D1和A1B1C1D2進(jìn)行重復(fù)驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)，吸附率分別為26.40%、26.70%。因此，在最佳吸附條件下，南國(guó)梨果膠酶的吸附率為26.70%。

由表7可知，ABCD 4個(gè)因素影響都極顯著，但吸附時(shí)間（C）是影響果膠酶吸附率的最主要因素，其他三因素影響力依次為酶濃度、料液比、吸附溫度。

表7 方差分析表Table 7 The variance analysis table

3 結(jié)論

研究了X-5樹脂對(duì)南果梨果膠酶的吸附性能，經(jīng)紫外可見分光光度計(jì)掃描得南果梨果膠酶最大吸收波長(zhǎng)為520 nm。在靜態(tài)試驗(yàn)中，X-5樹脂對(duì)南果梨果膠酶吸附率影響因素的主次順序?yàn)椋何綍r(shí)間＞酶濃度＞料液比＞吸附溫度，即最佳吸附條件為：吸附時(shí)間為20 min、酶濃度為20%、料液比為3∶13（g/mL）、吸附溫度為60℃，此時(shí)的吸附率為26.70%。

［1］宣景宏，王春福，盧野.南果梨無公害生產(chǎn)技術(shù)［J］.北方果樹，2002（6）：33-34

［2］魏寶東，馬巖松，紀(jì)淑娟，等.1-MCP對(duì)南果梨常溫貨架保鮮效果的影響［J］.保鮮與加工，2008（1）：12

［3］李鳳.鞍山農(nóng)村名特優(yōu)資源與產(chǎn)品［M］.沈陽：遼寧科學(xué)技術(shù)出版社，1991

［4］辛廣.真空浸鈣對(duì)南果梨采后生理變化的影響［J］.鞍山師范學(xué)院學(xué)報(bào)，2001，3（3）：13-15

［5］湯鳴強(qiáng)，謝必峰，吳松剛.復(fù)合酶制劑中果膠酶不同組分的分離純化及其酶學(xué)性質(zhì)研究［C］.2004年全國(guó)生物技術(shù)學(xué)術(shù)研討會(huì)論文集.2004

［6］曹建康，姜微波.果蔬采后生理生化實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)［M］.北京：中國(guó)輕工業(yè)出版社，2007：87-90

［7］王瑞芳，陳姍姍，仇農(nóng)學(xué).S-8大孔吸附樹脂固定果膠酶條件的優(yōu)化研究［J］.中國(guó)食品添加劑，2006（4）：67-68

Study on Adsorption Properties of Nanguo Pear Pectinase By X-5 Resin

WENG Xia
（College of Chemistry and Life Sciences，Anshan Normal University，Anshan 114007，Liaoning，China）

In this article，the Anshan specialty Nanguo Pear was used as raw material，extracting pectinase enzyme from Nanguo Pear Fruit by homogenization method，Studying static adsorption properties of X-5 resins to Nanguo pear pectinase.The results show that the primary and secondary orders of influence factors as follow，adsorption time＞enzyme concentration＞solid-liquid ratio＞adsorption temperature.The best combination conditions is that adsorption time for 20 min，enzyme concentration was 20%，and solid-liquid ratio of 3∶13（g/mL），adsorption temperature of 60℃.The adsorption rate was 26.70%.

Nanguo Pear；pectinase；adsorption properties；X-5 resin

10.3969/j.issn.1005-6521.2015.04.009

2013-11-08

翁霞（1979—），女（漢），講師，碩士，研究方向：食品營(yíng)養(yǎng)與安全。