毛油連續(xù)限制性酶解脫膠技術(shù)研究.pdf

1、大豆毛油中約含有3％的磷脂，在油脂中的磷脂易吸水引起油脂酸敗，且磷脂不耐高溫，需將其從油脂中脫除。大豆毛油中的磷脂分為水化磷脂和非水化磷脂，水化磷脂具有親水性，可通過(guò)水化脫膠的方法將其脫除，非水化磷脂則需利用磷脂酶將非親水性物質(zhì)酶解掉，以增加親水性使其從毛油中脫除。隨著生物酶法加工技術(shù)的發(fā)展，固定化酶技術(shù)的出現(xiàn)，拓展了酶的應(yīng)用范圍，提高生物酶的重復(fù)使用次數(shù)，但是在酶法脫膠中還存在酶解效率低、難以連續(xù)生產(chǎn)及精煉油中游離脂肪酸含量增高等問(wèn)題

2、。本研究是以非水化磷脂為研究對(duì)象，通過(guò)將游離酶固定在磁性載體上，制成磁性固定化酶并應(yīng)用在磁流化床中，以解決固定化酶的連續(xù)化生產(chǎn)難題，通過(guò)分析酶解過(guò)程中產(chǎn)物組成的變化過(guò)程，降低酶解后油脂中的游離脂肪酸含量，實(shí)現(xiàn)磁性固定化磷脂酶連續(xù)限制性酶解毛油脫膠工藝。
　　采用游離磷脂酶 A1和A2酶解模擬毛油中的磷脂酸，研究了磷脂酶 A1酶解時(shí)“Ser-His-Asp”的三聯(lián)體催化機(jī)制及產(chǎn)物Sn-2-溶血磷脂酸（Sn-2-HPA）的酰基轉(zhuǎn)移機(jī)制

3、；發(fā)現(xiàn)通過(guò)抑制劑硼酸（H3BO3）上的空軌道與Sn-2-HPA上羥基氧的孤對(duì)電子形成配位鍵，阻斷五元環(huán)中間體形成，抑制?；D(zhuǎn)移來(lái)保證Sn-2-HPA的穩(wěn)定性，可以實(shí)現(xiàn)磷脂酸的限制性酶解；對(duì)比磷脂酶學(xué)性質(zhì)得到磷脂酶A1具有更適宜的pH、溫度和相對(duì)酶活力；磷脂酶A1限制性酶解磷脂酸工藝條件為：添加2%（w/w）H3BO3，在pH為5，溫度為50℃下酶解2 h，當(dāng)酶解后油脂中磷含量相近時(shí)，較非限制性酶解工藝時(shí)間縮短了0.80 h，酶解效率提高

4、28.60±0.07%。
　　以具有超順磁性的Fe3O4納米粒子作為磁芯，與四種有機(jī)復(fù)合高分子結(jié)合制成磁性載體；通過(guò)交聯(lián)法和吸附共價(jià)偶聯(lián)法將游離磷脂酶 A1固定化到四種磁性載體上，對(duì)四種磁酶顆粒的酶學(xué)、熱力學(xué)和動(dòng)力學(xué)性質(zhì)進(jìn)行研究，綜合比較篩選出綜合性能最好的磁性 Fe3O4/SiOx-g-P(GMA)固定化磷脂酶 A1納米顆粒；與游離酶相比，磁酶的Ea僅升高4.26±0.02 KJ/mol，Vmax僅減少(2.90±0.02)×1

5、0-3 mol/min·mg，表明此酶活力效果較好；其相對(duì)活力和載酶量分別為2070±23 U/g、123.30±1.10 mg/g，其熱穩(wěn)定性提高10℃，適宜pH范圍明顯變寬；且此納米磁酶顆粒平均粒徑為100.50±1.30 nm，比飽和磁化強(qiáng)度為15.80±0.30 emu/g。
　　在間歇無(wú)磁場(chǎng)條件下，當(dāng)酶解后油脂中磷含量相近時(shí)，限制性酶解工藝效果優(yōu)于非限制性酶解工藝效果，選定限制性工藝并優(yōu)化其反應(yīng)參數(shù)為：添加2.20%（w

6、/w）H3BO3，在pH為6.30、溫度為57℃下酶解3.70 h，反應(yīng)后油脂中游離脂肪酸含量為1.12±0.01 g/100g；比非限制性酶解工藝產(chǎn)物游離脂肪酸含量降低了0.14±0.01 g/100g，時(shí)間縮短了1.30 h，酶解效率提高了26±1.20%；對(duì)酶活力低于80%的納米磁酶顆粒采用有機(jī)溶劑叔丁醇在超聲波輔助下進(jìn)行再生，延長(zhǎng)了酶的循環(huán)使用周期，通過(guò)3次再生后使得納米磁酶顆?？裳h(huán)使用9次；通過(guò)圓二色譜表征發(fā)現(xiàn)經(jīng)叔丁醇處理后

7、酶蛋白的α-螺旋含量增加，表面疏水殘基外露，說(shuō)明再生處理對(duì)磷脂酶的活力恢復(fù)是有益的。
　　基于Euler-Lagrange連續(xù)-離散模型來(lái)模擬納米磁酶顆粒、流動(dòng)液相與氣相的運(yùn)動(dòng)分布狀態(tài)，使用計(jì)算機(jī)輔助模擬技術(shù)及FISH語(yǔ)言程序來(lái)模擬納米磁酶顆粒在兩相磁流化床中的運(yùn)動(dòng)軌跡；調(diào)節(jié)外加磁場(chǎng)強(qiáng)度和不同的液體、氣體流速，使得納米磁酶顆粒在兩相流化床中達(dá)到散式穩(wěn)定運(yùn)動(dòng)分布狀態(tài)，確定此時(shí)為最佳的兩相流化床操作參數(shù)為：液固磁流化床外加磁場(chǎng)強(qiáng)度為0

8、.022 T，液體流速為0.0025 m/s；氣固磁流化床外加磁場(chǎng)強(qiáng)度為0.022 T，氣體流速為0.020 m/s。
　　將兩相磁流化床的操作參數(shù)應(yīng)用到三相磁流化床中調(diào)試，設(shè)計(jì)并制作出十級(jí)三相磁流化床，通過(guò)研究三相磁流化床壓力降的變化及床內(nèi)流體流化狀態(tài)，獲得納米磁酶顆粒處于磁穩(wěn)定分布狀態(tài)時(shí)三相磁流化床的最適運(yùn)行參數(shù)；將間歇限制性酶解非水化磷脂工藝參數(shù)應(yīng)用到動(dòng)態(tài)三相磁流化床中，優(yōu)化得到納米磁酶顆粒在三相磁流化床中連續(xù)限制酶解工藝時(shí)