基本信息
- 项目名称：
- 橘皮粉固态发酵生产柚苷酶的培养基构成优化及发酵工艺研究
- 来源：
- 第十一届“挑战杯”国赛作品
- 小类：
- 生命科学
- 大类：
- 自然科学类学术论文
- 简介：
- 柚苷酶是一种新型、绿色的微生物所产生物活性蛋白，主要应用于柑橘类水果的深加工方面。主要能够对柑橘果汁进行脱苦，将鲜榨柑橘、橙汁中的苦味物质进行分解，以达到去除苦味的效果。本课题的研究，就是利用自主分离筛选的柚苷酶产生菌，进行固态发酵的培养基构成优化研究。通过对碳源、氮源、无机盐、酶的诱导物等因素进行分析，确定柚苷酶固态发酵的最佳培养基构成。并在此基础上，通过单因素试验，确定柚苷酶固态发酵的最佳反应条件。通过本课题的研究，可以确定柚苷酶固态发酵的最佳反应条件和培养基构成，为柚苷酶的工业化大规模发酵生产奠定基础。并为今后研究柚苷酶的液体制剂、粉剂和微胶囊制剂，进行工业化大规模的应用研究和推广，奠定基础。
- 详细介绍：
- 柑橘类水果包括脐橙，柚等，是世界上最主要的亚热带水果，也是种植面积最大，产量最多的水果，中国柑橘年产量仅次于巴西，美国，居于世界第3位。柑桔类水果在加工过程中会出现明显的苦味，限制了其在食品工业中的广泛应用。因此，消除柑桔类水果中的苦味具有重要意义，柑桔类水果中的苦味成分主要有柚皮苷（Naringin）等苦味类黄酮物质和柠碱等柠檬苦素两大类。柚苷酶（Naringinase）能在不影响柑橘果汁品质的情况下较好地去除苦味，因此，酶法脱苦的应用将是今后的发展方向。 为进一步提高柚苷酶高产菌的柚苷酶产生能力，对该菌的培养基和产柚苷酶条件进行了优化，采用了单因素和正交试验相结合的方法，找到了碳源，氮源，无机盐，酶的诱导物等种类和较适的因素水平。得到的柚苷酶最适固体发酵培养基（%）为：桔皮粉2%，蔗糖5%，麸皮25%，NaNO3 5%，黄豆饼粉12.5%；豆渣25.0%；鱼粉25.0%，ZnSO4 0.1%，含水量60%（灭菌前），比原培养配方酶活力提高了61.80% 。采用单因素试验方法对培养条件进行了优化，确定了较适的产柚苷酶的条件：灭菌前pH自然，接种2%菌龄为5d的种子液，28℃培养104h。大规模的生产利用竹簸箕在露天进行发酵生产，将菌种制成种子液喷洒于培养基上。并利用发酵生产的柚苷酶进行柑橘果汁脱苦工艺研究，确定了柚苷酶最佳的脱苦工艺是：柚苷酶的最小加酶量为60.37µg/mL，柑橘汁的温度为40℃，果汁的pH为4.0时，作用时间为40min，脱苦效果较好，脱苦率可达100%。
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作品专业信息
撰写目的和基本思路
- 本课题利用自主分离筛选的柚苷酶产生菌进行固态发酵的培养基进行优化，并在此基础上对发酵工艺进行研究。从而为进一步开发酶制剂并能够应用在柑橘食品行业的深加工奠定基础。 基本思路： 1．由于柚苷酶对柑橘果汁中的苦味物质柚皮苷具有良好的分解效果，因此本研究将其作为绿色新型食品添加剂，替代化学遮蔽剂。 2．结合微生物发酵应用生产技术，可以对柚苷酶固体发酵过程进行参数分析，并填补国内外关于这方面的空白。
科学性、先进性及独特之处
- 本研究是一个涉及微生物学、发酵工程和酶工程的交叉学科，具有很好的基础理论研究意义和实际应用价值，其特色在于： （1）本研究结合了微生物发酵技术和培养基优化实验技术两大生物工程领域的重要研究热点，成功对柚苷酶固体发酵技术及培养基进行优化研究，具有良好的理论意义和实际应用价值。 （2）利用所制备的柚苷酶，可开发其作为新型酶制剂和食品添加剂、脱苦剂等方面的用途，其方法和结果均具有创新性和先进性。
应用价值和现实意义
- 本课题的研究内容涉及了生物化学分离技术和酶工程、细胞工程等多个领域，其结果具有很好的理论研究意义和实际应用价值，其意义在于： （1）首次对柚苷酶进行了培养基优化的工艺研究，该技术适用广，实施简便，具有很好的工业化前景。 （2）利用生产出的柚苷酶，进行固态发酵工艺参数的优化试验，确定柚苷酶最佳的固体发酵工艺，并在此基础上进行脱苦实验，这对于今后在农产品深加工和果汁饮料工艺方面的应用具有重要意义。
学术论文摘要
- 柚苷酶（Naringinase）能在不影响柑橘果汁品质的情况下较好地去除苦味，因此，酶法脱苦的应用将是今后的发展方向。 为进一步提高柚苷酶高产菌的柚苷酶产生能力，对该菌的培养基和产柚苷酶条件进行了优化，采用了单因素和正交试验相结合的方法，找到了碳源，氮源，无机盐，酶的诱导物等种类和较适的因素水平。得到的柚苷酶最适固体发酵培养基（%）为：桔皮粉2%，蔗糖5%，麸皮25%，NaNO3 5%，黄豆饼粉12.5%；豆渣25.0%；鱼粉25.0%，ZnSO4 0.1%，含水量60%（灭菌前），比原培养配方酶活力提高了61.80% 。采用单因素试验方法对培养条件进行了优化，确定了较适的产柚苷酶的条件：灭菌前pH自然，接种2%菌龄为5d的种子液，28℃培养104h。大规模的生产利用竹簸箕在露天进行发酵生产，将菌种制成种子液喷洒于培养基上。通过对柚苷酶的脱苦工艺进行研究，发现柚苷酶的最小加酶量60.37µg/mL，柑橘汁的温度为40℃，果汁的pH为4.0时，作用时间为40min，脱苦效果较好，脱苦率可达100%。
获奖情况
- （1）柚苷酶固体发酵工艺及培养基优化，已被国内核心期刊《安徽农业科学》录用，拟于2009年第10期发表。 （2）柚苷酶粉剂的生产工艺及应用研究，已被国内核心期刊《食品科技》录用，拟于2009年第11期发表。 （2）关于本课题的研究，已经参加由共青团江西省委、江西省科学技术协会、江西省教育厅、江西省学联联合主办的第十一届“挑战杯”全国大学生科技竞赛江西赛区决赛，获江西赛区二等奖。
鉴定结果
- 本课题的研究，适用性好，推广性强，具有很好的实践价值。该课题研究严谨、规范、科学，具有一定的创新性。该课题的研究，对于开发具有自主知识产权的新型酶制剂，具备一定的理论和实践和推广价值，可操作性强。
参考文献
- [1] 励建荣、梁新乐、王向阳、蒋志刚、于平. 柑橘类果汁脱苦技术[J]. 1999，食品与发酵工业，26（1），55-58 [2] 何晋浙、汪钊、毛俊.柚苷酶在柑橘果醋加工中的应用[J].2001，中国调味品，11，18-30 [3]陆兆新．酶在农产品深加工方面的应用研究进展[J]．粮食加工新技术．中华食品新技术研讨会论文集。1999：47 [4] 胡奎，李帮秀，吴珍龄.柚苷酶产生菌的选育.2003，西南农业大学学报，25（2），141-143 [5] 赖崇德等．一株产柚苷酶菌株黑曲霉的分离及菌种鉴定的初步研究[J]．江西农业大学学报，2005：27（5）：759～763 [6] 汪钊，毛富根. 柚苷酶产生菌的选育及发酵条件研究[J]. 1995，微生物学报，22（1）：18～22 [7] 汪钊，毛富根.柚苷酶固体发酵及消除桔子汁苦味的研究[J].食品科学, 1996, 17(6): 17～19.
同类课题研究水平概述
- 关于利用柚苷酶进行橙汁、橘汁的脱苦应用研究，国外早有报道，国内仅有相应的研究，但仍处于小试阶段，主要的研究单位有西南农业大学、浙江工业大学江西农业大学等。汪钊等人用黑曲霉变异株ZG86进行柚苷酶固体发酵，利用此酶对柑桔果汁脱苦，可使柚皮苷含量大幅下降，苦味脱除率达90%。同时发现pH为3.6～4.6时脱苦效果较好，因此脱苦时可以不调节pH。2004年王鸿飞等实验研究发现,在pH值为4、温度为60 ℃、柚苷酶用量0.5g/ L、作用90min对柑桔果汁进行脱苦,脱苦率为90.55%。同时他们发现,柑桔果汁用固定化酶脱苦处理后,未产生任何异味。但是国内关于柚苷酶的研究。主要都局限于柚苷酶产生菌的菌种分离筛选以及选育等方面。关于柚苷酶的固态发酵培养基优化及发酵工艺的研究还少见报道。关于利用开发固态发酵生产的柚苷酶进行酶制剂的初步研究还未见报道。
