X-5树脂对南果梨果胶酶吸附性能的研究

翁霞

（鞍山师范学院化学与生命科学学院，辽宁鞍山114007）

X-5树脂对南果梨果胶酶吸附性能的研究

翁霞

（鞍山师范学院化学与生命科学学院，辽宁鞍山114007）

采用鞍山特产南果梨为原料，通过匀浆法提取南果梨果胶酶，研究X-5树脂对果胶酶的静态吸附能力。结果表明：影响X-5树脂对南果梨果胶酶吸附率因素的主次顺序为：吸附时间＞酶浓度＞料液比＞吸附温度。即最佳条件组合为：吸附时间20 min、酶浓度20%、料液比3∶13（g/mL）、吸附温度60℃，此时的吸附率为26.70%。

南果梨；果胶酶；吸附性能；X-5树脂

南果梨（Pyrus L.Nanguo Pear）主产地为辽宁省鞍山、海城、辽阳等地区［1］，风味香浓而深受国内外友人赞誉，素有“梨中皇后”美称，是世界珍稀梨种之一，也是极富特色的果中上品［2］。其果实中含有维生素、蛋白质、胡萝卜素、核黄酸以及钙、镁、铁等多种对人体有益的微量元素［3］。南果梨属于典型的呼吸跃变型果实，后熟过程中果胶酶的活性增强，细胞壁分解，果实硬度下降，挥发性成分合成并释放，产生独特香气［4］。随着贮藏时间的延长，果胶酶的活性增加，果实发生不可逆老化和崩溃，随之，褐变程度也大大增加。因此，研究南果梨中果胶酶的含量及吸附性能，不仅对南果梨的贮藏加工有重要意义，而且纯化的南果梨果胶酶也可应用于果汁制造和果酒酿造，提高出汁率，加速果汁澄清，降低成本。本研究可为南果梨果胶酶的分离纯化提供技术参考。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

南果梨：购于鞍山四方台南果梨批发市场；

磷酸氢二钠：天津市科密欧化学试剂有限公司；柠檬酸：天津市金特化学试品有限公司；3，5-二硝基水杨酸、酒石酸钾钠：国药集团化学试剂有限公司；氢氧化钠、无水亚硫酸钠：天津光复科技发展有限公司；苯酚：天津化学试剂有限公司；葡萄糖：天津光复科技发展有限公司；95%乙醇：天津市瑞金特化学品有限公司；85%磷酸：天津市红岩化学试剂；盐酸：沈阳化学试剂厂。以上试剂均为分析纯。大孔吸附树脂X-5：非极性，天津市光复精细化工研究所。

1.2 仪器与设备

PB-10pH计：Sartorius；FA1104电子天平：上海良平仪器仪表有限公司；CR22E冷冻离心机：上海湘仪仪器厂；TU-1810紫外可见分光光度计：北京普析通用仪器有限责任公司；SYZ-550型石英亚沸高纯水蒸馏器：江苏省金坛市恒丰仪器厂；DK-98-Ⅱ电热恒温水浴锅：天津市泰斯特仪器有限公司；HZQ-Q全温振荡器：中国·哈尔滨东联电子技术开发有限公司。

1.3 方法

1.3.1 主要试剂配制

1）糖标准液：精确称取0.1 g葡萄糖，用蒸馏水定容至100 mL，即得1 mg/mL的葡萄糖溶液。

2）pH 5.0磷酸-柠檬酸缓冲溶液：精确称取71.64 g磷酸氢二钠、21.011 g柠檬酸。

3）DNS试剂：用400 mL蒸馏水溶解3.15 g 3，5-二硝基水杨酸，再加入200 mL 0.5 mol/L NaOH，再依次加入91 g酒石酸钾钠、2.5 g苯酚、2.5 g无水亚硫酸钠，微加热（不超过20℃），不断搅拌，直至溶液清澈透明。用蒸馏水定容至1 000 mL，保存在棕色瓶中，与二氧化碳隔绝，贮存期为6个月。

1.3.2 果胶酶的提取

取4℃下贮藏的南果梨组织30 g，放入已预冷的研钵中，按1∶3（g/mL）加入预冷（4℃）的pH5.0的磷酸氢二钠-柠檬酸缓冲液［5］，然后于4℃下浸提2 h，滤液于4 000 r/min下离心15 min，上清液即为果胶酶粗酶液［6］。

1.3.3 果胶酶最大吸收波长的确定

取一支试管依次加入1.0 mg/mL的葡萄糖标准液0.5、2.0 mL蒸馏水、0.5 mL果胶酶样液，放入50℃恒温水浴中反应50 min后，再加入2.5 mL DNS，沸水浴5 min后定容至10 mL，以标准空白调零，在480 nm～580 nm的波长范围内扫描。

1.3.4 吸附树脂的预处理［7］

将大孔吸附树脂用蒸馏水清洗多次，用2%NaOH浸泡24 h，之后用蒸馏水清洗至中性，再用5%HCl浸泡24 h，之后用蒸馏水清洗至中性，用2倍以上体积蒸馏水浸泡备用。

1.3.5 南果梨果胶酶吸附率计算

吸附率计算公式：

式中：A0为吸附前果胶酶溶液在520 nm处的吸光度值；A1为吸附后果胶酶溶液在520 nm处的吸光度值。

1.3.6 南果梨中果胶酶的静态吸附实验

1.3.6.1 吸附浓度的选择

取15份X-5树脂，每份（3.00±0.03）g，置于三角瓶中，分别在其中加入15 mL浓度为20%、40%、60%、80%的果胶酶液及原粗酶液，在50℃的恒温振荡箱中振荡0.5 h，每一吸附浓度各设3次重复，测定上清液在520 nm下的吸光度值，计算静态吸附率。

1.3.6.2 料液比的选择

固定其他条件，改变果胶酶液的体积分别为10、15、20、25、30 mL进行实验，测定上清液在520 nm下的吸光度值，计算静态吸附率。

1.3.6.3 吸附时间的选择

固定其他条件，改变吸附时间分别为10、25、40、55、70 min进行实验，测定上清液在520 nm下的吸光度值，计算静态吸附率。

1.3.6.4 吸附温度的选择

固定其他条件，改变吸附温度分别为30、40、50、60、70℃进行实验，测定上清液在520 nm下的吸光度值，计算静态吸附率。

1.3.7 静态吸附实验的正交试验

通过以上单因素实验结果确定各因素最佳条件，设计正交实验，并通过正交实验确定最佳吸附条件。

2 结果与分析

2.1 果胶酶最大吸收波长的确定

果胶酶最大吸收波长的确定见图1。

图1 果胶酶最大吸收波长Fig.1 The determination of the maximum absorption wavelength of pectinase

由图1可以看出，在480 nm～580 nm的波长范围内，吸光度值先升高后下降，在520 nm处吸光度值最大，故果胶酶的最大吸收波长是520 nm。

2.2 南果梨果胶酶的静态吸附单因素实验

2.2.1 酶浓度的确定

酶浓度确定实验结果见表1。

表1 酶浓度的确定Table 1 The determination of pectinase concentration on adsorption

由表1可知，随着酶液浓度的增大，吸附率先升高后下降，当酶液浓度为40%时，吸附率达到最大值，所以吸附效果最好，故选择酶液浓度为40%。

2.2.2 料液比的确定

料液比确定实验结果见表2。

由表2可知，在料液比为3∶15（g/mL）时吸附率达到最大，吸附效果最好，故料液比选择3∶15（g/mL）。

2.2.3 吸附时间的确定

吸附时间确定实验结果见表3。

表2 料液比的确定Table 2 The determination of solid-liquid ratio on adsorption

表3 吸附时间的确定Table 3 The determination of adsorption time on adsorption

由表3可知，随着时间的延长，吸附率先上升后下降，在吸附时间为25 min时达到最大吸附率，故最佳吸附时间选择25 min。

2.2.4 吸附温度的确定

吸附温度确定实验结果见表4。

表4 吸附温度的确定Table 4 The determination of adsorption temperature on adsorption

由表4可知，不同温度对树脂的吸附量影响是不同的，在60℃时，树脂对果胶酶的吸附量最大。因此应选择60℃作为最佳吸附温度。温度高于60℃，果胶酶的吸附率下降，可能是由于温度高导致吸附剂吸附性能的下降，或者是酶活力部分丧失。

2.2.5 南果梨果胶酶的静态吸附正交实验

为确定最优工艺参数，在单因素试验基础上进行四因素三水平的正交试验，以确定最佳条件，选用因素及水平见表5，正交试验结果见表6。

由表6可知，通过对吸附率的直观分析，确定出各因素影响大小的主次顺序为：C＞A＞B＞D（吸附时间＞酶浓度＞料液比＞吸附温度），最佳提取工艺为A1B1C1D2，即吸附时间为20 min、酶浓度为20%、料液比为3∶13（g/mL）、吸附温度为60℃。

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

表6 静态正交试验设计及数据处理Table 6 Static state orthogonal test design and data processing

将表6中吸附率最大组合A1B1C1D1和A1B1C1D2进行重复验证实验，吸附率分别为26.40%、26.70%。因此，在最佳吸附条件下，南国梨果胶酶的吸附率为26.70%。

由表7可知，ABCD 4个因素影响都极显著，但吸附时间（C）是影响果胶酶吸附率的最主要因素，其他三因素影响力依次为酶浓度、料液比、吸附温度。

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

3 结论

研究了X-5树脂对南果梨果胶酶的吸附性能，经紫外可见分光光度计扫描得南果梨果胶酶最大吸收波长为520 nm。在静态试验中，X-5树脂对南果梨果胶酶吸附率影响因素的主次顺序为：吸附时间＞酶浓度＞料液比＞吸附温度，即最佳吸附条件为：吸附时间为20 min、酶浓度为20%、料液比为3∶13（g/mL）、吸附温度为60℃，此时的吸附率为26.70%。

［1］宣景宏，王春福，卢野.南果梨无公害生产技术［J］.北方果树，2002（6）：33-34

［2］魏宝东，马岩松，纪淑娟，等.1-MCP对南果梨常温货架保鲜效果的影响［J］.保鲜与加工，2008（1）：12

［3］李凤.鞍山农村名特优资源与产品［M］.沈阳：辽宁科学技术出版社，1991

［4］辛广.真空浸钙对南果梨采后生理变化的影响［J］.鞍山师范学院学报，2001，3（3）：13-15

［5］汤鸣强，谢必峰，吴松刚.复合酶制剂中果胶酶不同组分的分离纯化及其酶学性质研究［C］.2004年全国生物技术学术研讨会论文集.2004

［6］曹建康，姜微波.果蔬采后生理生化实验指导［M］.北京：中国轻工业出版社，2007：87-90

［7］王瑞芳，陈姗姗，仇农学.S-8大孔吸附树脂固定果胶酶条件的优化研究［J］.中国食品添加剂，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（汉），讲师，硕士，研究方向：食品营养与安全。