一种去除椰纤果中过氧化氢的方法转让专利
申请号 : CN201410535843.1
文献号 : CN104256221B
文献日 : 2016-05-25
发明人 : 向东 , 钟春燕
申请人 : 海南椰国食品有限公司 , 海南大学
摘要 :
本发明属于食品加工技术领域,公开了一种去除椰纤果中过氧化氢的方法。本发明提供的方法包括:取椰纤果、水、具有过氧化氢酶活性的蛋白质,经混合、酶解后,加入碱,发生分解反应后,水洗。本发明提供的去除椰纤果中过氧化氢的方法显著节约了碱的用量、水的用量,大大减少了废水的排放量,并且本发明提供的方法操作简单,所需时间短,更有利于椰纤果行业的发展。
权利要求 :
1.一种去除椰纤果中过氧化氢的方法,其特征在于,包括:取椰纤果、水、具有过氧化氢酶活性的蛋白质,经混合、酶解后,加入碱,发生分解反应后,水洗。
2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述碱的用量以所述分解反应的反应体系中所述碱的浓度达0.05mol/L~0.25mol/L为准。
3.根据权利要求1或2所述的方法,其特征在于,所述分解反应的时间t根据如下公式计算获得:其中,所述 为所述分解反应t时刻椰纤果中H2O2浓度的负0.4次方,为椰纤果中H2O2浓度反应初始浓度的负0.4次方;
所述[NaOH]0.3553为所述分解反应的反应体系中所述碱的浓度的0.3553次方。
4.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,以g/U计,所述椰纤果的质量与所述具有过氧化氢酶活性的蛋白质的酶活力之比为1:30~400。
5.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述酶解的pH值为pH6.0~pH7.5。
6.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述酶解的温度为25℃~45℃。
7.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述酶解的时间为5min~15min。
8.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述椰纤果与水的重量比为1:0.5~2。
9.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述碱为无机碱。
10.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述分解反应的温度为35℃~100℃。
说明书 :
一种去除椰纤果中过氧化氢的方法
技术领域
[0001] 本发明属于食品加工技术领域,特别涉及一种去除椰纤果中过氧化氢的方法。
背景技术
[0002] 椰纤果是经椰子水发酵制作而成的一种白色或乳白色凝胶状物质,其主要成分为细菌纤维素,它是通过加入木醋杆菌发酵而成的纤维束,这种纤维束是由D-葡萄糖以β-1.4糖苷键相联而成,分子不分支。椰纤果通常采用浅盘发酵,发酵成品成白色凝胶膜状。通过切割,可以获得不同尺寸的果粒,可作为食品基料广泛用于杂果罐头、果冻、饮料、珍珠奶茶等食品中。或者切割成不同形状的片状材料,作为生物材料载体,通过浸渍药物,可作为化妆品面膜或医用辅料。
[0003] 随着市场的需求加大,椰纤果生产企业也逐年增加;椰纤果产业的快速发展,使整个行业内的企业呈现发展过程中的参差不齐,这种现象导致了椰纤果产品质量问题不断暴露,如微生物超标、超量超范围使用添加剂等一些问题。行业的发展急切需要将椰纤果的生产纳入市场准入的范围,以期规范行业行为,提升产品质量,让椰纤果产业健康稳步发展。
[0004] 椰纤果由椰子水发酵获得,新收获的椰纤果素果由于含有较多的微生物菌体、有机质等,极易腐败变质和变色,目前通常的处理方法是使用过氧化氢作为杀菌剂和护色剂来防止椰纤果变质。在椰纤果加工过程中,过氧化氢的用量通常为有效浓度1%左右,约为11.15mg/mL,以达到杀菌、漂白的效果。虽然过氧化氢是我国卫生部许可使用的消毒剂,可以广泛应用于新鲜水果瓜菜的消毒和保鲜,但对其残留有严格的规定。目前,尽管椰纤果食品基料通常具有高温处理等工艺,但过氧化氢仍然有一定残留,工艺处理不当则过氧化氢残留极易超标。
[0005] 通常采用热水或热碱液处理的方式去除椰纤果果粒中残留的过氧化氢,单独使用热水处理时,需要大量的水,所以现在大多数工艺选择热碱处理除去椰纤果中残留的过氧化氢。采用热碱液处理椰纤果中过氧化氢除了可以节约水资源外,还可以除去椰纤果发酵过程中存在的一些酸性、以及微生物菌体等杂质、异味等。
[0006] 研究发现,过氧化氢的有效分解的过程就是电离出具有较强氧化作用的HO2-,然后离解出的HO2-会进一步与过氧化氢反应生成氧气,进而分解过氧化氢,反应如下所示:
[0007]
[0008] H2O2+HO2-→O2+OH-+H2O
[0009] 由此可见,增加OH-浓度有利于HO2-离子的形成,加速过氧化氢的分解。在传统工业椰果处理中用碱量为2%~4%的NaOH,即NaOH碱和椰果质量比为2~4:100,碱浓度约为0.5~1mol/L,碱液需要量大。除此之外,在碱处理椰纤果中过氧化氢之后,采用水冲洗以去除椰纤果中的碱以达到食用安全要求。所以,整个过程碱、水的用量还是很大,排放大量的废水,很容易对环境造成污染。所以,还需要新的去除椰纤果中过氧化氢的方法。
发明内容
[0010] 本发明的发明目的在于提供一种去除椰纤果中过氧化氢的方法。本发明提供的去除椰纤果中过氧化氢的方法显著节约了碱的用量、水的用量,大大减少了废水的排放量,并且本发明提供的方法操作简单,所需时间短,更有利于椰纤果行业的发展。
[0011] 为了实现本发明的发明目的,本发明采用如下的技术方案:
[0012] 本发明提供了一种去除椰纤果中过氧化氢的方法,包括:
[0013] 取椰纤果、水、具有过氧化氢酶活性的蛋白质,经混合、酶解后,加入碱,发生分解反应后,水洗。
[0014] 本发明中的具有过氧化氢酶活性的蛋白质是指是具有催化过氧化氢分解成氧和水的蛋白质,例如过氧化氢酶、或者其他具有过氧化氢酶活性的蛋白质。在本发明的一些实施例中,具有过氧化氢酶活性的蛋白质具体为过氧化氢酶。
[0015] 本发明提供的去除椰纤果中过氧化氢的方法中的酶解为利用具有过氧化氢酶活性的蛋白质催化过氧化氢分解为氧和水。加入碱后发生分解反应是指,利用碱,催化剩余的过氧化氢分解为氧和水。
[0016] 尽管,采用酶法理论上是可以去除椰纤果中的过氧化氢的,但酶反应速率随着底物浓度的下降而降低。经过研究过氧化氢酶降解椰纤果中的过氧化氢酶促动力学,发现其反应速率有如下关系:
[0017]
[0018] [s]—底物浓度,mg/g
[0019] v—反应速率,mg/g·min
[0020] 按上述公式可知,当底物浓度低于10μg/g(0.01mg/g),其反应速率小于0.1μg/g·min,反应速率大幅减小。本发明实施例2中发现,当过氧化氢起始浓度为11.15mg/mL(浓度约为1%)时,反应时间到11min左右时,其反应速率急剧降低,也就是在过氧化氢浓度较低的情况下,需要长时间反应才能除去椰纤果中过氧化氢,对照组1证实了这一点,发现过氧化氢的浓度变化随时间的增加而减少,随着时间的延长,过氧化氢浓度变化缓慢,酶解反应1h之后,椰纤果中的过氧化氢的浓度依然很高,这是因为随着反应时间的延长,底物浓度越来越小,其反应速率逐步降低。并且,本发明还发现,单独使用酶法处理无法去除发酵收获的椰纤果果片中的酸性、微生物菌体等杂质、也无法除去异味。本发明发现在酶解之后,再联合碱处理,可以除去低浓度的过氧化氢、椰纤果中残留的酸性、微生物菌体等杂质、也可以除去异味。实验证实,采用本发明提供的方法处理椰纤果中过氧化氢时,酶解分解了椰纤果中大量的过氧化氢,之后再采用碱处理,使过氧化氢浓度符合要求,节约了碱的用量,进而节约了水的用量,且操作简单、所需时间短,更有利于椰纤果行业的发展。
[0021] 优选地,本发明提供的方法中,碱的用量以分解反应反应体系中碱的浓度达0.05mol/L~0.25mol/L为准。
[0022] 优选地,本发明提供的方法中,分解反应的时间t根据如下公式计算获得:
[0023]
[0024] 其中, 为所述分解反应t时刻H2O2的浓度的负0.4次方, 为反应初始浓度的负0.4次方;
[0025] [NaOH]0.3553为分解反应的反应体系中所述碱的浓度的0.3553次方;
[0026] H2O2浓度的单位为μg/g。
[0027] 根据国家行业标准,椰纤果中的H2O2的浓度应该小于7μg/g,同时,鉴于在水洗过程中,可以除去部分过氧化氢,所以,为了进一步缩短时间,如果采用水的质量和椰纤果的质量比大于1:1时,此处分解反应结束时H2O2的浓度为小于14μg/g。在实际应用过程中,可根据实际情况,进行调整。
[0028] 本发明发现了用碱处理椰纤果中过氧化氢的动力学方程,该动力学方程为如下公式:
[0029]
[0030] 其中, 为过氧化氢随时间变化的微分, 为碱初始浓度的0.3553次方,[H2O2]1.4为过氧化氢浓度的1.4次方。在碱浓度范围处于0.01mol/L~0.5mol/L之间时,OH-在反应过程中起到催化作用,浓度不发生变化,但随着反应体系OH-浓度的的增大,反应加快。
[0031] 在采用本发明提供的酶解处理椰纤果中过氧化氢之后,通过测定反应体系中剩余的过氧化氢浓度,可以根据实际时间需求,计算加入碱的量;或者根据加入碱的量,计算反应的时间。本发明发现,当分解反应的反应体系中碱的浓度达0.05mol/L~0.25mol/L时,即能够节约碱的用量,又能够缩短过氧化氢分解时间,所以以此来计算碱处理的时间。
[0032] 优选地,本发明提供的方法中,以g/U计,椰纤果的质量与具有过氧化氢酶活性的蛋白质的酶活力之比为1:30~400。在本发明的一些实施例中,以g/U计,椰纤果的质量与具有过氧化氢酶活性的蛋白质的酶活力之比为1:33.6~224。在本发明的另外一些实施例中,本发明提供的方法中,g/U计,椰纤果的质量与具有过氧化氢酶活性的蛋白质的酶活力之比为1:56。
[0033] 本发明定义每分钟分解1μmol的过氧化氢所需的酶量为1个国际酶活单位(U)。
[0034] 优选地,本发明提供的方法中,酶解的pH值为pH6.0~pH7.5。在本发明的一些实施例中,酶解的pH值为pH7.4。
[0035] 优选地,本发明提供的方法中,酶解的温度为25℃~45℃。更优选地,酶解的温度为32℃~40℃。在本发明的一些实施例中,酶解的温度为37℃。
[0036] 优选地,本发明提供的方法中,酶解的时间为5min~15min。在本发明的一些实施例中,酶解的时间为9min。
[0037] 优选地,本发明提供的方法中,椰纤果与水的重量比为1:0.5~2。在本发明的另外一些实施例中,椰纤果与水的重量比为1:1。
[0038] 优选地,本发明提供的方法中的碱为无机碱。更为优选地,本发明提供的方法中,碱为氢氧化钠和/或氢氧化钾。
[0039] 优选地,本发明提供的方法中,分解反应的温度为30℃~100℃。在本发明的一些实施例中,分解反应的温度为90℃。
[0040] 优选地,本发明提供的方法中,水洗所用水的质量为椰纤果质量的1~2倍。
[0041] 在本发明的一些实施例中,本发明提供的方法中,分解反应之后、水洗之前,还包括加入酸调pH的步骤。在本发明的另外一些实施例中,加入酸调pH值的步骤中,加入酸的量以调节pH至6.8~7.2为准。
[0042] 本发明提供了一种去除椰纤果中过氧化氢的方法。该方法包括:取椰纤果、水、具有过氧化氢酶活性的蛋白质,经混合、酶解后,加入碱,发生分解反应后,水洗。实验结果发现,本发明提供的方法中,先采用过氧化氢酶处理椰纤果中高浓度的过氧化氢,再用碱处理残留的过氧化氢,显著节约了碱的用量、水的用量,与对照组相比,差异极其显著,P<0.01,减少了废水的排放量。同时,本发明提供的方法操作简单,所需时间短,并且可以根据实际情况来确定加入碱的量或者反应的时间。本发明提供的方法整个过程可操控性强、所得椰纤果中过氧化氢含量符合国家规定,更有利于椰纤果行业的发展。
附图说明
[0043] 图1示实施例1中标准系列的过氧化氢浓度对吸光度绘制所得标准曲线;
[0044] 图2示实施例1中椰纤果中不同过氧化氢用量时过氧化氢浓度随时间的变化情况;其中 代表300μg/g的过氧化氢溶液;○代表1500μg/g的过氧化氢溶液;△代表3000μg/g的过氧化氢溶液;■代表6000μg/g的过氧化氢溶液;◆代表9000μg/g的过氧化氢溶液;
[0045] 图3示实施例1中ln[H2O2]与反应时间关系;其中,◆代表过氧化氢浓度为9000μg/g;■代表过氧化氢浓度为6000μg/g;△代表过氧化氢浓度为1500μg/g;
[0046] 图4示实施例1中1/[H2O2]与反应时间关系;其中,◆代表过氧化氢浓度为9000μg/g;■代表过氧化氢浓度为6000μg/g;△代表过氧化氢浓度为1500μg/g;
[0047] 图5示实施例1中半衰期法求级数所得曲线;
[0048] 图6示实施例1中不同NaOH浓度条件下1/[H2O2]0.4与时间t的关系;其中,直线1代表NaOH的浓度为0mol/L、直线2代表NaOH的浓度为0.001mol/L,直线3代表NaOH的浓度为0.01mol/L,直线4代表NaOH的浓度为0.1mol/L;
[0049] 图7示实施例1中-lgk与-lg[NaOH]关系曲线;
[0050] 图8示实施例2中钼酸铵法测量过氧化氢所得标准曲线;
[0051] 图9示实施例2中钛试剂法测量过氧化氢所得标准曲线;
[0052] 图10示实施例2中酶解温度与吸光度的关系;
[0053] 图11示实施例2中酶解pH与吸光度的关系;
[0054] 图12示实施例2中酶解时间与吸光度的关系;
[0055] 图13示实施例2中酶浓度与吸光度的关系。
具体实施方式
[0056] 本发明公开了一种去除椰纤果中过氧化氢的方法。本领域技术人员可以参考本文内容,实施该方法,特别需要指出的是,所有类似的替换和改动对本领域技术人员来说是显而易见的,它们都被视为包括在本发明内。本发明的方法及应用已经通过较佳的实施例进行了描述,相关人员明显能在不脱离本发明内容、精神和范围内对本文制备方法和应用进行改动或适当变更与组合,来实现和应用本发明技术。
[0057] 本发明提供的一种去除椰纤果中过氧化氢的方法中所用到的试剂和原料均可由市场购得。
[0058] 为了使本技术领域的技术人员能够更好地理解本发明的技术方案,下面结合实施例,进一步阐述本发明:
[0059] 实施例1 碱法处理椰纤果中过氧化氢的动力学研究
[0060] 实验样品:
[0061] 椰纤果为海南椰国食品有限公司生产的商品椰纤果,经检验含有的过氧化氢含量可计为零,而本实施例的目的是用碱性法去除椰纤果中过氧化氢的含量,得出最合适的反应动力学方程,便于以后的研究,所以购置的椰纤果在过氧化氢溶液中的浸泡(6小时),让椰纤果完全吸收。
[0062] 实验试剂:
[0063] 高锰酸钾标准溶液:按照GB/T 601规定的方法配制和标定,[C(1/5KMnO4)=0.100mol/L]。
[0064] 30%双氧水(过氧化氢):生产厂家为诚壹明化工有限公司。
[0065] 硫酸氧钛:分析纯,生产厂家为欧泰华化工有限公司。
[0066] 钛试剂:取1g硫酸氧钛于5mL硫酸中,倒入80mL水中,放至室温后用水定容到100mL。
[0067] 磷酸盐缓冲液:pH7.4,浓度60mmol/L的磷酸盐缓冲液。
[0068] 浓硫酸:分析纯,生产厂家为淮安;执行质量标准:GB/T337.1-02;浓度大于或等于98%。
[0069] 去离子水:GB/T6682规定三级水,实验室自制。
[0070] 实验仪器:
[0071] 电子分光光度计:722型,波长范围:320-1000nm光谱带宽:4nm杂散光:≤0.5%(在360nm处)波长准确度:优于±2nm透射比准确度:≤±1nmT恒温水浴锅:HH-2,电源:220V
50-60HZ,工作容积300×180×9℃m。
50-60HZ,工作容积300×180×9℃m。
[0072] 实验方法:
[0073] 以标准系列的过氧化氢浓度对吸光度绘制标准曲线:
[0074] (1)过氧化氢标准储备液:吸取30%双氧水(H2O2)溶液1mL于100mL容量瓶中,加水至刻度,混匀。
[0075] 吸取20mL上述溶液于250mL锥形瓶中,加入10%稀硫酸25mL,用高锰酸钾标准溶液[C(1/5KMnO4)=0.100mol/L]滴定至微红色。
[0076] 过氧化氢标准储备液的浓度按式①进行计算:
[0077] X=17.01×C×V/20.00 ①
[0078] 式中:
[0079] X——过氧化氢标准储备液浓度,单位为毫克每毫升(mg/mL);
[0080] V——滴定所用高锰酸钾标准溶液[c(1/5KMnO4)=0.100mol/L]的体积,单位为毫升(mL);
[0081] C——高锰酸钾[C(1/5KMnO4)=0.100mol/L]标准溶液的浓度,单位为摩尔每升(mol/L);
[0082] 测得V=9.6mL所以x=0.81648mg/mL=816.48μg/mL
[0083] (2)过氧化氢标准使用液:根据步骤(1)的标定结果将过氧化氢标准储备液稀释成20μg/mL。
[0084] (3)标准曲线的绘制:
[0085] 吸取0.00mL、0.25mL、0.50mL、1.00mL、2.50mL、5.00mL、7.50mL、10.0mL过氧化氢标准使用液(相当于0μg、5μg、10μg、20μg、50μg、100μg、150μg、200μg过氧化氢),分别置于25mL带塞比色管中。各加入钛溶液5.0mL,用磷酸盐缓冲液定容至25mL刻度线,摇匀,放置10min。用比色皿,以空白管调节零点,于波长430nm处测吸光度。以标准系列的过氧化氢浓度(μg/mL)对吸光度绘制标准曲线。所得标准曲线见图1。
[0086] 结果表明,采用本方法,过氧化氢浓度与吸光度成良好的线性关系,线性相关系数达0.9975,线性相关方程如下:
[0087] y=0.0868x+0.1 ②
[0088] 式中:
[0089] y—吸光度
[0090] x—标准使用液中过氧化氢的含量
[0091] 通过方程②,可计算出试验样品中过氧化氢的含量。
[0092] 椰纤果中过氧化氢在碱性条件下的分解:
[0093] 分别配制好不同浓度的过氧化氢溶液各300mL,各加入椰纤果浸泡六小时,让椰纤果完全吸收该浓度的过氧化氢,使最终的椰纤果中的过氧化氢浓度分别为300μg/g、1500μg/g、3000μg/g、6000μg/g、9000μg/g,放入水浴锅90℃条件下,固定NaOH的浓度为0.1mol/L,分别测量不同时间段椰纤果中过氧化氢的含量。在碱性条件下,研究过氧化氢的分解反应速率及反应动力学方程。
[0094] 统计检测结果,根据实验数据做C-t图,见图2,其中 代表300μg/g的过氧化氢溶液;○代表1500μg/g的过氧化氢溶液;△代表3000μg/g的过氧化氢溶液;■代表6000μg/g的过氧化氢溶液;◆代表9000μg/g的过氧化氢溶液。
[0095] 有研究表明,碱性条件下的过氧化氢在作为漂白剂使用时具有较高的效率和白度稳定性,然而根据过氧化氢分解电离方程式:
[0096]
[0097]
[0098] 2HO2-→O2+OH- ⑤
[0099] H2O2→1/2O2+H2O ⑥
[0100] OH-的存在,使平衡③向正方向移动,发生分解反应,从图2中可知,椰纤果中的过氧化氢在碱性溶液中会发生快速分解,随着时间的延长,溶液中过氧化氢的含量逐渐减少,而这一趋势与椰纤果中的过氧化氢浓度有关,过氧化氢浓度较大时,其分解速率较快;随着过氧化氢含量的减少,降解速率逐渐减小(各条曲线逐渐平坦)。这表明,在碱性条件下,过氧化氢的分解反应速率与其自身浓度有关。
[0101] 根据反应动力学的基本原理,碱性条件下,过氧化氢分解反应速率方程可写表示为:
[0102] r=-d[H2O2]/dt=k1[H2O2]n[NaOH]a ⑦
[0103] 由反应速率方程式⑦可知,过氧化氢在碱性溶液中的分解速率主要与过氧化氢的浓度有关,而OH-则起到催化剂的作用,因此有人也称这一分解反应叫做碱催化下的过氧化氢的分解。催化剂的特点就反应前后的浓度不发生变化,只改变反应速率,因此,假设一定的碱浓度下,反应中[OH-]不发生变化,为初始浓度[OH-]0,令k=k1[NaOH]a,则速率方程⑦可简化为:
[0104] r=-d[H2O2]/dt=k[H2O2]n ⑧
[0105] 由图2可以看出,分解速率r与过氧化氢的浓度有关,确定此反应速率方程式的关键是求出反应级数n,因此,首先采用动力学分析方法中求级数常用的积分法来确定反应级数,若以ln[H2O2]对时间t作图呈直线关系,则该反应为一级反应,反应级数n=1;若以1/[H2O2]对时间t作图呈直线关系,则该反应为二级反应,反应级数n=2。
[0106] 根据实验数据,作ln[H2O2]-t、1/[H2O2]-t图,分别如图3、图4所示,其中◆代表过氧化氢浓度为9000μg/g;■代表过氧化氢浓度为6000μg/g;△代表过氧化氢浓度为1500μg/g。
[0107] 由图3、图4可以看出ln[H2O2]-t、1/[H2O2]-t并非为明显的直线关系,特别是在较低的1500μg/g浓度下。因此,采用积分法较难判断反应级数n应取什么值,为了确定反应级数,将其作为计算动力学的基础,再用半衰期法进一步分析。
[0108] 根据半衰期法,若已知不同起始浓度CAO、C‘AO及其相应半衰期t1/2、t′1/2,便可以通过公式⑨,用两组数据来求出反应级数n。
[0109] t1/2/t′1/2=(C'A0/CA0)n-1 ⑨
[0110] 对于n级反应,若符合dcA/dt=kcnA,则应满足下式:
[0111] ⑩
[0112] 但当实验数据较多时,通常不通过计算,而是采用作图法,即以lgt1/2对lgCAO作图,得直线,若斜率为m,则n=1-m。作图法相对于用两组CAO-t1/2数据进行比较计算得到的结果更为可靠,因此,采用作图法,首先从c-t图中,求出相应的半衰期t1/2,结果如表1所示,再作lg t1/2-lgCAO图,如图5所示。
[0113] 表1 半衰期法求反应级数
[0114]H2O2初始浓度CAO,μg/g t1/2,min lgCAO lgt1/2
300 26 2.48 1.415
1500 12 3.18 1.079
3000 10 3.48 1
6000 8 3.78 0.903
9000 6 3.98 0.788
300 26 2.48 1.415
1500 12 3.18 1.079
3000 10 3.48 1
6000 8 3.78 0.903
9000 6 3.98 0.788
[0115] 从图5中,可以得出结果表明,lgt1/2、lgCAO良好的线性关系,线性相关系数达0.9877,线性相关方程如下:
[0116] y=-0.406x+2.41
[0117] 根据式 可得到m,反应级数n=1-m=1-(-0.406)=1.406≈1.4,可认为该反应为介于1级和2级反应之间。
[0118] 根据式⑩及式 ,可知:
[0119]
[0120] 将n=1.406带入式 ,解得:k=0.206
[0121] 因此,在本实验条件下,NaOH浓度为0.1mol/L时,k=0.206,反应速率方程(公式⑧)可改写为:
[0122] r=-d[H2O2]/dt=0.206[H2O2]1.4
[0123] 其中,d[H2O2]/dt为过氧化氢的浓度随时间变化的微分,[H2O2]为椰纤果中过氧化氢的浓度,单位为μg/g。
[0124] 氢氧化钠浓度对反应的影响:
[0125] 上述的讨论是在氢氧化钠浓度不变的情况下进行,公式 是在一定的碱浓度时过氧化氢的分解速率与其初始浓度的关系。为探讨氢氧化钠对过氧化氢的影响,在此选取特定的过氧化氢浓度,分析k值的变化规律。
[0126] 当已知用碱量,过氧化氢的分解速率与过氧化氢的浓度的1.4次方成正比(无其他影响因素情况)。由动力学推导可知,n级动力学反应的特征是 呈直线关系,由于在氢氧化钠浓度为0.1mol/L的条件下,过氧化氢分解反应为1.4级反应,作1/[H2O2]0.4-t图,如图6所示。图6中直线1代表NaOH的浓度为0mol/L、直线2代表NaOH的浓度为0.001mol/L,直线3代表NaOH的浓度为0.01mol/L,直线4代表NaOH的浓度为0.1mol/L。由图知,在NaOH浓度较小时,斜率的变化不是很明显。通过图中NaOH浓度为0.001mol/L和0.01mol/L两组数据的斜率对比可以看出:在反应的起始阶段,二者的反应速率区别并不大,随着反应的进行,NaOH浓度较大(0.01mol/L)的一组数据反应速率逐渐加快,当NaOH浓度继续增大,至0.1mol/L时,与前几个NaOH浓度下的斜率相比,速率快速的增加。各直线斜率k见表2所示。
[0127] 表2 不同NaOH浓度时的k值
[0128]NaOH,mol/L k -lgk 相关系数,R2
0 0.0002 3.69897 0.7332
0.0010 0.0026 2.585027 0.9017
0.0100 0.0066 2.180456 0.9843
0 0.0002 3.69897 0.7332
0.0010 0.0026 2.585027 0.9017
0.0100 0.0066 2.180456 0.9843
[0129]0.1000 0.0408 1.38934 0.8363
[0130] 由表2中数据可以看出,k并不随NaOH浓度增加呈直线变化,而是随浓度的增大,k的增加速度加快,以-lgk对-lg[NaOH]作图,如图7所示。
[0131] 由图7得,-lgk、-lg[NaOH]成良好的线性关系,线性相关系数达0.9441,线性相关方程如下:
[0132] -lgk=0.3553×(-lg[NaOH])+1.3086
[0133] 整理公式得
[0134] k=0.04913×[NaOH]0.3553
[0135] 由公式 可知,[NaOH]与反应速率k呈指数关系,随着[NaOH]的增大,过氧化氢的分解快速增加,这也与实现现象相符合,将公式 代入公式⑧中,可以得到碱性条件下,过氧化氢分解反应速率方程:
[0136]
[0137] 其中,[NaOH]0为氢氧化钠初始浓度,单位为mol/L, 可以看作是过氧化氢在碱性条件下的分解反应速率常数。[H2O2]为椰纤果中过氧化氢的浓度,单位为μg/g,本反应介于一级反应和二级反应之间。
[0138] 综上所述,过氧化氢在碱性条件下分解时,碱起到催化剂的作用,其反应的动力学方程可写作:
[0139]
[0140] 其中,[NaOH]0为氢氧化钠初始浓度,单位为mol/L;[H2O2]为椰纤果中过氧化氢的浓度,单位为μg/g。本反应中,NaOH在反应过程中起到催化作用,在反应过程中浓度不发生变化,随着反应体系NaOH浓度的增大,此时的溶液的活度系数等会发生显著变化,反应加快。
[0141] 本实施例采用碱法去除过氧化氢残留,并研究碱法处理的反应动力学,为今后工业化处理椰纤果提供参考依据,如在已知椰纤果原料的量的情况下,计算所需的碱用量,而不造成浪费,或者已知碱浓度的情况下,预测降解过氧化氢所需要的时间等,尽量减少热处理时间,这对于椰纤果行业中的节能减排具有重要的意义。
[0142] 实施例2 用过氧化氢酶酶解过氧化氢
[0143] 实验试剂:
[0144] 过氧化氢酶使用液:含1%过氧化氢酶液。
[0145] pH7.4,浓度60mmol/L的磷酸盐缓冲液。
[0146] 32.4mmol/L钼酸铵:称取(NH4)6Mo7·4H2O 40.041克溶解于蒸馏水中并加至1L。
[0147] 0.1mol/L高锰酸钾标准溶液:称取3.3g高锰酸钾,加1000mL水,煮沸15min,加塞静置2d以上,用垂融漏斗过滤,置于具玻璃塞的棕色瓶中密封保存。
[0148] 钛溶液:称取二氧化钛(TiO2)1.0g于250mL三角烧瓶中,加硫酸铵4.0g。
[0149] 1.0mol/L硫酸:量取30mL硫酸,缓缓注入适量水中,冷却至室温后用水稀释至1000mL。
[0150] 标定30%过氧化氢的浓度:
[0151] 吸取过氧化氢(30%)1.0mL用水稀释至100mL。准确吸取20mL此稀释液于150mL三角烧瓶中,加2.0mol/L硫酸25mL,用0.1mo l/L的高锰酸钾标准溶液滴定至溶液呈微红色。保持30s不褪色。同时做空白试验。实验结果见表3。
[0152] 表3 KMnO4滴定过氧化氢的实验结果
[0153]组别 始示数 末示数 差值
KMnO4滴定示数1 0mL 36.7mL 36.7mL
KMnO4滴定示数2 0mL 36.7mL 36.7mL
KMnO4滴定示数3 10.2mL 46.7mL 36.4mL
空白实验 20.0mL 20.1mL 0.1mL
KMnO4滴定示数1 0mL 36.7mL 36.7mL
KMnO4滴定示数2 0mL 36.7mL 36.7mL
KMnO4滴定示数3 10.2mL 46.7mL 36.4mL
空白实验 20.0mL 20.1mL 0.1mL
[0154] 取其平均值为36.6,30%过氧化氢的浓度按下式计算:
[0155] C=(n×v×17.01)/20
[0156] 式中:
[0157] C--过氧化氢标准贮备液浓度,mg/mL
[0158] n--高锰酸钾标准溶液浓度,mol/L
[0159] v--高锰酸钾标准溶液用量,mL
[0160] 17.01--过氧化氢的克当量,g
[0161] 带入式 算出:
[0162] c=310.4325mg/mL=9.13mol/mL
[0163] 基质液的制备:
[0164] 取30%过氧化氢以pH7.4的磷酸缓冲液稀释,使其最后浓度为每毫升磷酸缓冲液含65μmol过氧化氢,即浓度为c=65μmol/mL。
[0165] 钼酸铵法测量过氧化氢的标准曲线绘制:
[0166] 取7支试管做好标记,在7支试管中分别加入含65μmol/mL的H2O2过氧化氢基质液0.00mL,0.50mL,1.0mL,2.0mL,3.0mL,4.0mL,5.0mL,依次将磷酸盐缓冲液分别补足至9mL,混合水浴1分钟后在每支试管加钼酸铵溶液1.0mL,静止5分钟后,在405nm处,用1cm比色皿比色测量A值。根据检测结果,以根据实验结果,以各管的A值为纵坐标,各管过氧化氢浓度为横坐标,绘制标准曲线,见图8。从图可知,该标准曲线线型良好,相关系数为0.9914,直线回归方程为:
[0167] y=0.347x+0.0102
[0168] 钛试剂法测定过氧化氢标准曲线的绘制:
[0169] 测定灵敏度及吸光度的稳定性,选择显色剂中钛溶液加入量为5.0mL为宜,当过氧化氢含量在25.0~500.0μg范围内,与ΔA成良好的线性关系。而65μmol/mL太大,所以应配制更小浓度的过氧化氢溶液,经过计算可以配成100μg/mL(2.94μmol/mL)的过氧化氢溶液:取65μmol/mL的过氧化氢溶液4.52mL加入100mL的容量瓶中,加磷酸盐缓冲液定容。
[0170] 取7支25mL试管,做好标记,在7支试管中分别加入H2O2(100μg/mL)基质液0.00mL,0.25mL,0.5mL,1.0mL,3.0mL,5.0mL,7.0mL,(分别相当于过氧化氢0.00μg,25.0μg,50.0μg,
100.0μg,300.0μg,500.0μg,700.0μg)依次加入1mL硫酸进入各个试管中终止反应,加入5mL钛试剂,然后加磷酸盐缓冲液至25mL刻度线。于室温下静置30min后,在410nm处,用1cm比色皿比色测量A值。根据实验结果,以各管的A值为纵坐标,各管过氧化氢含量为横坐标,绘制标准曲线,见图9。图9表明,其标准曲线线型良好,相关系数为0.9963,直线回归方程为:
100.0μg,300.0μg,500.0μg,700.0μg)依次加入1mL硫酸进入各个试管中终止反应,加入5mL钛试剂,然后加磷酸盐缓冲液至25mL刻度线。于室温下静置30min后,在410nm处,用1cm比色皿比色测量A值。根据实验结果,以各管的A值为纵坐标,各管过氧化氢含量为横坐标,绘制标准曲线,见图9。图9表明,其标准曲线线型良好,相关系数为0.9963,直线回归方程为:
[0171] y=0.0134x+0.0056
[0172] 根据式 即得获得待测样品中过氧化氢的含量,当计算椰纤果中过氧化氢的浓度时,再除以椰纤果质量即可。
[0173] 最适酶促反应条件的确定:
[0174] 酶促反应的最适温度:
[0175] 取7支试管做好标记,取一大烧杯加入1mL的30%过氧化氢,用pH7.4的磷酸盐缓冲液稀释100倍。然后在已标记的试管中分别加入5毫升的过氧化氢稀释液。分别在25℃、30℃、35℃、40℃、45℃、50℃、60℃水浴中预热30s后,加入1mL 1%的酶溶液,同时开始计时,1min后,加入1ml钼酸铵使反应终止,静置5min后,分别测量其吸光度。根据实验结果,以各管的A值为纵坐标,各管温度为横坐标,绘制曲线,见图10。从图10可以看出,在37℃时该酶反应速率最快最大,当温度大于或小于37℃时,该酶相对活性逐渐下降,表明高温或者低温对过氧化氢酶有一定的抑制作用,因此,可取37℃为过氧化氢酶的最适温度。
[0176] 酶促反应的最适pH值
[0177] 取5支烧杯做好标记,分别在烧杯中加入1mL的30%过氧化氢,在各个烧杯中分别用pH值分别为:4.5、5.5、6.5、7.5、8.5的缓冲液稀释100倍,在37℃的水浴锅中预热30s,在标记的试管中分别加入5mL的过氧化氢稀释液,然后加入1mL 1%过氧化氢酶,同时开始计时,1min后,加入1mL钼酸铵使反应终止,测量试管中样品吸光度。根据实验结果,以各管的A值为纵坐标,各管过pH值为横坐标,绘制曲线,见图11。从图11可以看出,在pH为7.4时酶活性达到最高,而当pH值小于或者大于7.4时酶的活性逐渐降低,反应速度均有不同程度下降。因此,取此过氧化氢酶的最适pH为7.4。
[0178] 酶处理时间
[0179] 取7支试管做好相应的标记,取一大烧杯加入1mL的30%过氧化氢,用pH7.4的磷酸盐缓冲液稀释100倍。置于37℃水浴锅中预热30s,在第一个试管中加入5mL过氧化氢稀释液,然后再加入1mL 1%的过氧化氢酶溶液,同时开始计时,1min后,立即加入1mL的钼酸铵终止反应。将试管取出在室温下静置5min后侧其吸光度A值。按照以上的操作步骤分别做酶处理时间为:3min、5min、7min、9min、11min、13min的实验。根据实验结果以各管的A值为纵坐标,各管过时间值为横坐标,绘制曲线,见图12。根据图12可以看出在酶处理时间在1min至9min阶段时线段变化比较明显,而到9min至13min时线段虽然有轻微的变化,但是变化很小,这时候酶处理效率明显变差。为了提高效率,因此,可取9min为酶处理的最佳时间。
[0180] 从实验结果还可以看出,当过氧化氢的起始浓度11.15mg/mL(浓度约为1%)时,反应时间为11min左右时,其反应速率急剧降低,也就是在过氧化氢浓度较低的情况下,需要长时间反应才能除去椰纤果中过氧化氢,反而不利于工业化生产。
[0181] 酶浓度的选择
[0182] 配制4mg/mL的过氧化氢溶液:取1.29mL 30%过氧化氢溶液加入100mL的容量瓶中,用pH7.4的磷酸盐缓冲液定容至100mL。取1只试管加入5mL4mg/mL的过氧化氢溶液,置于37℃水浴锅中预热30s后,加入1mL 1%的酶液,同时开始计时,1min后加入1mL的钼酸铵终止反应。将试管取出在室温下静置5min后侧其吸光度A值。按照以上的操作步骤再分别做酶浓度分别为:0.5%、2%、3%、4%的实验。根据实验结果,以各管的A值为纵坐标,各管过时间值为横坐标,绘制曲线见图13。从图13中可以看出,A值随着酶浓度增大而不断地减小,即剩余的过氧化氢浓度随着酶浓度的增大不断地减小。但是每个酶浓度的变化所带来A值的变化量是不一样的,图中显示酶浓度为0.5%到1%时变化量为0.07,1%到2%为0.02,2%到3%为0.02,3%到4%为0.01,由变化量可知在酶浓度为1%时该反应的速率最快,而酶浓度为2%到4%时变化量很小,且反应速率和1%时相差不大。因此考虑到成本和效率因素可取1%的酶浓度作为反应的最适酶浓度。
[0183] 实施例3 碱酶法联用处理椰纤果中过氧化氢的研究
[0184] (1)酶处理椰纤果中过氧化氢
[0185] 取200g椰纤果,加入200mL 8mg/mL的过氧化氢水溶液溶液浸泡3小时后,取出上述混合物100g(含椰纤果50g),使用NaOH调试pH值为7.4,置于37℃水浴锅中预热30s后,加入1mL酶溶液(其中过氧化氢酶的酶活力值为2800U/mL),同时开始计时,9分钟后取出1g椰纤果破碎匀浆,加入1mL硫酸终止反应,加入4mL钛溶液,加入磷酸盐缓冲液至25mL刻度线,在室温下静置30min后测其吸光度。再做两次相同的实验取平均值。测吸光值,结果A值分别为:0.61、0.63、0.65。取其平均值为0.64,带入公式 计算:
[0186] y=0.0134x+0.0056
[0187] 可得:
[0188] 0.64=0.0134×[H2O2]+0.0056,计算酶处理后的H2O2浓度:
[0189] [H2O2]=47μg/g。
[0190] 由结果可知,酶处理后椰纤果中过氧化氢浓度仍高达47μg/g,远大于行业标准的7μg/g,因此需要进一步处理椰纤果。
[0191] (2)碱处理椰纤果中过氧化氢
[0192] 先取20克椰纤果(按照步骤1提供的方法浸泡过的椰纤果)按照步骤1酶方法处理(此时不加钛溶液和硫酸)后,加入20mL 0.1mol/L的NaOH溶液,其最终浓度约为0.05mol/L,碱处理的时间按照实施例1中的式 计算,可得式 :
[0193] -d[H2O2]/dt=0.04913[NaOH]0.3553[H2O2]-1.4
[0194] 将上式变形得:
[0195] -[H2O2]-1.4d[H2O2]=0.04913[NaOH]0.3553dt
[0196] 反应从初始0时刻至t时刻,将 式两边积分并计算时间t,得:
[0197]
[0198] 其中, 为所述分解反应t时刻H2O2的浓度的负0.4次方, 为反应初始浓度的负0.4次方;[NaOH]0.3553为所述分解反应的反应体系中所述碱的浓度的0.3553次方;上述过氧化氢的浓度单位为μg/g,氢氧化钠的浓度单位mol/L。
[0199] 根据酶处理结果,可算出碱处理时间:即把酶处理后剩余的过氧化氢浓度代入式2得:
[0200] t=(7-0.4-47-0.4)/(0.019652×0.050.3553)
[0201] t=36min
[0202] 在酶处理后的椰纤果中加入20mL 0.1mol/L的NaOH溶液,浸泡36min后,采用钛试剂方法测得椰纤果中剩余过氧化氢浓度为5.55μg/g。
[0203] 根据结果,可知碱处理过后过氧化氢浓度小于7μg/g,符合国家要求。因此该方法可以作为处理椰纤果中过氧化氢的一种方法。
[0204] 实施例4 利用本发明提供的方法处理椰纤果中过氧化氢
[0205] 取椰纤果500g,其来源于椰子水经木醋杆菌(来源于海南椰国食品有限公司微生物室,菌株由中科院微生物研究所保藏,保藏号CGMCC 1186)发酵获得,并通过2%的过氧化氢水溶液500mL浸泡漂白处理,混合之后总重量约1000g,处理三小时后,经钼酸铵测定,其中椰纤果过氧化氢的含量为9.8mg/g。调节pH值至6.0,置于25℃水浴锅中预热30s后,加入6mL的过氧化氢酶溶液(其中过氧化氢酶的酶活力值为2800U/L,相当于反应体系中,以g/U计,椰纤果的质量与具有过氧化氢酶活性的蛋白质的酶活力之比为1:33.6)。加入过氧化氢酶之后,开始计时,15分钟后,取出1g椰纤果破碎匀浆后用于测定其中过氧化氢的浓度;剩余样品中加入NaOH 0.05mol,则样品中NaOH的浓度为0.05mol/L,碱处理的温度为90℃。
[0206] 酶解后样品中过氧化氢浓度的测定方法:
[0207] 酶解之后取出1g椰纤果破碎匀浆加入1mL硫酸终止反应,加入5mL钛溶液,加入磷酸盐缓冲液至25mL刻度线,测定吸光度,带入公式 计算:
[0208] y=0.0134x+0.0056
[0209] 可得:
[0210] 酶处理后的椰纤果中的H2O2浓度为:
[0211] [H2O2]=82μg/g。
[0212] 根据酶处理结果,可算出碱处理时间为:即把酶处理后剩余的过氧化氢浓度代入式 得:
[0213] t=(14-0.4-82-0.4)/(0.019652×0.050.3553)
[0214] t=26min
[0215] 在酶处理后的椰纤果中加入NaOH溶液后,浸泡26min后,取2g椰纤果破碎匀浆后加入1mL硫酸终止反应,加入5mL钛溶液,加入磷酸盐缓冲液至25mL刻度线,测其吸光度结果为0.278代入式 算得反应体系中过氧化氢含量为:
[0216] H2O2测定=(A-0.0056)/0.0134=(0.278-0.0056)/0.0134=16.6μg
[0217] 椰纤果样品中实际的过氧化氢浓度为:
[0218] [H2O2]椰纤果=H2O2测定/m=16.6/2=8.3μg/g
[0219] 其中上式中m为椰纤果在体系中的质量。
[0220] 将在酶处理后的椰纤果中加入NaOH溶液后,浸泡26min后,过滤,用水洗所得椰纤果,水的用量为椰纤果重量的1倍,水洗之后,采用钛试剂方法检测所得椰纤果中过氧化氢的含量。检测方法为:钛试剂方法。检测结果为4.1μg/g,符合国家规定。
[0221] 说明本发明提供的去除椰纤果中过氧化氢的方法可以用于商业中椰纤果加工过程中过氧化氢的除去。
[0222] 实施例5 利用本发明提供的方法处理椰纤果中过氧化氢
[0223] 取椰纤果生产过程中的椰纤果500g,其来源于椰子水经木醋杆菌(来源于海南椰国食品有限公司微生物室,菌株由中科院微生物研究所保藏,保藏号CGMCC 1186)发酵获得,加入1%的过氧化氢水溶液250mL浸泡漂白处理,混合之后总重量约750g,处理三小时后,经钼酸铵法测定,其中过氧化氢的含量为4.9mg/g。上述混合物调节pH值至7.0,置于32℃水浴锅中预热30s后,加入20mL过氧化氢酶溶液(其中过氧化氢酶的酶活力值为2800U/mL,相当于,以g/U计,椰纤果的质量与具有过氧化氢酶活性的蛋白质的酶活力之比为约1:112。加入过氧化氢酶之后,开始计时,9分钟后,取出9mL椰纤果挤出液用于测定其中过氧化氢的浓度;剩余样品中加入KOH 0.25mol,则样品中KOH的浓度为0.25mol/L,碱处理的温度为90℃。
[0224] 过氧化氢浓度的测定方法:
[0225] 酶解之后取出1g椰纤果破碎匀浆,加入1mL硫酸终止反应,加入5mL钛溶液,加入磷酸盐缓冲液至25mL,测定吸光度,带入公式 计算:
[0226] y=0.0134x+0.0056
[0227] 可得:
[0228] 酶处理后的H2O2浓度为:
[0229] [H2O2]=66.7μg/g。
[0230] 根据酶处理结果,可算出碱处理时间为:即把酶处理后剩余的过氧化氢浓度代入式 得:
[0231] t=(14-0.4-66-0.4)/(0.019652×0.250.3553)
[0232] t=13.4min
[0233] 在酶处理后的椰纤果中加入KOH溶液后,浸泡14min后,取1g椰纤果破碎匀浆,加入1mL浓硫酸终止反应,加入5mL钛溶液,加入磷酸盐缓冲液至25mL,测其吸光度结果为0.210代入式 算得反应体系(25mL)中过氧化氢含量:
[0234] H2O2测定=(A-0.0056)/0.0134=(0.210-0.0056)/0.0134=11.5μg椰纤果样品中实际的过氧化氢浓度为:
[0235] [H2O2]椰果=[H2O2]测定/m=11.5/1=11.5μg/g
[0236] 其中上式中m为椰纤果在体系中的质量。
[0237] 在酶处理后的椰纤果中加入KOH溶液后,浸泡14min后,过滤,用水洗所得椰纤果,水的用量为椰纤果重量的2倍,水洗之后,采用钛试剂方法检测所得椰纤果中过氧化氢的含量,检测结果为4.8μg/g。符合国家规定。
[0238] 说明本发明提供的去除椰纤果中过氧化氢的方法可以用于商业中椰纤果加工过程中过氧化氢的除去。
[0239] 实施例6 利用本发明提供的方法处理椰纤果中过氧化氢
[0240] 取椰纤果生产过程中的椰纤果500g,其来源于椰子水经木醋杆菌(来源于海南椰国食品有限公司微生物室,菌株由中科院微生物研究所保藏,保藏号CGMCC 1186)发酵获得,并加入1%的过氧化氢水溶液500mL浸泡漂白处理,经钼酸铵测定,其中过氧化氢的含量为4.8mg/g。调节pH值至7.5,置于40℃水浴锅中预热30s后,加入10mL过氧化氢酶溶液(其中过氧化氢酶的酶活力值为2800U/mL),相当于,以g/U计,椰纤果的质量与具有过氧化氢酶活性的蛋白质的酶活力之比为1:56。加入过氧化氢酶之后,开始计时,5分钟后,取出1g酶解后的椰纤果破碎匀浆,用于测定其中过氧化氢的浓度;剩余样品中加入KOH 0.15mol,则样品中KOH的浓度为0.15mol/L,碱处理的温度为35℃。
[0241] 过氧化氢浓度的测定方法:
[0242] 取1g酶解后的椰纤果破碎匀浆,1mL硫酸终止反应,加入5mL钛溶液,加入磷酸盐缓冲液至25mL,测定吸光度,带入公式 计算:
[0243] y=0.0134x+0.0056
[0244] 可得:
[0245] 酶处理后的H2O2浓度为:
[0246] [H2O2]=126.6μg/g。
[0247] 根据酶处理结果,可算出碱处理时间为:即把酶处理后剩余的过氧化氢浓度代入式 得:
[0248] t=(14-0.4-126.6-0.4)/(0.019652×0.150.3553)
[0249] t=20.3min
[0250] 在酶处理后的椰纤果中加入KOH溶液后,浸泡20min后,取1g椰纤果破碎匀浆,加入1mL浓硫酸终止反应,加入5mL钛溶液,加入磷酸盐缓冲液至25mL,测其吸光度结果为0.231代入式 算得反应体系(25mL)中过氧化氢含量:
[0251] H2O2测定=(A-0.0056)/0.0134=(0.231-0.0056)/0.0134=13.1μg
[0252] 椰纤果样品中实际的过氧化氢浓度为:
[0253] [H2O2]椰纤果=[H2O2]测定/m=13.1/1=13.1μg/g
[0254] 其中上式中m为椰纤果在测定体系中的质量。
[0255] 在酶处理后的椰纤果中加入KOH溶液后,浸泡20min后,过滤,用水洗所得椰纤果,水的用量为椰纤果重量的1倍,水洗之后,采用钛试剂方法检测所得椰纤果中过氧化氢的含量,检测结果为6.5μg/g。符合国家规定。
[0256] 说明本发明提供的去除椰纤果中过氧化氢的方法可以用于商业中椰纤果加工过程中过氧化氢的除去。
[0257] 实施例7 利用本发明提供的方法处理椰纤果中过氧化氢
[0258] 取椰纤果生产过程中的椰纤果500g,其来源于椰子水经木醋杆菌(来源于海南椰国食品有限公司微生物室,菌株由中科院微生物研究所保藏,保藏号CGMCC 1186)发酵获得,并加入2%的过氧化氢水溶液1000mL浸泡漂白处理,经钼酸铵测定,其中过氧化氢的含量为9.6mg/g。调节pH值至7.5,置于45℃水浴锅中预热30s后,加入40mL过氧化氢酶溶液(其中过氧化氢酶的酶活力值为2800U/mL),相当于,以g/U计,椰纤果的质量与具有过氧化氢酶活性的蛋白质的酶活力之比为1:224。加入过氧化氢酶之后,开始计时,6分钟后,取出1mL酶解后的椰纤果挤出液样品用于测定其中过氧化氢的浓度;剩余样品中加入NaOH 0.15mol,则样品中NaOH的浓度为0.15mol/L,碱处理的温度为100℃。
[0259] 过氧化氢浓度的测定方法:
[0260] 取1g酶解后的椰纤果破碎匀浆,1mL硫酸终止反应,加入5mL钛溶液,加入磷酸盐缓冲液至25mL,测定吸光度,带入公式 计算:
[0261] y=0.0134x+0.0056
[0262] 可得:
[0263] 酶处理后的H2O2浓度为:
[0264] [H2O2]=112.3μg/mL
[0265] 根据酶处理结果,可算出碱处理时间为:即把酶处理后剩余的过氧化氢浓度代入式 得:
[0266] t=(7-0.4-112.3-0.4)/(0.019652×0.150.3553)
[0267] t=30.7min
[0268] 在酶处理后的椰纤果中加入NaOH溶液后,浸泡30min后,取2g椰纤果破碎匀浆,1mL硫酸终止反应,加入5mL钛溶液,加入磷酸盐缓冲液至25mL,测其吸光度结果为0.221代入式算得反应体系(25mL)中过氧化氢含量:
[0269] H2O2测定=(A-0.0056)/0.0134=(0.221-0.0056)/0.0134=12.3μg
[0270] 椰纤果样品中实际的过氧化氢浓度为:
[0271] [H2O2]椰果=[H2O2]测定/m=12.3/2=6.15μg/g
[0272] 其中上式中m为椰纤果在测定体系中的质量。
[0273] 在酶处理后的椰纤果中加入NaOH溶液后,浸泡30min后,用盐酸调pH至7.2,过滤,用水洗所得椰纤果,水的用量为椰纤果重量的1倍,水洗之后,采用钛试剂方法检测所得椰纤果中过氧化氢的含量,检测结果为3.1μg/g。符合国家规定。
[0274] 说明本发明提供的去除椰纤果中过氧化氢的方法可以用于商业中椰纤果加工过程中过氧化氢的除去。
[0275] 实施例8 利用本发明提供的方法处理椰纤果中过氧化氢
[0276] 取椰纤果生产过程中的椰纤果500g,其来源于椰子水经木醋杆菌(来源于海南椰国食品有限公司微生物室,菌株由中科院微生物研究所保藏,保藏号CGMCC 1186)发酵获得,并加入1%的过氧化氢水溶液500mL浸泡漂白处理,经测定,其中过氧化氢的含量为4.8mg/g。调节pH值至7.5,置于40℃水浴锅中预热30s后,加入10mL过氧化氢酶溶液(其中过氧化氢酶的酶活力值为2800U/mL),相当于以g/U计,椰纤果的质量与具有过氧化氢酶活性的蛋白质的酶活力之比为1:56。加入过氧化氢酶之后,开始计时,5分钟后,取出1g酶处理后的椰纤果破碎匀浆,测定其中过氧化氢的浓度;剩余样品中加入加入NaOH和KOH,共0.2mol,样品中碱的浓度为0.2mol/L,碱处理的温度为90℃。
[0277] 过氧化氢浓度的测定方法:
[0278] 取1g酶解后的椰纤果破碎匀浆,1mL硫酸终止反应,加入5mL钛溶液,加入磷酸盐缓冲液至25mL,测定吸光度,带入公式 计算:
[0279] y=0.0134x+0.0056
[0280] 可得:
[0281] 酶处理后的H2O2浓度为:
[0282] [H2O2]=126.6μg/mL。
[0283] 根据酶处理结果,可算出碱处理时间为:即把酶处理后剩余的过氧化氢浓度代入式 得:
[0284] t=(21-0.4-126.6-0.4)/(0.019652×0.20.3553)
[0285] t=15.1min
[0286] 在酶处理后的椰纤果中加入KOH溶液后,浸泡15min后,取1g椰纤果破碎匀浆,加入1mL浓硫酸终止反应,加入5mL钛溶液,加入磷酸盐缓冲液至25mL,测其吸光度结果为0.332代入式 算得反应体系(25mL)中过氧化氢含量:
[0287] H2O2测定=(A-0.0056)/0.0134=(0.331-0.0056)/0.0134=20.6μg
[0288] 椰纤果样品中实际的过氧化氢浓度为:
[0289] [H2O2]椰果=[H2O2]测定/m=20.6/1=20.6μg/mL
[0290] 其中上式中m为椰纤果在测定体系中的质量。
[0291] 在酶处理后的椰纤果中加入碱溶液后,浸泡15min后,用盐酸调pH至7.0,过滤,用水洗所得椰纤果,水的用量为椰纤果重量的2倍,水洗之后,采用钛试剂方法检测所得椰纤果中过氧化氢的含量,检测结果为5.9μg/g。符合国家规定。
[0292] 说明本发明提供的去除椰纤果中过氧化氢的方法可以用于商业中椰纤果加工过程中过氧化氢的除去。
[0293] 对比例
[0294] 对照组1 酶法处理
[0295] 取椰纤果生产过程中的椰纤果500g,其来源于椰子水经木醋杆菌(来源于海南椰国食品有限公司微生物室,菌株由中科院微生物研究所保藏,保藏号CGMCC 1186)发酵获得,并加入1%的过氧化氢水溶液500mL浸泡漂白处理,经测定,其中过氧化氢的含量为4.8mg/mL。调节pH值至7.5,置于40℃水浴锅中预热30s后,加入10mL过氧化氢酶溶液(其中过氧化氢酶的酶活力值为2800U/mL),相当于,以g/U计,椰纤果的质量与具有过氧化氢酶活性的蛋白质的酶活力之比为1:56。加入过氧化氢酶之后,开始计时,60分钟后,取出1mL酶解后的椰纤果挤出液样品用于测定其中过氧化氢的浓度;
[0296] 过氧化氢浓度的测定方法:
[0297] 取1g酶解后的椰纤果破碎匀浆,1mL硫酸终止反应,加入5mL钛试剂溶液,加入磷酸盐缓冲液至25mL,测定吸光度,带入公式 计算:
[0298] y=0.0134x+0.0056
[0299] 可得:
[0300] 酶处理后的椰纤果中H2O2浓度为:
[0301] [H2O2]=32.3μg/g。
[0302] 用水洗所得椰纤果,水的用量为椰纤果重量的4倍,水洗之后,采用钛试剂方法检测所得椰纤果中过氧化氢的含量,检测结果为6.1μg/g。符合国家规定,但此方法用水量较大,酶反应时间也较长,且因为反应体系中不含碱,椰纤果中的微生物菌体、色素等杂质难以去除。
[0303] 对照组2 常规碱法处理
[0304] 取椰纤果生产过程中的椰纤果500g,其来源于椰子水经木醋杆菌(来源于海南椰国食品有限公司微生物室,菌株由中科院微生物研究所保藏,保藏号CGMCC 1186)发酵获得,并加入1%的过氧化氢水溶液500mL浸泡漂白处理,经测定,其中过氧化氢的含量为4.8mg/mL。上述样品按常规方法进行处理:加入NaOH 1mol,则样品中NaOH的浓度为0.5mol/L,碱处理的温度为35℃(目前常规方法碱处理温度为常温),碱处理120min。
[0305] 过氧化氢浓度的测定方法:
[0306] 取1g碱处理后的椰纤果破碎匀浆,1mL硫酸终止反应,加入5mL钛试剂溶液,加入磷酸盐缓冲液至25mL,测定吸光度,带入公式 计算:
[0307] y=0.0134x+0.0056
[0308] 可得:
[0309] 碱处理后的椰纤果中H2O2浓度为:
[0310] [H2O2]=40.5μg/g。
[0311] 用水洗所得椰纤果,水的用量为椰纤果重量的5倍,水洗之后,采用钛试剂方法检测所得椰纤果中过氧化氢的含量,检测结果为6.2μg/g。符合国家规定,但此方法用水量较大,消耗碱量大,且因为处理温度较低,反应速率较慢。
[0312] 统计各个组别处理椰纤果过程中各个参数,包括所用碱的量,所用水的量,所用时间,以及检测所得椰纤果的质量,椰纤果的中过氧化氢的实验结果对比见表4所示。
[0313] 表4 各个组别处理椰纤果中过氧化氢方法的实验结果
[0314]
[0315] 根据实验结果可知,实施例4至实施例8所得椰纤果质量均合格。从对照组1可知,相同重量的原料,单独使用过氧化氢酶酶解椰纤果中过氧化氢60min之后,过氧化氢的含量为32μg/g,之后再经过4倍水洗之后,过氧化氢含量才能够达到国家质量标准要求,所需时间长、废水量大,且处理方法没有采用碱处理,无法去除椰纤果中的菌体、色素等杂质,所得椰纤果质量不符合要求,所以单独使用酶法处理,并不适用于工业生产。
[0316] 与对照组2对比可知,针对碱的用量,实施例4至实施例8提供的方法,每处理500g椰纤果的碱的用量分别节约了19倍、3倍、5.6倍、5.6倍、4倍,差异极其显著(P<0.01)。针对水的用量,实施例4至实施例8提供的方法的水的用量分别节约了4倍、1.5倍、4倍、4倍、1.5倍,差异极其显著(P<0.01)。针对整个处理过程所用时间,实施例4至实施例8提供的方法大幅缩减了时间。
[0317] 综上所述,本发明提供的去除椰纤果中过氧化氢的方法,显著节约了碱的用量、水的用量,减少了废水的排放量。同时,本发明提供的方法操作简单,所需时间短,并且可以根据实际情况来确定加入碱的量或者反应的时间。本发明提供的方法整个过程可操控性强、所得椰纤果中过氧化氢含量符合国家规定,更有利于椰纤果行业的发展。
[0318] 以上仅是本发明的优选实施方式,应当指出的是,上述优选实施方式不应视为对本发明的限制,本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明的精神和范围内,还可以做出若干改进和润饰,这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。