啤酒酵母磷脂的制备联产多糖及蛋白肽的工艺研究_高娜娜 (2).docx
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2、遵守此规定 ) 论文作者签名 . H 期:如 /6tAr 关于学位论文使用授权的声明 分类号: Q81 密级:公开 单位代码: 10427 学号: 2014220417 硕士学位论文 啤酒酵母磷脂的制备联产多糖及蛋白肽的工艺研究 研宄生姓名 高娜娜 导 师 姓 名 王元秀 学科(领域 ) 生物工程 申 请 学 位 类 别 工程颂士 答辩时 间 2016 年 6 月 The Technology Research on the Preparation of Beer Yeast Phospholipids combined Polysaccharide and Protein Peptide B
3、y GAO Na Na Under the Supervision of WANG Yuan Xiu A Thesis Submitted to the University of Jinan In Partial Fulfillment of the Requirements For the Degree of Master of Engineering University of Jinan Jinan, Shandong, P. R. China June , 2016 目录 第一章前言 . 1 1.1 啤酒废酵母的综合利用 . 1 1.1.1 在饲料行业的应用 . 1 1.1.2 在食
4、品行业的应用 . 1 1 丄 3 在生物制药行业的应用 . 2 1.2 啤酒酵母中磷脂的提取与应用研宄 . 3 1.2.1 磷脂的化学结构与理化性质 . 3 1.2.2 磷脂的提取研宄 . 4 1.2.3 磷脂的应用研宄 . 7 1.3 啤酒酵母中多糖的提取与应用研究 . 7 1.3.1 酵母多糖的提取研宄 . 8 1.3.2 酵母多糖的应用研宄 . 8 1.4 啤酒酵母中蛋白肽的提取与应用研宄 . 9 1.4.1 酵母蛋白肽的提取研宄 . 9 1.4.2 酵母蛋白肽的应用研宄 . 9 1.5 本文主要研宄内容、创新点 . 10 1.6 MM. 10 第二章啤酒酵母磷脂提取工艺研宄 . 11
5、2.1 酵母磷脂提取工艺研宄 . 11 2 丄 1 实验材料与仪器设备 . 11 2.1.2 实验方法 . 12 2.1.3 实验结果与讨论 . 14 2.2 酵母磷脂的纯化与磷脂成分的薄层色谱分析 . 25 2.2.1 实验材料与仪器设备 . 25 2.2.2 实验方法 . 25 2.2.3 实验结果与讨论 . 27 2.3 本章小结 . 30 第三章联产酵母多糖及蛋白肽的工 艺研宄 . 33 3.1 实验材料与仪器设备 . 33 3.2 实验方法 . 34 3.2.1 酵母多糖的提取 . 34 3.2.2 酵母蛋白肽的提取 . 35 3.2.3 联产酵母多糖及蛋白肽的工艺优化 . 36 3
6、.3 实验结果与讨论 . 37 3.4 经济效益分析 . 47 3.5 本章小结 . 47 第四章结论 . 49 参考文献 . 51 至夂 i 射 . 57 隱 . 59 摘要 啤酒废酵母是在啤酒生产过程中经主发酵和后发酵两道发酵工艺后所产生 的副广物。啤酒酵母中 H 养丰富, 45%50%左右为蛋白质,基本能够满足人体 对必须氨基酸的需求;酵母多糖含量在 25%35%左右,主要是甘露聚糖和 P-(l, 3)-D-葡聚糖,具有抗肿瘤、抗病毒、降血糖血脂、增强机体免疫力等功能; 磷脂作为重要的两亲物质,既是重要的乳化剂和表面活性剂,又是食品添加剂, 含量在 4%5%左右。对啤酒废酵母进行综合应用
7、,既能减少环境污染,避免资 源浪费,又能提高经济效益,拓宽产业链条。本文以啤酒废酵母为原料,研宄 了磷脂联产 P-(U)-D-葡聚糖、甘露聚糖和蛋白肽的分离、提取方法,主要研宄 结果如下: 实验通过复合蛋白酶对酵母细胞破壁处理后,利用混合有机溶剂对酵母磷脂 进行提取,探宄了正庚烷、正己烷、异丙醇和乙醇四种有机溶剂不同比例组合对 磷脂得率的影响。通过实验获得最佳条件:正庚烷与异丙醇 ( 3:1)混合提取, 料液比为 1:11, 85C下提取 30 min, 得率为 3.87%,达到了传统氯仿 -甲醇法的 80.29%。实验证实,利用正庚烷与异丙醇混合溶液 ( HPIP)提取磷脂基本实现 了低毒性
8、溶剂提取磷脂的要求。 实验利用硅胶固相萃取小柱 ( SPE 小柱)纯化磷脂并结合薄层色谱分析技术 (TLC)对酵母各磷脂组分进行分离鉴定。确定最终萃取条件为 : 400mg/mL 的 磷脂样品上样量为 0.5mL, 先后用 5 mL 正己烷和 4 mL 氯仿将麦角留醇和中性脂肪 洗脱出来,然后用 10 mL 甲醇洗脱磷脂,样品中磷脂回收率为 80.96%。每根 SPE 小柱可重复利用两次。再以 TLC 法进行分析,展开溶剂为氯仿 :甲醇 :水 ( V/V/V 为 6.07:2.43:1.5),展 f 7cm。碘显色后,在与磷脂对照品色谱相应的位置上显现 4 个分离清晰的斑点,分 别为磷脂酰胆碱
9、 ( PC)、 磷脂酰乙醇胺 ( PE)、 磷脂酰肌 醇 ( PI)和磷脂酰丝氨酸 ( PS)。 实验证实,利用硅胶萃取小柱纯化磷脂,结合 TLC 法快速分离鉴定磷脂成分简单方便,样品中有机溶剂残留量低,且易实现操 作自动化。 酵母多糖及蛋白肽主要存在于利用复合蛋白酶水解酵母细胞提取磷脂后的 上清液以及酵母沉淀物中,由于酵母沉淀物中仍有少许细胞壁未破碎,多糖及蛋 in 白释放不彻底,为提高多糖及蛋白肽的得率,采用碱溶液处理提取磷脂后的酵母 沉淀物。实验通过对比不同的酵母多糖及蛋白肽的提取方法,确定用复合蛋白酶 与碱法相结合提取啤酒酵母中的甘露聚糖和 P_( 1, 3 )-D-葡聚糖,并用 se
10、vage 试剂 (氯仿 :正丁醇为 5:1)沉淀多糖溶液中的蛋白肽。通过响应面软件分析后确定了 最佳提取条件:碱提温度 64C、 碱提时间 lh、 NaOH浓度 2%,此时 P-(l, 3)-D-葡 聚糖的得率为 14.87%、甘露聚糖的得率为 19.64%,蛋白肽的得率为 16.56%。实 验中所获得的蛋白肽产品,分子量小于 3000 Da 的占 81.5%,分子量小于 1000 Da 的 占 60.31%。这说明所获得的产品大部分是以短肽或氨基酸的形式存在的。酵母 甘露聚糖的相对分子质量主要分布在213KD 左 右 , 成 分 比 较 单 一 。 葡 聚 糖虽然得到了一定程度上的降解,但是
11、其中分子量大于 200KD 的 P-(l, 3)-D-葡聚糖 占 66.07%,具有强生物活性的 P_(l,3)-D-匍聚糖所占的比例较 本研宄得到了制备酵母磷脂联产酵母甘露聚糖、 P-(U)-D-葡聚糖及蛋白肽 的工艺,对全面开发啤酒酵母资源、提高酵母产品的附加值奠定了理论基础。 关键词:啤酒酵母;磷脂;多糖;蛋白肽;联产 Abstract Waste beer yeast is a by-product of beer industry, produced after primary fermentation and fermentation brewing process in the
12、process of beer production. Beer yeast is very nutritious, contains 48% protein, which includes 8 kinds of essential ammonia acid needed for human body; the yeast polysaccharide content is 25% 25%, which have lots of medical value, such as strengthening immune system reducing blood-lipid and blood s
13、ugar, etc. Phospholipid is one kind of natural amphiphilic substances, which is not only being increasingly used as surfactants and emulsifiers in industry but also a kind of food additives. The comprehensive utilization of waste beer yeast not only creates a good economic, but also reduces environm
14、ental pollution and extends the industrial chain. This study mainly introduced the research of extraction methods of phospholipids,p-(l,3)-D-glucan, mannan and protein peptide from waste beer yeast. Main results for this study are as follows: This study used mixed organic solvent after the hydrolysi
15、s of the yeast cell wall to study the combination of n-heptane, n-hexane, isopropyl alcohol and ethanol on the influence of yeast phospholipids extraction yield. The optimum condition as follows: The extraction solvent is HP IP, solid ratio is 1:11, 85 C treatment 30 min, repeat 3 times. The rate of
16、 recovery is 3.87%, which reached to 80.29% of the traditional method. The extraction of phospholipids with HPIP has been testified by the experiments. In this paper, the yeast phospholipids were purified and identified with solid phase extraction and TLC technique. The optimal extractive conditions
17、 are developed: 400 mg/mL of phospholipid sample on volume is 0.5 mL, 5 mL n-hexane elution ergosterol, 4 mL chloroform elution neutral fat, 10 mL methanol elution phospholipid; the recoveries of phospholipids were about 80.96%. Each pillar of solid phase extraction can repeat twice. It was better t
18、o separate phospholipids by using chloroform-methanol-water (6.07:2.43:1.5) as the mobile phase. TLC spray reagents of phospholipids indicated that there are four same color reference substances in the corresponding location on chromatography, which are Phosphatidyl Choline (PC) and Phosphatidyl Eth
19、anolamine (PE), Phosphatidyl Inositol (PI), Phosphatidylserine (PS) respectively. This technology is simple and auto-operation is easy, and the level of organic solvent is lower. In this paper, different extracted techniques of protein and polysaccharide from waste yeast were studied, and decided to
20、 extract p-(l, 3)-D-glucan and mannan with enzyme decomposition method, and subside the protein peptide in the polysaccharide solution with sevage. The best condition is obtained as follows: the concentration of NaOH is 2.03%,64.20 C treatment!.04 h. The recovery rate ofP-(l,3)-D-glucan was 14.87%,
21、it increased by 4% compared to the predicted value. The recovery rate of mannan was 19.64%, it reduced by 1.2% compared to the predicted value. The recovery rate of protein peptide was 16.56%, it increased by 2.4% compared to the predicted value.The results showed that the molecular weight of the pr
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