物理场辅助提取啤酒废酵母中的蛋白质与核酸

论文摘要

本论文研究了高压脉冲电场(High Voltage Pulsed Electrc Field,简称PEF)、超声波、自溶以及高压脉冲电场与超声波、自溶协同,5种破壁啤酒酵母细胞提取细胞中蛋白质与核酸的工艺。旨在寻找一条蛋白质与核酸提取率较高,细胞壁破碎程度小,后续处理便捷的工业化生产工艺。本文讨论了上述5种不同方法对啤酒酵母中蛋白质与核酸提取率的影响,并研究不同处理方法下啤酒酵母细胞形态的变化。最后建立了啤酒酵母蛋白质与核酸的生产工艺,并对产品性质进行了分析。首先研究了啤酒废酵母的预处理工艺,将啤酒酵母悬浮在25℃、pH6.5的环境中,以降低啤酒酵母细胞的凝聚性,从而使得破壁处理过程中酵母细胞受力均匀,确保各种工艺顺利进行。在上述预处理的基础上,本文深入探讨了高压脉冲电场、超声波、自溶以及高压脉冲电场分别与超声波、自溶结合提取啤酒废酵母中的蛋白质和核酸的工艺。结果表明,高压脉冲电场(脉宽2μs、场强30.00kV/cm、频率667pps、电导率σ0.15s/m、处理时间720μs)与细胞自溶(温度50℃、pH6.5、30g/LNaCl、自溶6h)协同提取啤酒废酵母中蛋白质与核酸的方法,所得到的蛋白质与核酸提取率最高,分别为77.59%和88.19%。通过电镜观察处理前后细胞形态的变化,结果表明,经高压脉冲电场、高压脉冲电场与超声波技术结合和高压脉冲电场与自溶结合处理后的酵母细胞细胞壁破损程度较小,细胞表面有皱缩现象,但基本形态较完整。本论文研究结果表明,PEF与酵母细胞自溶技术相结合的方法不仅蛋白质与核酸的提取率较高,而且提取后剩余物质的形态比较完整,细胞壁碎片较少,后续处理简单。在蛋白质与核酸提取率的基础上,建立了啤酒酵母蛋白质与核酸的制备工艺:配置100g/L酵母悬浮液,经高压脉冲电场和自溶法处理后,搅拌以加速细胞内蛋白质与核酸的溶出,再经超滤脱去处理液中部分盐和着色物质,等电点沉淀分离蛋白质和核酸,透析,喷雾干燥,制得成品。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 啤酒废酵母介绍
• 1.2 啤酒废酵母的利用价值与利用现状
• 1.2.1 啤酒废酵母在食品工业中应用
• 1.2.2 啤酒废酵母在生物制药工业中的应用
• 1.2.3 啤酒废酵母在饲料行业中的应用
• 1.3 国内外啤酒废酵母中活性物质的提取
• 1.3.1 蛋白质及氨基氮的提取
• 1.3.2 核糖核酸的提取
• 1.3.3 β-葡聚糖的提取
• 1.3.4 海藻糖的提取
• 1.3.5 酵母精的提取
• 1.3.6 谷胱苷肽的提取
• 1.3.7 叶酸的提取
• 1.3.8 超氧化物歧化酶的提取
• 1.4 啤酒酵母细胞的破壁方法
• 1.4.1 高压脉冲电场（PEF）破壁原理
• 1.4.2 超声波破壁原理
• 1.4.3 自溶破壁
• 1.5 立题意义及研究内容
• 1.5.1 论文立题意义
• 1.5.2 论文主要研究内容
• 第二章 高压脉冲电场技术提取啤酒废酵母中蛋白质与核酸
• 2.1 前言
• 2.2 材料与设备
• 2.2.1 实验材料
• 2.2.2 主要试剂
• 2.2.3 仪器与设备
• 2.3 实验方法
• 2.3.1 废酵母泥的预处理
• 2.3.2 高压脉冲电场辅助提取工艺及提取参数选择
• 2.3.3 正交实验
• 2.3.4 测定方法
• 2.3.5 蛋白质与核酸分离方法
• 2.3.6 蛋白质与核酸提取率计算方法
• 2.3.7 酵母细胞的观察
• 2.4 结果与讨论
• 2.4.1 原料基本成分分析
• 2.4.2 啤酒酵母凝聚性的研究
• 2.4.3 PEF 处理参数对蛋白质和核酸提取率的影响
• 2.4.4 PEF 处理前后啤酒酵母的细胞形态的变化
• 2.5 本章小结
• 第三章 高压脉冲电场和超声波协同作用提取啤酒废酵母中蛋白质与核酸
• 3.1 前言
• 3.2 材料与设备
• 3.2.1 实验材料
• 3.2.2 主要试剂
• 3.2.3 仪器与设备
• 3.3 实验方法
• 3.3.1 啤酒废酵母泥的预处理
• 3.3.2 变幅杆浸入式超声处理工艺及超声参数选择
• 3.3.3 高压脉冲电场和超声波协同提取工艺及工艺参数选择
• 3.3.4 测定方法
• 3.3.5 分离蛋白质与核酸
• 3.3.6 蛋白质与核酸提取率计算方法
• 3.3.7 酵母细胞的观察
• 3.4 结果与讨论
• 3.4.1 超声场对啤酒酵母细胞蛋白质与核酸提取率的影响
• 3.4.2 高压脉冲电场和超声波协同作用对蛋白质与核酸提取率的影响
• 3.5 本章小结
• 第四章 高压脉冲电场和自溶技术协同作用提取啤酒废酵母中蛋白质与核酸
• 4.1 引言
• 4.2 材料与设备
• 4.2.1 实验材料
• 4.2.2 主要试剂
• 4.2.3 仪器与设备
• 4.3 实验方法
• 4.3.1 啤酒废酵母泥的预处理
• 4.3.2 自溶工艺及自溶参数选择
• 4.3.3 高压脉冲电场和自溶协同提取工艺及工艺参数选择
• 4.3.4 搅拌溶出工艺参数选择
• 4.3.5 蛋白粉制备工艺
• 4.3.6 中试实验
• 4.3.7 测定方法
• 4.3.8 分离蛋白质与核酸
• 4.3.9 蛋白质与核酸提取率计算方法
• 4.3.10 超滤脱盐、脱色法
• 4.3.11 酵母细胞的观察
• 4.3.12 HPLC 测定蛋白的相对分子质量分布
• 4.4 结果与讨论
• 4.4.1 自溶法提取啤酒酵母细胞蛋白质与核酸
• 4.4.2 PEF 与自溶法协同作用提取啤酒酵母细胞蛋白质与核酸
• 4.5 搅拌对啤酒酵母中蛋白质与核酸溶出时间的影响
• 4.5.1 搅拌方式对酵母蛋白与核酸溶出速度的影响
• 4.5.2 搅拌速度对酵母蛋白与核酸溶出速度的影响
• 4.6 啤酒酵母蛋白质和核酸产品制备
• 4.6.1 工艺流程
• 4.6.2 喷雾干燥工艺
• 4.7 本章小结
• 主要结论
• 致谢
• 参考文献
• 附录：作者在攻读硕士学位期间发表的论文
• 专利申请