【摘 要】
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我国是世界上最大的蚕丝生产国和出口国,种桑养蚕的历史由来已久。我国缫丝企业主要集中分布在蚕丝主产区,普遍存在生产规模小、分布散的特点,这导致了含有大量有机物的缫丝废水不能得到充分利用,造成资源严重浪费。因此,本论文利用等电点法分离缫丝废水中的蛋白质,通过Alcalase碱性蛋白酶对缫丝废水分离蛋白进行水解改性,用葡萄糖对水解产物进行接枝改性,通过改变分离蛋白的结构来提升表面活性。本实验的创新点在于
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我国是世界上最大的蚕丝生产国和出口国,种桑养蚕的历史由来已久。我国缫丝企业主要集中分布在蚕丝主产区,普遍存在生产规模小、分布散的特点,这导致了含有大量有机物的缫丝废水不能得到充分利用,造成资源严重浪费。因此,本论文利用等电点法分离缫丝废水中的蛋白质,通过Alcalase碱性蛋白酶对缫丝废水分离蛋白进行水解改性,用葡萄糖对水解产物进行接枝改性,通过改变分离蛋白的结构来提升表面活性。本实验的创新点在于以缫丝废水分离蛋白为原料进行改性处理,分析表面性能的变化和结构的改变。用溶解性、起泡性能、乳化性能、游离氨基含量和表面疏水性来表征分离蛋白的表面活性,利用荧光光谱、圆二色谱分析蛋白质结构的变化,通过粒径分布和Zeta电位变化情况分析体系中电荷的变化,研究结果如下:(1)采用等电点法对缫丝废水中蛋白质进行分离,通过离心、冷冻干燥等技术得到缫丝废水分离蛋白。先通过单因素实验,在此基础上进行正交实验,考察pH值、反应温度、沉淀时间、搅拌时间对蛋白质回收率的影响。实验结果显示:pH=4,温度为35℃,沉淀时间为2 h,搅拌时间为15 min时,分离蛋白具有最大回收率,回收率达到69.75%。(2)先通过单因素实验分析,根据实验结果进行正交实验,确立了Alcalase碱性蛋白酶水解缫丝废水分离蛋白的最佳水解条件,在底物浓度3%,温度60℃,pH=8.0,酶添加量0.16%的条件下,分离蛋白的水解效率最高。在此条件下,对缫丝废水分离蛋白进行酶解,根据反应时间不同制备不同水解度的分离蛋白。结果表明,经过酶解处理后,可溶蛋白含量明显增大,最高值为2.15 mg/m L,相比原分离蛋白提升了58.37%。起泡性能显著提升,当水解度为3.85%时和5.37%时,起泡性与起泡稳定性分别达到最大;乳化性在水解度为3.85%时达到最大,在水解度为4.35%时最为稳定;水解处理后游离氨基含量随水解度增大而升高,当水解度为4.35%游离氨基含量最大为4.5 mmol/L;水解处理后表面疏水性降低。内源荧光光谱结果表明,水解后样品的最大吸收峰发生红移,粒径变小,Zeta电位绝对值提升增大,二级结构改变,无规则卷曲含量增加。实验结果表明,分离蛋白经Alcalase碱性蛋白酶处理后,结构发生明显变化,表面活性显著提升,但提升程度有限。(3)通过用葡萄糖对缫丝废水分离蛋白水解物进行接枝改性,研究糖接枝对表面活性与结构的影响。接枝程度的大小可以通过计算游离氨基含量得出。实验结果表明,在接枝度为60.04%时,接枝物的可溶性蛋白含量最大;接枝物的起泡性和起泡稳定性均在接枝度达到41.93%时有最大值;接枝物的乳化性与乳化稳定性均在接枝度为36.45%时达到最大值,疏水性结果显示经糖接枝改性后疏水性下降。内源荧光光谱测定结果显示接枝物荧光强度增强,外源荧光光谱结果印证了疏水性下降的事实,粒径分结果显示平均粒径增加,且所有接枝产物均出现了新的峰,Zeta电位绝对值先增加后减小,且Zeta电位绝对值在接枝度54.71%时达到最大。圆二色谱结果显示,发生糖接枝后,复合产物的二级结构遭到破坏,无规则卷曲结构增加但仍占主要部分。以上结果表明经糖接枝反应后,分子结构发生了改变,导致了水解分离蛋白的表面活性有了新的提升。
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