论文部分内容阅读
目的:以无患子、艾草、茶籽粕、茶皂素等有丰富皂素的中药提取液混合为高浓度的发酵基质,对枯草芽孢杆菌(CICC23083)和地衣芽孢杆菌(CICC21085)发酵表达蛋白酶、果胶酶和脂肪酶。将皂素提取液的大分子生物分解成有机酸、氨基酸、多肽等方便利用的小分子营养物质,提高洗涤效果,开发一款环保、温和、抗炎、无刺激的纯植物酵素洗涤剂。充分利用中草药的药效洗涤产品,对于中草药的进一步开发升级有更加深远的意义。方法:1.测定菌种以高浓度植物皂素提取液为发酵基质表达蛋白酶、果胶酶、脂肪酶及生物量等。考察茶皂素、氮源、碳源等对单菌株发酵产酶以及双菌株混合发酵表达酶活的影响。2.测定发酵前后提取液泡沫高度及游离氨基酸含量;考察增稠剂对发酵液粘度的影响,以及采用K-B纸片扩散法测定抑菌圈来表征柚皮精油和荸荠皮提取液的抑菌防腐作用;测定洗涤剂的洗涤效果;用Ross-Miles法测定洗涤剂的泡沫高度。3.通过观察大鼠皮肤和家兔皮肤接触富酶酵素洗涤剂后皮肤是否受刺激、是否出现过敏反应,以评价其皮肤用的安全性。结果:1.添加了50%茶皂素粉的皂素提取液为底物,当CICC21085单独发酵表达脂肪酶时,酶活力可达100.0 U/m L(为无茶皂素粉添加直接发酵表达的5倍)。发酵过程中,皂素浓度没有变化。当5%蔗糖作为碳源添加时,脂肪酶活力在16 h达到最高值116.7 U/m L。当添加5%葡萄糖作为碳源时生物量达到最高(0.9 g/L),但最大酶活力仅为83.3 U/m L。当添加3%胰蛋白胨作为氮源发酵时,获得最大生物量(1.0 g/L)和最低酶活力100.0 U/m L。而当添加3%酵母膏,脂肪酶活力最高可达166.7U/m L。脂肪酶在p H为5或6的条件下(40℃)维持10 min时,脂肪酶可以保持100%的初始活力。但在较强的酸性(p H<3)或碱性条件(p H>10)下保持10 min,脂肪酶的活力会逐渐丧失。在不超过50℃时,脂肪酶活力能保持75%以上的初始活力。2.CICC 23083以高浓度的植物皂素提取液为发酵基质表达蛋白酶和果胶酶,添加3%酵母膏后,蛋白酶活力同样有最好的表达,蛋白酶和果胶酶最大酶活力在32 h分别获得为792.6 U/m L和4352.9 U/m L,分别是未添加酵母膏直接发酵最大酶活力(分别为216.8 U/m L和2140.8U/m L)的3.7倍和2.0倍。与补料流加酵母膏的工艺相比,直接添加3%酵母膏发酵,表达的蛋白酶和果胶酶活力反而降低。当添加5%蔗糖作为发酵基质时,蛋白酶活力和果胶酶活力分别在32 h和16 h达到最大值237.3 U/m L和2283.5 U/m L,分别约为未添加蔗糖直接发酵所获最大酶活力(分别为216.8 U/m L和2140.8 U/m L)的1.1倍。蔗糖添加量进一步提高至7-9%时,蛋白酶和果胶酶活力仅有轻微的提高。3.双菌株以高浓度皂素提取液为基质混合发酵表达三种酶时,添加3%的酵母膏可获得最大脂肪酶活力为166.7 U/m L,蛋白酶和果胶酶活力在第8 h达到峰值分别为245.8 U/m L和4281.6 U/m L。添加酵母膏进行双菌株混合发酵时,蛋白酶和果胶酶达到最大酶活力的时间缩8-24 h,蛋白酶最大酶活力分别比CICC23083单菌株发酵所获最大酶活力降低了56.1%,最大果胶酶活力提升9.0%。当添加7%的蔗糖作为底物发酵时,脂肪酶和蛋白酶分别在24 h和32 h获得最大酶活力为133.3 U/m L和327.4 U/m L,果胶酶活力最大值降低至3318.2 U/m L。4.CICC21085和CICC23083单独发酵后,发酵液游离氨基酸总量分别下降了29.0%和10.7%,双菌株混合发酵后的发酵液游离氨基酸下降了27.8%。双菌株混合发酵液去污力(95.0%)比未发酵皂素提取液去污力提高21.5%,比单菌株发酵液去污力提高10.6%-14.4%,达到标准洗涤剂(98.7%)的96.2%。结果表明,酶对植物皂素提取液去污力的提升效果大小排序“脂肪酶+蛋白酶+果胶酶”>脂肪酶>“蛋白酶+果胶酶”。当添加2.4%增稠剂(麻籽胶∶魔芋精粉=3∶1),发酵液粘度(6065mpa·s)达到市面上所售洗发香波的粘度。柚皮精油对大肠杆菌、金黄色葡萄球菌、铜绿假单胞杆菌等抑菌圈直径均达到18~22mm,抑菌效果较好。荸荠皮提取液对白地霉的抑菌性很强(抑菌圈直径为17.8 mm),可有效抑制发霉。且柚皮精油对皂素液的发泡性影响较小(泡沫高度没有明显降低)。纯植物富酶酵素洗涤剂的泡沫高度(>155 cm)是国标规定的非透明型产品泡沫高度底限(50 cm)的3倍之上。5.洗涤剂3次致敏后及激发后的72 h里,给药部位皮肤均未出现红斑、水肿情况及其他异常反应,过敏反应发生率均为0,未见皮肤过敏反应;对家兔完整皮肤和破损皮肤刺激积分的分值均为0分,未见皮肤刺激性。结论:1.地衣芽孢杆菌(CICC 21085)单独发酵表达脂肪酶时,茶皂素最佳添加量为50%。另外5%蔗糖和3%酵母膏分别作为碳源和氮源的最佳选择,酶活稳定条件满足洗发水要求。2.3%酵母膏能显著促进CICC 23083表达蛋白酶和果胶酶,分批次补加酵母膏发酵对酶的表达没有促进。蔗糖对CICC 21085单菌株表达脂肪酶有明显促进作用,但对CICC 23083表达蛋白酶与果胶酶无明显提高作用。3.双菌株混合发酵时,添加3%酵母膏的植物皂素提取液作为发酵基质可获得最大的脂肪酶活力,不需要进一步添加任何碳源。4.地衣芽孢杆菌和枯草芽孢杆菌均能利用游离的氨基酸合成自身的蛋白质和酶系,双菌株混合发酵液去污力最强,可显著地提升洗涤性能。添加2.4%增稠剂(亚麻籽胶∶魔芋精粉=3∶1)配置成纯植物富酶酵素洗涤剂,其粘度和泡沫高度能达到市面上所售洗发香波的标准,柚皮精油和荸荠皮提取液能有效抑菌、防腐和增香。5.富酶酵素洗涤剂的对皮肤无致敏性、无刺激性,安全性好。