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基本信息
- 項(xiàng)目名稱(chēng)：
- 綠色食品脫硫劑--生物催化劑脫除食品中二氧化硫的研究
- 來(lái)源：
- 第十二屆“挑戰(zhàn)杯”省賽作品
- 小類(lèi)：
- 生命科學(xué)
- 大類(lèi)：
- 自然科學(xué)類(lèi)學(xué)術(shù)論文
- 簡(jiǎn)介：
- 食品中二氧化硫殘留量超標(biāo)而引發(fā)的安全問(wèn)題日趨引起了社會(huì)上的重視。本項(xiàng)目針對(duì)這個(gè)難題，從特定的植物組織中提取具有生物活性的細(xì)胞器——葉綠體作為生物催化劑，在葉綠體對(duì)外源性亞硫酸鹽的代謝調(diào)控機(jī)制指導(dǎo)下，研究降低或清除食品加工中殘留的亞硫酸鹽的方法，達(dá)到安全、經(jīng)濟(jì)、高效地清除殘留的亞硫酸鹽的目的，使其清除率達(dá)到94.85%。該項(xiàng)目為解決食品加工中的重大安全問(wèn)題提供了一種新的方法，具有廣闊的應(yīng)用前景。
- 詳細(xì)介紹：
- 為了更好地解決食品加工中因亞硫酸鹽的過(guò)量使用導(dǎo)致食品中二氧化硫殘留含量超標(biāo)而引發(fā)的食品安全問(wèn)題，從菠菜中提取并制備葉綠體，利用葉綠體中的代謝途徑將外源性亞硫酸鹽進(jìn)行氧化還原反應(yīng)，將亞硫酸轉(zhuǎn)化為無(wú)毒的硫酸鹽。 本課題通過(guò)研究生物催化劑催化亞硫酸鹽氧化還原反應(yīng)的動(dòng)力學(xué)模型，從而揭示葉綠體對(duì)外源性亞硫酸鹽的代謝調(diào)控機(jī)制，并在該機(jī)制的指導(dǎo)下，研究了葉綠體反應(yīng)pH值、反應(yīng)時(shí)間、1%的葉綠體溶液用量三者分別對(duì)葉綠體脫除NaHSO3效果的影響。同時(shí)，根據(jù)單因素試驗(yàn)結(jié)果，采用響應(yīng)面分析三因素（反應(yīng)pH值、反應(yīng)作用時(shí)間、1%的葉綠體溶液用量）對(duì)NaHSO3的脫除條件進(jìn)行優(yōu)化。 本課題通過(guò)單因素試驗(yàn)以及響應(yīng)面分析試驗(yàn)優(yōu)化，確定葉綠體脫除NaHSO3的最佳條件是：pH為8.07，反應(yīng)時(shí)間為3h，葉綠體和NaHSO3用量比為1:250（m/m），在此優(yōu)化條件下，SO2脫除率可達(dá)到94.85%。同時(shí)，光照、氧氣和震蕩等處理對(duì)亞硫酸鹽的氧化反應(yīng)具有0良好的促進(jìn)作用。 將研究結(jié)果應(yīng)用于荔枝酒和杏脯的脫除SO2的實(shí)驗(yàn)中，得到顯著的效果。當(dāng)pH值為6.95，反應(yīng)時(shí)間為345min，葉綠體濃度為345ppm,對(duì)荔枝酒中初始有效含量為300ppm的SO2脫除率可高達(dá)97.07％。而在杏脯中，加入超聲波輔助技術(shù)，當(dāng)pH值為7.0，反應(yīng)時(shí)間為5h，葉綠體濃度為300mg/kg,杏脯的SO2脫除率可高達(dá)89.97％. 這達(dá)到安全、經(jīng)濟(jì)、高效清除（降低）食品加工過(guò)程中殘留亞硫酸鹽的目的，使得食品中二氧化硫殘留量達(dá)到符合標(biāo)準(zhǔn)的范圍內(nèi)。該課題的研究適用于食品(如木耳、粉絲、罐頭、蘑菇、葡萄酒等)、藥材（如淮山、玉竹等）等加工過(guò)程中的二氧化硫殘留嚴(yán)重的領(lǐng)域，市場(chǎng)需求量巨大，具有重要的理論意義和良好的實(shí)際應(yīng)用前景。
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作品專(zhuān)業(yè)信息
撰寫(xiě)目的和基本思路
- 目的：利用生物技術(shù)方法進(jìn)行安全、經(jīng)濟(jì)、高效清除（降低）食品加工過(guò)程中殘留亞硫酸鹽。 基本思路：從生活中發(fā)現(xiàn)很多食品中二氧化硫殘留超標(biāo)，需要一種高效而安全的脫硫方法，從菠菜組織中提取并制備一種具有生物活性的細(xì)胞器?——葉綠體作為一種生物催化劑，利用葉綠體中的代謝途徑將外源性亞硫酸鹽進(jìn)行氧化還原反應(yīng)，將亞硫酸轉(zhuǎn)化為無(wú)毒的硫酸鹽。
科學(xué)性、先進(jìn)性及獨(dú)特之處
- (1)目前國(guó)內(nèi)還沒(méi)有關(guān)于利用葉綠體的功能特性開(kāi)展功能應(yīng)用研究的報(bào)道，該項(xiàng)目把葉綠體作為一種生物催化劑應(yīng)用到工業(yè)生產(chǎn)中，為細(xì)胞器的開(kāi)發(fā)利用與功能應(yīng)用研究奠定了基礎(chǔ)； (2)研究葉綠體作為一種生物催化劑的催化性能以及對(duì)外源性亞硫酸鹽的代謝調(diào)控機(jī)制，并建立代謝調(diào)控動(dòng)力學(xué)模型； (3)以亞硫酸鹽在生物催化劑中的代謝調(diào)控機(jī)制為指導(dǎo)，開(kāi)發(fā)出一種利用生物催化劑清除食品中二氧化硫殘留的技術(shù)條件與方法。
應(yīng)用價(jià)值和現(xiàn)實(shí)意義
- 由于食品加工中亞硫酸鹽的過(guò)量使用導(dǎo)致食品中二氧化硫殘留含量超標(biāo)而引發(fā)的食品安全問(wèn)題嚴(yán)重，本項(xiàng)目針對(duì)食品中二氧化硫殘留超標(biāo)的難題，擬采用生物技術(shù)方法進(jìn)行解決，安全、經(jīng)濟(jì)、高效清除（降低）食品加工過(guò)程中殘留亞硫酸鹽。 在項(xiàng)目實(shí)驗(yàn)中，荔枝酒、杏脯等食品的二氧化硫脫除率達(dá)到90%。
學(xué)術(shù)論文摘要
- 為了解決因二氧化硫殘留含量超標(biāo)引發(fā)的食品安全問(wèn)題，從菠菜中提取葉綠體，利用其代謝途徑將外源性亞硫酸鹽進(jìn)行氧化還原反應(yīng)，將亞硫酸轉(zhuǎn)化為無(wú)毒的硫酸鹽。 通過(guò)研究生物催化劑催化亞硫酸鹽氧化還原反應(yīng)的動(dòng)力學(xué)模型，從而揭示葉綠體對(duì)外源性亞硫酸鹽的代謝調(diào)控機(jī)制，在其指導(dǎo)下進(jìn)行單因素試驗(yàn)和響應(yīng)面分析試驗(yàn)優(yōu)化，確定葉綠體脫除NaHSO3的最佳條件：pH=8.0，反應(yīng)時(shí)間為3h，葉綠體和NaHSO3用量比為1:250，在此條件下，其脫除率可達(dá)到94%。同時(shí)，光照、氧氣和震蕩等處理均有促進(jìn)作用。 將研究結(jié)果應(yīng)用于荔枝酒和杏脯中有顯著的效果。當(dāng)pH=6.9，反應(yīng)時(shí)間為345min，葉綠體濃度為345ppm，對(duì)荔枝酒中的SO2脫除率可高達(dá)97％。杏脯中（在超聲波輔助技術(shù)下），當(dāng)pH=7.0，反應(yīng)時(shí)間為5h，葉綠體濃度為300mg/kg，SO2脫除率可高達(dá)90％。 這達(dá)到安全、經(jīng)濟(jì)、高效清除（降低）食品加工過(guò)程中殘留亞硫酸鹽的目的，使其二氧化硫殘留量合符標(biāo)準(zhǔn)。該課題的研究適用于食品(木耳、粉絲、葡萄酒等) 、藥材(淮山、玉竹等)等加工中的二氧化硫殘留嚴(yán)重的領(lǐng)域，市場(chǎng)需求量巨大，具有良好的實(shí)際應(yīng)用前景。
獲獎(jiǎng)情況
- 第十一屆“挑戰(zhàn)杯”廣東省大學(xué)生課外學(xué)術(shù)科技作品競(jìng)賽二等獎(jiǎng)
鑒定結(jié)果
- 暫無(wú)
參考文獻(xiàn)
- （1）黃國(guó)平. 食品中脫除SO2方法研究進(jìn)展[J]. 食品科技, 2007(12): 19-22. （2）王向麗, 黃國(guó)平, 溫其標(biāo). 生物催化劑脫除食品中SO2初探[J]. 2008-10-08, （3）趙德陽(yáng), 王進(jìn), 陳勇. 荔枝烈酒去除SO2方法探討[J]. 釀酒科技, 2007,(4):58-59 （4）Robert Hansch, Ralf R. Mendel. Sulfite oxidation in plant peroxisomes[J]. Photosynthesis Research, 2005, 86: 337–343
同類(lèi)課題研究水平概述
- 國(guó)內(nèi)近年來(lái)開(kāi)展的脫硫技術(shù)研究主要是針對(duì)環(huán)境污染，有關(guān)脫除食品中二氧化硫的技術(shù)研究鮮見(jiàn)報(bào)道。通常降低果脯中二氧化硫含量的方法有加熱和攪拌的物理方法，但是傳統(tǒng)的方法存在效率低、溶劑污染環(huán)境等問(wèn)題?；瘜W(xué)方法中的離子交換法和化學(xué)氧化法都能夠?qū)⒍趸蚍蛛x出來(lái)，但是對(duì)其風(fēng)味有不良影響，可能導(dǎo)致產(chǎn)品品質(zhì)的下降。 國(guó)外關(guān)于降低食品中二氧化硫殘留的研究，主要集中在發(fā)酵果酒方面，特別是葡萄酒。有關(guān)降低發(fā)酵類(lèi)果酒中二氧化硫殘留的研究，國(guó)外已有大量報(bào)道，歸納起來(lái)主要有以下3種方法：離子交換法、化學(xué)氧化法、酶法。
