利用固定化酶连续糖化生产葡萄糖试验
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7.1.1《发酵技术》习题一、基础过关1.自主预习(1)发酵技术是指利用的发酵作用,运用一些技术手段控制 ,大规模生产发酵产品的技术。
(2)酒酿是发酵的产物,果酒暴露在空气中变酸是发酵的结果。
酿制酒酿的适宜温度为℃。
2.典型例题(1)下列不属于发酵技术在生活中应用的是()A.酒精生产B.抗生素生产C.塑料生产D.酱制品生产(2)制作泡菜的坛子必须密封,主要是为了()A.隔绝空气,防止杂菌进入并繁殖B.利于乳酸菌在缺氧的环境下发酵C.防止灰尘污染D.使多种细菌在坛内快速增多二、综合训练1.思维判断(1)制作腐乳时酒精的含量高于12%时会加快腐乳的成熟。
(2)腌制过程中乳酸菌含量会逐渐增多并达到最高峰,然后下降。
2.精心选择(1)人类可以用发酵技术来生产的医药产品有()A.酒精、柠檬酸、乳酸B.抗生素、维生素C.酱制品、啤酒、醋D.酸奶、饮料、蛋白质(2)味精是生活中最常用的一种调味品,最初人们用植物蛋白质(大豆)生产,后来改用现代发酵技术大量生产。
下列哪种与味精的生产一样,是应用现代发酵技术进行大量生产()A.面包B.柠檬酸C.食醋D.酒类三、拓展应用1.学以致用(1)将下列应用实例与其相关的生物技术进行搭配,将选项的字母填在右侧对应的数字后面①泡菜 A.乳酸发酵①---______②绵羊多莉 B.酵母菌发酵②---______③面包 C.基因工程③---______④转基因番茄 D.克隆技术④---______(2)根据制作酸奶、米酒、发酵酱的实验,完成下表。
2.分析提高(1)乙醇等“绿色能源”的开发备受世界关注。
利用玉米秸杆生产燃料酒精的大致流程如图所示:①玉米秸杆经预处理后,应选用酶进行水解,使之转化为发酵所需的葡萄糖。
②可以提取上述酶的微生物是(多选)。
A.酿制果醋的醋酸菌B.生长在腐木上的霉菌C.制作酸奶的乳酸菌D.生产味精的谷氨酸棒状杆菌E.反刍动物瘤胃中生存的某些微生物③若从土壤中分离产生这种酶的微生物,所需要的培养基为(按功能分),培养基中的碳源为。
重访好题名师力推做了不懊悔的名校名题1.(2022·江苏押题卷Ⅰ)下列关于腐乳制作过程中后期发酵的叙述,不正确的是()A.后期发酵中腐乳风味形成与蛋白质的降解亲密相关B.后期发酵主要是酶与微生物协同参与生化反应的过程C.盐的用量、酒的种类和用量、温度等均影响后期发酵D.前期发酵过程中毛霉的生长状况对后期发酵无直接影响答案:D解析:前期发酵过程中毛霉的生长状况、盐的用量、酒的种类和用量、温度均影响后期发酵。
2.(2022·海南卷)已知泡菜中亚硝酸盐含量与泡制时间有关。
为了测定不同泡制天数泡菜中亚硝酸盐的含量,某同学设计了一个试验,试验材料、试剂及用具包括:刻度移液管、比色管、不同浓度的亚硝酸钠标准溶液、亚硝酸盐的显色剂、不同泡制天数的泡菜滤液等。
回答相关问题:(1)请完善下列试验步骤:①标准管的制备:用__________________________和显色剂制成颜色深浅不同的系列标准管。
②样品管的制备:用刻度移液管分别吸取肯定量的______________________,加到不同的比色管中,然后在各个比色管中加入等量的显色剂进行显色,得到样品管。
③将每个__________分别与系列标准管进行比较,找出与样品管颜色深浅__________的标准管,该管中亚硝酸钠含量即代表样品管中的亚硝酸盐含量,记录各样品管亚硝酸盐的含量。
(2)上图表示的是泡菜中__________________趋势。
(3)泡菜制作过程中产酸的细菌主要是__________(填“醋酸杆菌”或“乳酸菌”)。
答案:(1)不同浓度亚硝酸钠标准溶液②不同泡制天数的泡菜滤液②样品管全都(2)亚硝酸盐含量的(3)乳酸菌解析:(1)在亚硝酸盐的含量测定中,用不同浓度亚硝酸钠标准溶液和显色剂制成颜色深浅不同的系列标准管;用刻度移液管分别吸取肯定量的不同泡制天数的泡菜滤液,加到不同的比色管中,然后在各个比色管中加入等量的显色剂进行显色,得到样品管;将每个样品管分别与系列标准管进行比较,找出与样品管颜色深浅相近的标准管,该管中亚硝酸钠含量即代表样品管中的亚硝酸盐含量,记录各样品管亚硝酸盐的含量。
糖化酶的固定化实验一 实验目的1、掌握制备固定化酶的方法、原理及固定化酶的特点2、在固定化糖化酶作用下测定底物糊精转化成糖的转化率二 实验原理1、固定化酶(细胞),就是把游离的水溶性酶(细胞),限制或固定于某一局部的空间或固体载体上。
2、与游离酶(细胞)相比,固定化酶(细胞)具有如下优点:① 容易将固定化酶(细胞)与底物、产物分开,产物溶液中没有酶(细胞)的残留,简化了提纯工艺;② 可以在较长时间内反复使用,有利于工艺的连续化;③ 反应过程可控性提高,有利于工艺自动化和微电脑化;④ 在绝大多数情况下提高了酶(细胞)的稳定性;⑤ 较能适应于多酶反应;⑥ 酶的使用效率、产物得率提高,产品质量有保障。
3、酶的固定化方法:通常的固定化方法可以概括为三种:a 、载体结合法 b 、交联法 c 、包埋法4、包埋法包埋法是将酶(细胞)包在凝胶微小格子内,或是将酶(细胞)包裹在半透性聚合物膜内的固定化方法。
该法的优点是:酶分子(细胞)本身不参加格子的形成,大多数酶都可用该法固定化,且方法较为简便;酶分子(细胞)仅仅是被包埋起来而未受到化学作用,故活力较高。
其缺点是不适用于大分子底物。
三 固定化糖化酶催化糊精生成葡萄糖的反应固定化糖化酶催化淀粉液化产物——糊精反应生成葡萄糖。
本实验操作的工艺流程如下:糖化酶 2%的淀粉溶液↓ ↓缓冲液溶解 糊精↓ ↓海藻酸钠→溶解→ 混合→造粒→固定糖化酶颗粒→混合→催化反应pH4.6→葡萄糖 标准曲线公式:还原糖(葡萄糖)计算公式思考题:凝胶包埋 d 微胶囊包埋1、固定化酶(细胞)的方法有哪些?并分别简要说明。
2、结合本实验说明固定床固定化酶反应器的优缺点。
点名、检查预习报告、写一份报告样本。
利用固定化酶连续糖化生产葡萄糖试验摘要采用再造孔分子筛作为载体制得具有高稳定性的固定化复合糖化酶,在适宜条件下,连续供给DE值13%~17%、浓度30%~33%玉米淀粉液化液,通过控制流速和温度可连续30d生产出DE值95%以上,葡萄糖含量93%以上,达到结晶要求的液体葡萄糖浆。
关键词分子筛;固定化酶;连续糖化目前,国内利用淀粉生产葡萄糖的主要方法为双酶法,随着生产成本的升高和葡萄糖价格的持续走低,大部分淀粉糖企业放弃了葡萄糖的生产,只有少部分以质量为优势的企业仍在生产,其利润已经处于极低的水平。
而采用固定化酶连续生产葡萄糖具有投资少、耗能低、反应时间短、工艺可以连续自动化等优点,很大程度上降低了生产成本,提高了利润。
常用的糖化酶固定化方法有物理及离子吸附法、包埋法和交联法等,以上几种方法制得的固定化葡萄糖淀粉酶皆有报道,但物理吸附法酶与载体结合不牢;包埋法缺点是底物与酶的作用范围有限制,难以获得高比活力的固定化酶。
由于葡萄糖价格低,使用低制备成本和高效的固定化酶对葡萄糖的生产有着重要意义。
本试验采用方法简单、价格低廉、效率高的固定化酶制作方法,即以大孔分子筛为吸附载体,戊二醛作为交联剂,通过吸附及交联制得高稳定性的固定化复合糖化酶。
在适宜条件下,以玉米淀粉液化液为原料连续通过装有固定化酶的反应柱,可生产出达到结晶要求的液体葡萄糖。
本试验主要研究对固定化酶连续糖化有密切影响的各种因素,从而找出适宜工业化生产的糖化条件。
1材料与方法1.1试验材料复合糖化酶DX,诺维信提供;玉米淀粉液化液,财鑫糖业液糖车间提供;再造孔分子筛,复旦大学提供;固定床反应柱,自制。
1.2试验方法1.2.1固定化酶制备方法。
将复合糖化酶循环经过装有分子筛的反应柱使分子筛表面吸附一定量的糖化酶,用少量水洗去多余的酶,取浓度0.5%~1.0%戊二醛做为交联剂对其进行交联,得到吸附有糖化酶的分子筛固定化酶反应柱。
1.2.2连续糖化方法。
食品酶学文献综述论文题目酶在食品加工中的应用学生姓名许超班级****** 学号******** 学院生物与农业工程学院专业食品科学与工程指导教师周亚军摘要:介绍了现代酶工程、酶制剂在食品加工中的应用现状,以及最新研究近况。
现代酶学将为食品工业的发展起重要推动作用。
关键词:酶;食品工业;应用Application and Prospect of Development of Enzymatic Technology in the Food IndustryAbstracts:This paper introduces important effect of enzyme in food industry,summarizes the application of enzyme in the production of flesh,fish,eggs,milk,vegetable,beverage,vintage,toast food and refine suger,and gives development prospectof enzyme in food industry.Key words:enzyme;food industry;application;1.前言酶是一类具有生物催化特性的蛋白质,是一类生物催化剂,一切生物的新陈代谢都是在各种各样酶的作用下进行的[1]。
由于酶反应温和,专一性强,催化效率高,反应容易控制,因此十分适宜食品加工应用[2]。
酶用于食品加工中具有以下优点:改进食品加工方法;改进食品加工条件,降低成本;提高食品质量;改善食品风味、颜色等。
目前酶工程、酶制剂已在食品加工多个领域得到了广泛应用。
2.酶在食品加工中的应用几千年前,人们就在不知不觉中将酶应用于制作发酵饮料等生产中,我国早在夏禹时代酿酒就已出现。
近年来,随着食品工业科学技术的不断提高,酶已广泛应用于食品行业的各个领域,如制糖工业、饮料工业、焙烤工业、乳品工业等[3]。
固定化酶技术在医疗和环境中的应用酶是一种生物催化剂,能够催化生物化学反应。
在许多生物工艺和工业生产中,酶已经成为不可或缺的工具。
最近,固定化酶技术也逐渐在医疗和环境中广泛应用。
一、固定化酶技术是什么固定化酶技术的基本思想是将酶固定在一定的载体上,使得酶能够长时间稳定地保存在固定状态下,并能够在环境中起到合适的催化作用。
这种技术以酶的活性稳定性和生物相容性能力作为关键指标,以聚合物材料、微生物或生物大分子材料为载体,利用化学或物理交联的方法将酶硬化在载体中,从而形成固定化的酶催化剂。
二、固定化酶技术在医疗中的应用固定化酶技术在医疗领域中有着广泛的应用。
如近年来广泛用于医疗检测中的糖尿病检测。
糖尿病是一种常见的代谢性疾病,目前以测定人体血液中的葡萄糖含量为常规诊断方法。
固定化酶技术可以将酶嵌入生物传感器中,将它们固定到微小的芯片上,作为一种“传感器”来检测葡萄糖。
这使得检测更加简便、快捷、准确。
同时,固定化酶技术还被广泛应用于脂肪肝和心血管疾病的检测中,使得医学检查和诊断更加科学和精确。
三、固定化酶技术在环境中的应用除了医疗领域,固定化酶技术在环境保护中也有广泛的应用。
例如,我们可以利用过硫酸盐法固定化酶来处理环境污染中的水质问题。
对于一些环境中存在的有机物,通过将其与固定化酶进行作用,能够有效地去除水质中的有机污染物,同时避免了传统化学法对环境的影响和损害,有机地促进了水质的净化和环境的保护。
四、前景展望固定化酶技术在医疗和环境中已经取得了一定的成果。
人们已经发现了很多潜在的应用,但也面临着一些困难和挑战。
例如酶质稳定性、载体材料的选择和制备等问题。
但随着科技的不断进步和经验的不断积累,这些困难将逐步得到解决,固定化酶技术的应用前景非常广阔,这将使得我们在医疗治疗和环境保护方面有更加优秀的选择和手段,让我们生活得更加健康、环境更加清洁和美丽。
一、实验目的1. 了解糖化酶的特性和催化机理。
2. 掌握糖化酶的固定化技术。
3. 学习通过实验测定糖化酶的活力和半衰期。
二、实验原理糖化酶是一种内切酶,能够将淀粉分子水解成葡萄糖。
固定化酶技术是将酶固定在固体载体上,以提高酶的稳定性和重复使用性。
本实验采用戊二醛交联法固定糖化酶,并通过测定固定化酶的活力和半衰期来评估固定化效果。
三、实验材料与仪器材料:1. 马铃薯淀粉2. 葡萄糖3. 戊二醛4. 交联剂5. 硫酸铵6. 碳酸钠7. pH试纸8. 红外测温枪9. 试管10. 烧杯11. 移液器仪器:1. 研钵2. 恒温水浴锅3. 酶标仪4. 分析天平四、实验步骤1. 酶的制备:1.1 称取适量糖化酶粉末,加入适量蒸馏水溶解。
1.2 将溶解后的酶液加入戊二醛,交联剂和硫酸铵,进行固定化处理。
1.3 将固定化酶用碳酸钠溶液洗涤,去除未固定的酶和杂质。
2. 酶活力测定:2.1 准备一定浓度的淀粉溶液,加入固定化酶,在恒温水浴锅中反应。
2.2 定时取样,用碘液检测淀粉浓度,计算酶活力。
2.3 重复实验,求平均值。
3. 半衰期测定:3.1 在恒温水浴锅中,将固定化酶与淀粉溶液混合,定时取样,测定酶活力。
3.2 以酶活力为纵坐标,时间(min)为横坐标,绘制酶活力随时间变化的曲线。
3.3 根据曲线计算半衰期。
五、实验结果与分析1. 酶活力测定结果:实验结果显示,固定化酶的活力与未固定化酶相近,说明固定化过程对酶活力影响较小。
2. 半衰期测定结果:实验结果显示,固定化酶的半衰期为30min,明显高于未固定化酶,说明固定化技术提高了酶的稳定性。
六、结论1. 糖化酶固定化技术是一种提高酶稳定性和重复使用性的有效方法。
2. 本实验中,戊二醛交联法成功固定了糖化酶,固定化酶的活力和稳定性均得到了提高。
七、实验讨论1. 实验过程中,固定化酶的活力和稳定性与固定化条件(如交联剂浓度、交联时间等)密切相关。
2. 在实际应用中,可根据需要选择合适的固定化方法和条件,以获得最佳的固定化效果。
固定化葡聚糖蔗糖酶催化蔗糖生成葡聚糖的研究侯殿志1,2,王晓1,2,相萍萍1,2,朱延光1,2,蓝尉冰1,2,陈华磊1,2,于玥1,2,陈山1,2,*(1. 广西大学糖业工程技术研究中心,南宁 530004;2. 糖业及综合利用教育部工程研究中心,南宁 530004)摘 要:葡聚糖蔗糖酶可以催化单底物蔗糖生成葡聚糖和果糖。
本论文研究了不同酶活总量的固定化葡聚糖蔗糖酶对葡聚糖分子量的影响。
实验发现高效凝胶渗透色谱(HPGPC)在线检测催化反应混合液可以实现蔗糖和果糖的良好分离,同时得到每个批次的蔗糖使用和果糖生成情况,从而达到监控葡聚糖生成的目的。
在催化反应条件一定的情况下,改变催化反应体系中固定化酶的酶活总量,可以改变葡聚糖的分子量分布情况,酶浓度越大,蔗糖的使用率越高,催化反应产物中小分子量葡聚糖的含量也越高。
批次反应的往后,蔗糖的使用率下降,催化反应产物中小分子量的葡聚糖含量降低。
论文为实现特定分子量葡聚糖的连续生产和固定化酶合成葡聚糖相关模型的建立提供重要的数据基础。
关键词:固定化葡聚糖蔗糖酶;酶活总量;葡聚糖;分子量中图分类号:TS244 文献标识码:A 文章编号:1006-2513(2015)12-0075-07Production of dextran by immobilized dextransucrase throughcatalyzing sucroseHOU Dian-zhi1,2,WANG Xiao1,2,XIANG Ping-ping1,2,ZHU Yan-guang1,2,LAN Wei-bing1,2,CHEN Hua-lei1,2,YV Yue1,2,CHEN Shan1,2,*(1. Engineering Center for Sugarcane and Cane sugar,Guangxi University,Nanning 530004;2. Engineering Center for Sugar and Comprehensive Utilization,Ministry of Education,Nanning 530004)Abstract:Dextran and fructose were produced by dextransucrase through catalyzing single substrate sucrose. In this paper,the effects of total activities of immobilized dextransucrases on the molecular weight of dextran were studied. It was found that online testing of HPGPC could achieve good separation of sucrose and fructose in catalytic reaction mixture,and could also obtain quantitative analysis of the sucrose used and the fructose generated in each batch,thus the production of dextran could be monitored. Under certain circumstances,changing enzyme concentration could regulate the yield of dextran with different molecular weight in the catalytic reaction. High enzyme concentration could achieve higher utilization rate of sucrose and with higher content of low and medium molecular weight dextran. As the proceeding of the batch reaction,utilization rate of sucrose declined,and the content of dextran with low and medium molecular weigh in the catalytic reaction became lower. This study provided an important data base for continuous production of dextran with specific molecular weight and establishment of related model for the synthesis of dextran by immobilized enzyme.Key words:immobilized dextransucrase;total enzyme activity;dextran;molecular weight收稿日期:2015-10-28 *通讯作者基金项目: 国家自然科学基金项目(21264003);2012年广西自然科学基金项目(2012GXNSFAA053029);2013年广西自然科学基金项目(2013GXNSFAA019036)。
固定化细胞制备及应用事例固定化细胞是将活细胞固定在材料上,以实现其在生物反应或工业生产中的应用。
利用固定化细胞可以提高细胞的稳定性和生物活性,延长其寿命,并简化细胞分离和生产过程。
下面将介绍固定化细胞制备及应用的一些事例。
一、酶固定化1. 葡萄糖异构酶固定化:葡萄糖异构酶(GI)是一种重要的酶,用于将葡萄糖转化为果糖。
将GI固定在聚丙烯酸酯(PVA)凝胶中,可以实现连续和稳定的果糖生产。
此外,还可以将GI固定在金属氧化物纳米粒子上,以提高反应速率和酶稳定性。
2. 乳酸脱氢酶固定化:乳酸脱氢酶(LDH)是一种用于乳酸生产的重要酶。
将LDH固定在Ca2+交换树脂上,可以实现连续乳酸生产。
固定化LDH不仅具有较高的稳定性和重复使用性,还可以避免产物污染。
二、生物传感器1. 葡萄酒品质传感器:利用固定化酵母细胞制备的生物传感器,可以检测葡萄酒中的氨基酸和糖分等物质,以评估葡萄酒的品质。
固定化酵母细胞可以提高传感器的灵敏度和稳定性。
2. 环境污染物传感器:将大肠杆菌等细菌固定在传感器的电极表面上,可以实现对环境中污染物的实时监测。
固定化细菌可以与特定的污染物发生反应,并产生电流信号,从而实现环境污染物的快速检测。
三、药物传递系统1. 肿瘤靶向治疗:将抗癌药物固定在载体上,并加上靶向配体,可以实现对肿瘤细胞的选择性靶向治疗。
固定化药物可以提高药物的稳定性和生物利用率,减少药物对正常组织的毒性。
2. 糖尿病治疗:将胰岛素固定化在高分子材料上,并用于制备胰岛素缓释系统,可以实现糖尿病的长期治疗。
固定化胰岛素可以延长药物的作用时间,减少频繁注射的需要。
四、废水处理1. 有机废水处理:将具有降解有机物能力的细菌固定在废水处理装置中,可以高效降解废水中的有机物。
固定化细菌可以在较宽的温度和pH范围内工作,减少对环境的影响。
2. 污水氨氮去除:将氨氧化细菌固定在生物反应器中,可以实现对污水中氨氮的高效去除。
固定化细菌可以提高氨氮去除速率和稳定性,减少传统处理方法所需的空间和时间。
收稿日期:20050421作者简介:段钢(1966),男,辽宁沈阳人,博士,研究方向为酶工程及动力学.文章编号:16732383(2005)05008504葡萄糖异构化酶对果糖生产的影响段 钢1,刘钟栋2,Jay Shetty 1(1.无锡杰能科生物制品有限公司,江苏无锡214035;21河南工业大学粮油食品学院,河南郑州450052)摘要:对果葡糖浆的生产现状进行了评述,阐述了各种酶制剂,特别是葡萄糖异构化酶对果糖生产的影响,包括葡萄糖异构化酶对生产率的影响、反应器的设计及其操作影响因素.关键词:果糖;酶制剂;葡萄糖异构化酶;酶反应器;生产率中图分类号:TS20112 文献标识码:A0 前言果葡糖浆是高甜度的淀粉糖,口感纯正爽口,吸湿保潮性能好,利用果葡糖加工的食品质地松软,不干涸缩形,保鲜性好;果葡糖冰点温度低,可应用于冰淇淋等冷饮食品;果葡糖浆溶解度高,粘度低,更易发生美拉德反应,故在烘烤上也广泛应用;糖尿病患者摄取果糖仍可进行正常能量代谢,不需要胰岛素辅助.果葡糖浆因其具有以上独特的性能,被消费者所喜爱,已在食品、饮料、糖果、日常生活中广泛应用[1~6].关于果葡糖浆的一个认识误区是:只有F55(果糖含量55%)才可应用于软饮料,其实国内外皆有F42果糖应用于软饮料,只要不是Cola(可乐)系列,不要求那么高的甜度就可应用.事实上,在亚洲,如日本和中国,一些果味饮料、茶饮料,消费者并不喜欢很甜的口味.此外,世界范围内果葡糖浆F42和F55的生产比例基本上是2B 3,因此,F42果糖有很大的发展潜力[7~10].世界市场的果葡糖浆发展速度很快,到2000年已达1334万t.在我国,2001年以来,随着果葡糖浆成本下降,品种结构调整,酶制剂的发展能提供更高的转化率,其价格逐步下降;人们生活习惯的改变,使果葡糖浆显示出很大发展潜力,我国果葡糖浆已走出低谷,进入一个新的发展阶段,2004年果葡糖浆的生产量已超过5万t.其中酶制剂的发展对果糖生产的效率及成本影响很大[11].本文主要从酶制剂的角度讨论其对果糖生产率和成本的影响.1 果葡糖浆的特性葡萄糖和果糖为同分异构体,都属己糖,通过异构反应葡萄糖异构化为果糖[12].葡萄糖和果糖分子结构的差别在C 1和C 2上,葡萄糖C 1为配醛基,果糖C 2为酮基,异构化反应是葡萄糖分子C 2上氢原子转移到C 1上成为果糖,葡萄糖为右旋,旋光度[A ]D 20=+5215b ,果糖为左旋,旋光度[A ]D 20=-9215b .2 葡萄糖异构化的条件与方法2.1 异构化用葡萄糖液的质量要求[13,14]生产葡萄糖的原料是淀粉,工业上用得最多的是玉米淀粉,也可使用木薯淀粉,如在东南亚和台湾省.其具体要求如下:(1)纯度高:目前采用/双酶法0技术生产的葡萄糖DE >97%,糖化液经过精制纯化除去铁、铜和其它重金属杂质,钙离子控制在极低范围,使得葡萄糖异构反应能保持较好的稳定性.(2)浓度高:酶法制糖时,异构化反应前必须再浓缩至42%~50%.(3)需要添加一些对酶有激活作用或对氧有抑制作用的无机盐.(4)糖液pH :一般糖液的pH 调到7.5.第26卷第5期河南工业大学学报(自然科学版)Vol.26,No.52005年10月Journal of Henan University of Technology(Natural Science Edition)Oct.20052.2酶制剂[15]转化淀粉为葡萄糖的酶制剂主要是液化酶和糖化酶.这两种酶的选择对异构化酶的行为有很大影响,因而对果糖的生产成本有很大影响.2.2.1液化酶液化酶是A淀粉酶,钙离子的存在对液化过程是有利的,但钙离子是葡萄糖异构化酶的抑制剂.因此,果葡糖生产所用的液化酶应是低钙、耐热的高温A淀粉酶.2.2.2糖化酶糖化的目标要求不只是达到一定的D X值(葡萄糖含量),长链糖的存在会对糖化酶的活性区有较大影响,长期积累会使糖化酶的效率大大降低.因此,果糖生产皆采用复合糖化酶,这样在糖化后可把长链糖(DP4+)控制在1%或低于1%.2.2.3葡萄糖异构化酶葡萄糖异构化酶的确切名称为木糖异构化酶.它是一种催化D木糖、D葡萄糖、D核糖等醛糖可逆地转化为酮糖的异构酶.2.3异构化酶[16]葡萄糖异构化酶在自然界中广泛存在,至今发现的已有几十种[17~21].如:葡萄糖异构化酶Streptomyces rubiginosus(由聚氮丙啶和戊二醛交联得到),Streptomyces murinus酶(也由交联的方法固定化制得)等.2.3.1异构化酶的固定化异构化酶的固定化有现场固定化法和商品固定化.如要利用液体酶,需将异构化酶在操作现场固定化在载体上,这种操作方式对于底物的纯度要求相当高,这种酶制剂的固定方法只有在美国和日本还少量使用,绝大多数果葡糖生产工艺是利用已商品化的固定化酶.关于固定化方法有上百个专利报道[22~24].其中对于大多固定化的葡萄糖异构化酶,其工艺中的外扩散可忽略,内扩散会对反应速率有影响,对不同的工艺的影响有区别,如对于过小的柱子,内扩散影响异构化效果.酶在全球范围内平均每千克葡萄糖异构化酶生产F42的量从5~25t不等,这与糖液质量操作,管理等因素有关.以前的葡萄糖异构化固定化酶的生产率,基本上每千克酶制剂平均生产10t F42.最近高水平的果葡糖生产厂利用异构化酶,其生产率可超过20t/kg.当然,葡萄糖异构化固定化酶的活力也和果糖产量有关系,如图1所示,底物纯化费用对整个生产成本也有很大影响.图1异构化酶活力的变化和果糖产量的关系图2水化和固定化酶的表观比重2.3.2水化固定化异构酶水化后体积膨胀,因此可根据水化前后的表观密度变化来计算固定化酶的用量,通常酶的装入量不少于整个反应器体积的1/ 3,不超过反应器体积的3/4,如图2所示.2.3.3装柱[25]新型的葡萄糖异构化酶可使装柱与水化同时进行.3大规模生产[26,27]从经济的角度来说,利用现有的商业化异构化酶,最适合生产F42果葡糖浆.3.1果葡糖浆生产流程淀粉乳y淀粉酶液化y糖化y过滤y蒸发y 脱色y压滤y冷却y离交y加热y异构化y精制y蒸发y42%HFS||葡萄糖异构酶42%HFS果葡糖生产是淀粉糖生产中最复杂的,是生产厂家掌握生产技术水平、管理水平及控制水平86河南工业大学学报(自然科学版)第26卷的综合体现.3.2 葡萄糖异构化反应器[28,29]使用固定化酶可采用很多种反应器形式,对果葡糖生产来讲,因其有很好的动力学和近平衡的热力学条件,所以采用活塞流反应器进行连续异构更合适.图3葡萄糖异构化固定化酶反应器简图图4 各种因素对固定化异构化酶生产率的影响3.3 影响酶生产率的反应器操作因素[30,31]影响酶生产率的反应器操作因素很多,而且它们之间互相制约,如图4所示,真正工业生产要把这些因素皆考虑在内,从而使综合的经济指标最佳.4 结论通过选择合适的液化,糖化酶制剂和工艺条件,可有效地把淀粉转化为高质量的葡萄糖溶液,为异构化酶提供理想的底物.合理的反应器设计和操作条件,可大大提高异构化酶的效率和生产率,提高果糖生产的经济性.高活力、高选择性的液化和糖化酶及高热稳定性的异构化酶会是进一步发展的方向.(1)果糖的生产由于酶制剂的进步而获得很大进步.固定化葡萄糖异构化酶仍是固定化酶在工业上最成功的例子之一.(2)酶制剂果糖生产的一个发展方向是制得热稳定性的葡萄糖异构化酶制剂,使得葡萄糖溶液流过固定化反应器后,果糖的浓度达到F55的标准,这样就可大大减少分离的投资与操作成本[33].另外,耐酸性的酶可在低pH 下操作也可减少有颜色物质的形成与副产物的形成.(3)酶制剂果糖生产中有助于过程节能的方法是在高浓度底物条件下进行液化和糖化,以减少异构化前的浓缩,需要高活力、高选择性的液化和糖化酶.参考文献:[1] 2002Corn Annual[R].Washington:Corn Refin 2ers Association,Inc,20031[2] 杰能科产品手册,G EN SWEE T 葡萄糖异构化酶生产果糖[R].2002.[3] Richard L K,Robert K S,Edw ard N B.Thestructure of glucose _fruc tose oxidoreductase fromZ ymomonas mobilis:an osmoprotective periplas 2mic enz yme containing non_dissociable NA DP [J].Structure,1996,4(12):1413~1427.[4] Raman P,Foster S E.Eff ect of troglitazone(Rezulin)on fruciose 2.6_bisphosphate concen 2tration and gluc ose metabolism in isolated rat hepatocytes[J].Life Science,1998,62(8):89~94.[5] Jean F,Ois S,M d,et al.Eff ects of glucagon inthe control of endogenous glucose 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自我小测1.下列关于固定化酶和一般酶制剂在应用效果上的说法,错误的是()A.固定化酶生物活性强,可长久使用B.一般酶制剂应用后和产物混在一起,产物的纯度不高C.一般酶制剂参加反应后不能重复利用D.固定化酶可以反复利用,降低生产成本,提高产量和质量2.下列关于固定化酶技术说法正确的是( )A.固定化酶技术就是固定反应物,将酶依附着载体围绕反应物旋转的技术B.固定化酶的优势在于能催化一系列的酶促反应C.固定化酶中的酶无法重复利用D.固定化酶是将酶固定在一定空间的技术3.下列说法中,哪项不是在应用酶的过程中常遇见的一些实际问题?()A.酶与反应物混合,产品难以提纯B.酶在生物化学反应中往往难以回收C.酶遇强酸、强碱、高温等条件易失活D.酶作为催化剂,绝大多数酶是蛋白质4.高果糖浆的生产需要使用葡萄糖异构酶,它能将葡萄糖转化成果糖,而不能转化成其他物质。
这是根据酶的特性中的()A.特异性B.专一性C.高效性D.多样性5.下列有关固定化技术的叙述,正确的是()A.固定化酶只能在细胞内发挥作用B.固定化酶能提高酶的利用率C.酶的固定是酶分离纯化的常用方法D.固定化酶的固定化方式就是吸附在固体表面上6.对固定酶的作用影响较小的固定方法是()A.包埋法B.化学结合法C.物理吸附法D.生物法7.下列关于固定化酶中的酶说法正确的是()A.固定化酶活性不稳定B.酶被固定在不溶于水的载体上,可反复利用C.酶作为催化剂,反应前后结构不改变,所以固定化酶可永远利用下去D.固定化酶由于被固定在载体上,所以丧失了酶的高效性和专一性特点8.下列说法不正确的是( )A.固定化酶和固定化细胞的方法包括包埋法、化学结合法和物理吸附法B.固定化酶更适合采用化学结合法和物理吸附法C.由于细胞个体大,而酶分子很小,因此细胞多采用物理吸附法固定D.反应物是大分子物质时应采用固定化酶9.如果反应物是大分子物质,采用下列哪种方法催化受限制()A.直接使用酶B.使用化学方法结合的酶C.使用固定化细胞D.使用物理吸附法固定的酶10.将谷氨酸棒状杆菌生产谷氨酸的发酵过程变为连续的酶反应,应当固定();若将谷氨酸棒状杆菌内的蛋白质变成氨基酸,应当固定()A.谷氨酸棒状杆菌蛋白酶B.谷氨酸棒状杆菌谷氨酸棒状杆菌C.蛋白酶蛋白酶D.蛋白酶谷氨酸棒状杆菌11.研究认为,用固定化酶技术处理污染物是很有前途的,如从大肠杆菌中得到的三酯磷酸酶固定到尼龙膜上制成制剂,可用于降解残留在土壤中的有机磷农药,与微生物降解相比,其作用不需要适宜的()A.温度B.酸碱度C.水分D.营养12.固定化酶和固定化细胞的主要区别是()A.前者只能固定胞外酶,后者只能固定胞内酶B.前者只能固定胞内酶,后者只能固定胞外酶C.前者可以固定胞内酶和胞外酶,后者只可以固定胞内酶D.前者只可以固定胞外酶,后者可以固定胞外酶和胞内酶13.右图为固定化酶的反应柱示意图,请据图回答下面的问题。
糖化酶的固定化试验一、目的要求本实验为酶工程综合实验,由学生自行设计实验方案,培养学生独立实验的能力;并掌握酶活测定方法,米氏常数测定,学习固定化酶的常用方法及固定化酶的表征。
二、基本原理糖化酶是一种用途广泛的酶,粮食工业、食品工业、发酵工业都经常使用。
随着生物技术的迅速发展,糖化酶的生产和使用水平也有了进一步的提高。
固定化技术是近年来迅速发展的一种崭新技术,固定化酶同游离酶相比有很多优点,它开辟了酶的许多新用途。
游离酶可通过各种固定化方法,增加其稳定性并且有利于连续化生产和重复使用。
酶固定化后可用各种理化性质的变化来表征其效果。
酶的固定化方法:通常的固定化方法可以概括为四种:a、吸附法b、共价偶联法c、交联法d、包埋法4、包埋法包埋法是借助于聚合促进剂的作用进行聚合,将酶包埋于聚合物中以达到固定化目的的一种方法。
反应条件温和,很少改变酶的结构,此方法对大多数酶制剂甚至完整的微生物细胞都是适用的,其局限性是①、对底物和产物是大分子的采用此种方法固定化酶是不适用的②、高聚物网络或半透性膜对小分子物质扩散的阻力导致固定化酶的动力学行为偏离游离酶的动力学行为,活力减低。
凝胶包埋是将酶包埋在交联的水不溶性凝胶的空隙中的方法,把酶固定于聚合材料的格子结构中,这样可以防止酶蛋白游离释放,但底物仍能渗入格子内与酶接触,进行酶催化反应。
糖化酶活力的测定采用次碘酸钠法。
糖化酶能从淀粉分子非还原性末端开始,分解a-1,4 葡萄糖苷键生成葡萄糖。
葡萄糖分子中含有醛基,能被次碘酸钠氧化,过量的次碘酸钠酸化后析出碘,再用硫代硫酸钠标准溶液滴定,由此可计算酶活力。
次碘酸钠法的原理为在碱性介质(NaOH)中,碘歧化为次碘酸钠和碘化钠,次碘酸钠氧化溶液中游离的醛基为酸基。
适当酸化,剩余的次碘酸钠与碘酸钠又生成碘,以淀粉为指示剂,用硫代硫酸钠标准溶液滴定。
根据总碘量和硫代硫酸钠的用量,可对应获得甲醛的量。
反应为:I2+2OH-=OI-+I-+H2OHCHO+OI-+OH-=HCOO-+I-+H2OOI-+I-+2H+= I2+H2OI2+2S2O32-=S4O62-+2I-米氏常数Km为当酶促反应速度是最大反应速度一半时的底物浓度。
一、实验目的1. 了解并掌握生物糖化发酵的基本原理和过程。
2. 掌握糖化酶和发酵菌的筛选与鉴定方法。
3. 学习糖化发酵过程中关键参数的测定方法。
4. 探讨糖化发酵条件对产物产率的影响。
二、实验原理生物糖化发酵是指利用酶将淀粉类物质转化为可发酵糖的过程,再通过发酵菌将可发酵糖转化为酒精、二氧化碳等产物的过程。
本实验主要分为糖化阶段和发酵阶段。
1. 糖化阶段:利用糖化酶将淀粉水解为葡萄糖。
糖化酶是一种内切酶,可以随机切割淀粉分子中的α-1,4-糖苷键,产生大量葡萄糖。
2. 发酵阶段:利用发酵菌将葡萄糖转化为酒精、二氧化碳等产物。
常见的发酵菌有酵母菌、乳酸菌等。
三、实验仪器与试剂1. 仪器:锥形瓶、烧杯、玻璃棒、温度计、pH计、分析天平、移液管、显微镜等。
2. 试剂:淀粉、糖化酶、发酵菌、葡萄糖、酵母膏、氯化钠、磷酸二氢钠、磷酸氢二钠等。
四、实验步骤1. 糖化酶的筛选与鉴定1.1 将淀粉溶解于水中,配制成一定浓度的淀粉溶液。
1.2 取少量淀粉溶液于锥形瓶中,加入不同浓度的糖化酶,搅拌混匀。
1.3 将锥形瓶放入恒温水浴锅中,在一定温度下反应一定时间。
1.4 取反应液,用碘液检测淀粉是否被水解。
若淀粉被水解,则出现蓝色消失现象。
2. 发酵菌的筛选与鉴定2.1 将发酵菌接种于培养基中,培养一段时间。
2.2 观察菌落形态,记录菌落特征。
2.3 对发酵菌进行发酵实验,检测其发酵产物。
3. 糖化发酵实验3.1 将筛选出的糖化酶和发酵菌按一定比例混合,加入淀粉溶液中。
3.2 将混合液放入恒温水浴锅中,在一定温度下进行糖化发酵。
3.3 定期取样,测定发酵液的pH值、葡萄糖浓度、酒精浓度等参数。
4. 数据分析与讨论4.1 分析不同糖化酶、发酵菌对糖化发酵过程的影响。
4.2 探讨糖化发酵条件对产物产率的影响。
五、实验结果与分析1. 筛选出了一种高效的糖化酶,其糖化效率达到90%以上。
2. 筛选出了一种发酵能力强、酒精产率高的发酵菌。
实验二酶法生产果葡糖浆一、实验目的:1、掌握酶的固定化方法及固定化葡萄糖异构酶在工业上的应用;2、掌握酶反应器的应用;3、掌握影响酶催化作用的因素,学会正确使用酶激活剂;4、掌握果糖的测定方法,进一步掌握分光光度计的使用。
二、原理:葡萄糖异构酶催化葡萄糖异构化生成果糖,果葡糖浆是葡萄糖和果糖的混合糖浆。
葡萄糖异构反应平衡时,可将40~50%的葡萄糖转化为果糖,人们将这种葡萄糖与果糖混合的糖浆称为果葡糖浆。
三、实验材料、仪器和试剂1、恒温水浴锅2、磷酸缓冲液(pH值7.5)3、固定化葡萄糖异构酶4、激活剂:0.5M硫酸镁溶液5、35%(W/V)葡萄糖溶液6、1.5%(W/V)半胱氨酸盐酸盐溶液7、0.12%(W/V)咔唑酒精溶液8、硫酸溶液9、恒流泵10、分光光度计11、玻璃夹套柱12、玻璃漏斗四、操作步骤1、取一定量的酶(用固定化酶完整颗粒,不磨碎,约15克),加0.02M磷酸缓冲液(pH7.5) 适量,浸泡0.5h。
2、开启恒温循环水浴,温度调节为60~65℃。
3、倾去浸泡固定化酶的磷酸缓冲液(也可不倾去,直接和酶一起加入玻璃夹套柱,通过玻璃夹套柱底部排出),将固定化酶完整颗粒通过玻璃漏斗装入玻璃夹套柱内,保持60~65℃。
4、向葡萄糖溶液30mL中加入硫酸镁溶液10mL, 加水至总体积100ml,充分溶解。
5、利用恒流泵,将加入硫酸镁的葡萄糖溶液自反应柱底部泵入(控制好流速)。
6、收集反应液(每管装5~10mL),适当稀释,测定滤液的果糖含量或作定性鉴定。
试剂配制1、35%(W/V)葡萄糖溶液:称取35克分析纯葡萄糖加入煮沸的蒸馏水中,再加热使其完全溶解,冷却用蒸馏水定容至100mL。
2、pH7.5磷酸缓冲溶液: 0.2M磷酸二氢钠(GB 1267)溶液:称取3.12g磷酸二氢钠(NaH2PO4·2H2O),用蒸馏水溶解并稀释至100mL。
0.2M磷酸氢二钠(GB 1263)溶液:称取7.16g磷酸氢二钠(Na2HPO4·12H2O),用蒸馏水溶解并稀释至100mL。
基于固定化酶的流动荧光法测定血清中的葡萄糖
宫志龙;章竹君
【期刊名称】《分析化学》
【年(卷),期】1996(24)9
【摘要】本文将固定化酶柱,光纤以及停流技术结合起来,研究了以廉价而易得的硫胺素为荧光底物的葡萄糖的荧光分析,提出了一种快速、简便、精确地测定葡萄糖的新方法。
其线性范围为1.0 ̄60.0mg/L,线性相关系数为0.999,检测限为0.15mg/L。
以5.0mg/L的葡萄糖作精度试验,RSD%=2.1%(n=11)。
该方法已成功地用于血清中葡萄糖的测定,结果与光度法相符。
【总页数】4页(P998-1001)
【作者】宫志龙;章竹君
【作者单位】不详;不详
【正文语种】中文
【中图分类】R446.112
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基本格式:例如:实验三柠檬酸发酵1. 实验目的2. 实验原理3. 实验装置与流程4. 实验步骤及方法5. 实验数据处理6. 实验报告7. 结果与讨论8. 主要符号说明9. 参考文献10. 预习与思考注:以上格式根据不同实验要求,可以删减或增加。
四、几点说明1参考文献一般不要早于1995年。
2每一个实验的字数原则上控制在1000~3000字范围内。
为使本书成为精品,不刻意分配字数,一切从需要出发。
3专业名称和物料名称等专业词汇以手册和国标为准。
4篇末署名例:XXX大学XXX XXXX@XXXXX。
5以提高学生的实践能力,启发创新性思维为目标。
本次修订计划在原第一版编者之外,邀请熟悉所列题目,具有科学研究和技术开发经验的教师和企业人员撰稿。
本书部分实验方法用于教学实验,部分用于学生的毕业论文的实验和课外科研活动,也作为科学研究和技术开发的参考。
本书主要面向生物工程专业本科生,兼顾研究生、技术职业学院学生,教师和企业技术人员。
所有参加人员自然为本教材编委会委员。
实验48 酶连续反应操作技术(酶的固定化生产果葡糖浆)1、实验目的掌握包埋法制备固定化酶的技术,学习果糖含量的测定方法,了解填充床固定化酶反应柱连续生产果葡糖浆的工艺。
2、实验原理蔗糖在生产、生活中有着广泛的应用,为补充蔗糖来源的不足,人们利用微生物酶将淀粉水解获得葡萄糖,但葡萄糖的甜度不及蔗糖,利用葡萄糖异构酶把葡萄糖异构成果糖,则可解决这一问题。
葡萄糖异构化反应平衡时,可将40~50%的葡萄糖转化为果糖。
人们将这种葡萄糖与果糖混合的糖浆称为果葡糖浆或高果糖浆。
固定化酶,就是把游离的水溶性酶,限制或固定于某一局部的空间或固体载体上,使其保持活性并可反复利用的方法。
固定化酶技术解决了游离的溶液酶,在反应过程中会随着产品一起流失,影响产品的质量;反应后分离困难,无法重复使用;对热、强酸、强碱和有机溶剂等均不够稳定等缺点,保持了催化效率高、稳定性强等优点,自20世纪60年代末,日本田边制药公司将固定化氨基酰化酶用于氨基酸生产以来,固定化技术已在生化工程及酶工程领域中成为各国学者的研究热点。
酶固定化技术及其应用摘要:酶因其优良的催化性能而被广泛应用,但游离酶应用过程中有许多缺点,固定化酶技术因此而产生,并且迅速发展。
本文主要介绍传统的固定化酶技术、新型固定化酶技术、新型载体材料及固定化酶技术的应用。
关键词:酶固定化;载体;应用The enzyme is widely applied because of its fine catalyzed performance, butin the dissociation enzyme application process has many shortcomings, thefossilization enzyme technology therefore produces, and develops rapidly.This article main introduction traditional fossilization enzyme technology, newfossilization enzyme technology, new carrier material and fossilization enzymetechnology application.一、前言酶的本质是一类具有催化功能的蛋白质,与化学催化剂相比具有反应速度快、反应条件温和、底物专一性强,可在水溶液和中性pH 下操作等优点。
但其高级结构对环境十分敏感,物理因素、化学因素和生物因素均可使没丧失活力。
而且,随着反应过程的进行,反应速率会下降。
此外,游离酶在反应液中和产物在一起,反应后酶不能回收重复利用,也使得产物的分离纯化更为复杂。
以上的这些因素使得酶在工业中的应用受到了极大的限制,找到解决这些问题得方法十分迫切。
可喜的是,经过专家学者的不断努力,发现将酶用特殊的载体固定,酶仍能与底物有效的进行反应。
这中酶的出现,使得酶与产物在反应液中相互分离,具有可回收、重复利用等优点,从而使生产工艺可以实现连续化、自动化。
利用固定化酶连续糖化生产葡萄糖试验
摘要采用再造孔分子筛作为载体制得具有高稳定性的固定化复
合糖化酶,在适宜条件下,连续供给de值13%~17%、浓度30%~33%玉米淀粉液化液,通过控制流速和温度可连续30d生产出de值95%以上,葡萄糖含量93%以上,达到结晶要求的液体葡萄糖浆。
关键词分子筛;固定化酶;连续糖化
中图分类号q532+.3文献标识码a文章编号
1007-5739(2009)14-0333-02
目前,国内利用淀粉生产葡萄糖的主要方法为双酶法,随着生产
成本的升高和葡萄糖价格的持续走低,大部分淀粉糖企业放弃了葡萄糖的生产,只有少部分以质量为优势的企业仍在生产,其利润已
经处于极低的水平。
而采用固定化酶连续生产葡萄糖具有投资少、耗能低、反应时间短、工艺可以连续自动化等优点,很大程度上降低了生产成本,提高了利润。
常用的糖化酶固定化方法有物理及离子吸附法、包埋法和交联法等,以上几种方法制得的固定化葡萄糖淀粉酶皆有报道,但物理吸
附法酶与载体结合不牢;包埋法缺点是底物与酶的作用范围有限制,难以获得高比活力的固定化酶。
由于葡萄糖价格低,使用低制备成本和高效的固定化酶对葡萄糖的生产有着重要意义。
本试验采用方法简单、价格低廉、效率高的固定化酶制作方法,即以大孔分子筛为吸附载体,戊二醛作为交联剂,通过吸附及交联制得高稳定性的
固定化复合糖化酶。
在适宜条件下,以玉米淀粉液化液为原料连续
通过装有固定化酶的反应柱,可生产出达到结晶要求的液体葡萄糖。
本试验主要研究对固定化酶连续糖化有密切影响的各种因素,从而找出适宜工业化生产的糖化条件。
1材料与方法
1.1试验材料
复合糖化酶dx,诺维信提供;玉米淀粉液化液,财鑫糖业液糖车间提供;再造孔分子筛,复旦大学提供;固定床反应柱,自制。
1.2试验方法
1.2.1固定化酶制备方法。
将复合糖化酶循环经过装有分子筛的反应柱使分子筛表面吸附一定量的糖化酶,用少量水洗去多余的酶,取浓度0.5%~1.0%戊二醛做为交联剂对其进行交联,得到吸附有糖化酶的分子筛固定化酶反应柱。
1.2.2连续糖化方法。
将车间生产的玉米淀粉液化液经过2遍脱色过滤,ph值为4.2~4.5,调整浓度,在适宜的柱温下以适当流速连续经过固定化酶反应柱,得到葡萄糖糖化液。
为了减小运行过程中反应柱酶活下降对糖化的影响,每个条件下连续糖化的反应时间都小于5d。
1.3指标检测
挂酶量测定:测定出吸附前后酶的活力,可折算出每克分子筛吸
附的酶量(其数值可反映挂酶量的大小,不代表实际挂酶量);酶活
力测定方法参照国标gb8276-2006;糖化液de值测定依照国标
gb20885-2007。
糖化液组分测定:waters高效液相色谱
仪,shodex-nh2柱,流动相ch3cn∶h2o=65∶35,流量1ml/min,示差折光检测。
2结果与讨论
2.1反应条件对连续糖化的影响
2.1.1反应温度的影响。
酶是生物催化剂,温度对酶促反应有双重影响。
升高温度一方面可以加快酶反应速度,同时也增加酶变性的机会。
酶在最适的温度下可以表现出最高的酶活力,超过或低于最适温度,都会使酶的利用率下降,因此找到最适的反应温度对反应柱的高效运行有重要帮助。
以浓度30%~33%,de值15%左右的玉米淀粉液化液连续通过反应柱,在表观流速为0.9m/h的条件下,测定温度对糖化液de值的影响(图1)。
由图1可见,不同挂酶量的反应柱,反应的最佳温度都为65℃。
考虑到糖化酶在固定化到分子筛上以后热稳定性有所下降,试验宜在较低温度下进行。
由于分子筛对酶的吸附作用比较强,这种吸附作用可能使酶更容易变性,从而使利用率下降。
在挂酶量比较高的情况下,温度在35~65℃范围内的降低对de值的影响不大,而且降低反应温度会大大提高固定化糖化酶的稳定性和延长使用寿命。
因此,在不影响糖化效果的情况下,反应适宜在较低的温度下进行。
2.1.2底物浓度的影响。
用分子筛固定化复合糖化酶水解玉米淀粉液化液时,若底物浓度过高,增加流动的困难,易造成反应柱的堵塞;若浓度过低,影响产率。
采用车间生产的de值15%左右的液化液
作为反应底物,在温度45℃,表观流速0.9m/h的条件下,测定了不同底物浓度对糖化de值的影响(图2)。
由图2可见,不同挂酶量的反应柱,在选择的浓度范围内,随着底物浓度的增加,糖化后的de值都有所下降。
底物浓度的提高可以部分减小扩散的影响,增加底物与固定化酶的接触机会,但当底物浓度增加,酶量和流量不变时,就相当于减少了单位底物所接触的酶量,从而导致de值随之下降。
在挂酶量较高的情况下,提高底物的浓度,糖化受到的影响相对比较小。
因此,在挂酶量一定的情况下,底物浓度降低有利于糖化的效果。
在工业化生产时,考虑到收率、液化效果等因素,最适底物浓度应为30%左右。
2.1.3初始de值对糖化的影响。
将生产中不同de值的液化液,调整浓度至30%左右,在温度45℃、表观流速0.9m/h的条件下连续经过反应柱,测定糖化的de值变化情况,结果见表1。
由表1可见,底物初始de值的增加,在高挂酶量时,de值的变化不大,在挂酶量较低时,对糖化de值有一定的影响,可能是由于低de 值的液化液中的底物分子量较大,不利于底物在反应柱中的扩散,从而影响糖化效果。
考虑生产中液化的成本,适宜用初始de值在13%~17%之间的液化液作为反应底物。
2.1.4流速的影响。
固定量的反应底物在反应柱中反应的时间不同,糖化的效果也不同,因此,流速对糖化的效果有着重要作用。
将浓度30%、de值15%左右的液化液以不同的流速通过45℃的反应柱,测定流速对糖化的影响情况,结果见表2。
由表2可见,流速的变化对糖化效果的影响比较大。
本试验中流量不变,表观流速每降低0.2m,每小时可增加反应时间13min(与反应柱长度有关)。
流速的减小增加了底物在反应柱中的反应时间,使底物与酶能够很好的作用,得到很好的糖化效果,但流速降低,会减小单位时间内的收率。
在高挂酶量时,流速对糖化效果的影响相对较小,因此可在提高挂酶量的基础上加快流速以获得理想的糖化效果和收率。
2.2连续糖化持续性及效果
连续糖化持续的时间长短是固定化酶的重要指标,决定着成本的高低。
液化液浓度30%、de值15%左右,在表观流速0.9m/h、柱温45℃的条件下连续通过挂酶量28 000u/g左右的反应柱,运行30d,糖化de值随时间的的变化情况如图3所示。
糖化de值在前23d维持在95%以上,连续运行30d后,糖化de值已下降至92%左右,糖化de值随时间的下降趋势明显,主要是因酶活力逐渐下降所致。
在另一试验中,通过在de值开始下降时降低流速和提高反应温度可以连续30d得到de值95%以上的糖化液,不同糖化de值时糖化液的组分如表3所示。
3结论
液化液在经过装有固定化复合糖化酶的反应柱进行连续糖化时,在一定范围内浓度的降低、初始de值的增高、流速的降低都会提高糖化效果,其反应的最适温度为65℃。
对生产中的各种条件综合考虑,适合工业化生产的连续糖化条件
为:浓度30%~35%、初始de值为13%~17%的液化液在表观流速
0.9m/h、柱温45℃下连续经过挂酶量28 000 u/g以上的固定化酶反应柱,通过在后期降低流速,提升温度可以连续30d得到de值95%以上、葡萄糖含量93%以上的糖化液,已达到生产结晶葡萄糖的要求。
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