酶在高濃度糖物料的應(yīng)用基礎(chǔ)研究.pdf

1、制糖生產(chǎn)過程用傳統(tǒng)方法澄清后，所得的高濃度糖物料具有濃度高、非糖雜質(zhì)集中、粘度大等特點(diǎn)。由于傳統(tǒng)澄清方法的局限性，糖汁中較多的雜質(zhì)無法被除去，尤其是當(dāng)甘蔗遇到干旱、霜凍、病蟲害等自然災(zāi)害或甘蔗原料不新鮮時，澄清效果更差，較多的膠體雜質(zhì)和有色物質(zhì)殘留在糖漿中，使糖膏粘度增大，流動性變差，煮糖時間延長，降低糖分收回和產(chǎn)品質(zhì)量。本文旨在針對高濃度糖物料的這些問題，研究將高效低消耗的酶制劑應(yīng)用于高濃度糖物料，以便有效地除去其中的雜質(zhì)，彌補(bǔ)傳統(tǒng)澄

2、清方法的不足。并能減少澄清糖物料所需的化學(xué)試劑，減少污染物的產(chǎn)生，提高糖品質(zhì)量。搜資顯示，國內(nèi)外制糖工業(yè)對各種酶制劑的應(yīng)用報導(dǎo)不多，酶制劑在高濃度糖物料的應(yīng)用基礎(chǔ)研究報道則更少。主要的研究內(nèi)容及結(jié)果如下:
　　 1.系統(tǒng)分析了高濃度糖物料的常規(guī)理化指標(biāo)及成分特性。以純度、色值、混濁度、總膠體、酚類物等常規(guī)指標(biāo)及無機(jī)含量作為考察指標(biāo)，高濃度糖物料的品質(zhì)按照赤砂糖漿→清糖漿→粗糖漿→甲稀蜜→甲原蜜→乙原蜜依次變差。常規(guī)指標(biāo)中，總膠體

3、、果膠、葡聚糖、酚類物和總氮量含量較高;無機(jī)成分中，K、Ca、Mg含量均較高。糖物料的淀粉、酚類物和葡聚糖含量受多方面因素影響。
　　 2.研究了高濃度糖物料的流變特性。赤砂糖漿和粗糖漿均為假塑性非牛頓流體，具有觸變性;果膠顯著增加糖漿的粘度，且果膠含量增加，粘度迅速升高;低含量的淀粉對糖漿粘度影響不大，但隨著淀粉含量的增加，粘度逐漸升高;不同分子量的葡聚糖對糖漿粘度的影響程度不一致，高分子量的葡聚糖(T2000)顯著提高糖漿粘

4、度，且隨著含量的增加，粘度顯著提高;低分子量的葡聚糖(T70，T40，T10)在0.1％含量下對粘度影響不大，但當(dāng)含量增加至0.5％，葡聚糖T70造成的粘度增加顯著高于T40和T10。糖物料的粘度均隨溫度的升高呈現(xiàn)下降趨勢，符合η=k0exp(Ea/RT);粘度隨pH的升高而呈現(xiàn)上升趨勢;糖物料的粘度在低錘度下變化緩慢，但錘度大于50°Bx，粘度隨著錘度的增大而顯著升高，符合η=Kexp(AC)。
　　 3.研究α-葡聚糖酶對高

5、濃度糖物料的催化反應(yīng)單因素試驗和正交試驗，得到最佳工藝參數(shù):酶添加量115 mg/kg°Bx，反應(yīng)時間25min，pH5.6，溫度60℃。在此反應(yīng)條件下，葡聚糖除去率和混濁度除去率分別為63.5％和36.1％。以葡聚糖T70為底物，α-葡聚糖酶的Km和Vmax分別為9.43*10-5mol/L和31.12mol·(L·min)-1。蔗糖對熱環(huán)境中的α-葡聚糖酶有穩(wěn)定作用，且蔗糖濃度高，穩(wěn)定性更好;研究了各種離子對α-葡聚糖酶的影響規(guī)律:

6、Ca2+有較強(qiáng)的激活作用，Mg2+、Al3+及濃度低于30mg/L的Fe3+有一定的激活作用，濃度高于1.6mg/L的Cu2+有一定的抑制作用，K+、Na+、PO43-、SO32-、Zn2+、Mn2+和Fe2+對酶活無明顯影響。
　　 4.進(jìn)行了漆酶對高濃度糖物料催化作用的單因素試驗和正交試驗。得到的最佳工藝參數(shù)為:酶添加量1.5ml/kg°Bx，pH5.0，溫度40℃，反應(yīng)時間35min，在此反應(yīng)條件下，酚類物除去率和色值除去

7、率分別為44.2％和8.0％。通過紫外-可見光掃描分析，發(fā)現(xiàn)漆酶對還原糖堿性降解物、焦糖色素和類黑精色素也有一定的催化能力。以ABTS為底物，漆酶的Km和Vmax分別為0.313 mmol/L和5.91 mol·(L·min)-1;研究了各種離子對漆酶活性的影響規(guī)律:隨著濃度的增大，Na+、K+、Ca2+、Mg2+及Al3+對漆酶產(chǎn)生抑制作用;Zn2+、Mn2+和Cu2+基本不影響漆酶的活性;Fe3+有一定的激活作用;Fe2+不影響酶活

8、性，但可延遲酶促反應(yīng)效果。
　　 5.研究了木瓜蛋白酶對高濃度糖物料的催化作用，通過單因素試驗及正交試驗，得到最佳工藝參數(shù):酶添加量140 mg/kg°Bx，pH5.6，溫度75℃，反應(yīng)時間100min，在此條件下，蛋白質(zhì)除去率和混濁度除去率分別為64.5％和24.3％。研究各種離子對木瓜蛋白酶活性的影響規(guī)律:Cu2+和Fe3+有較強(qiáng)的抑制作用;Zn2+、Mn2+和Mg2+隨著濃度的增加，對酶有一定的抑制作用; Ca2+在低濃度