菊粉酶的固態(tài)發(fā)酵及其保護(hù)劑的研究.pdf_第1頁
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文檔簡介

1、菊粉是一種天然的果聚糖,由D-呋喃果糖以β-2,1糖苷鍵相連,其還原端連接一個葡萄糖基,呈直鏈結(jié)構(gòu)。我國大量種植的菊芋、菊苣等菊科植物中菊粉含量豐富,具有廣闊的應(yīng)用前景。菊粉酶是一種主要來源于微生物的多糖水解酶,可催化水解菊粉中的β-2,1糖苷鍵。菊粉酶一般分為外切型和內(nèi)切型兩種,可以分別水解菊粉生產(chǎn)高果糖漿和低聚果糖。微生物生產(chǎn)的菊粉酶一般為同時含有外切型和內(nèi)切型的混合酶系,混合酶系在水解菊粉生產(chǎn)高果糖漿時比單純的利用外切型菊粉酶更有

2、效率。
   本文首先對實驗室保存的一株無花果曲霉產(chǎn)菊粉酶的固態(tài)發(fā)酵工藝條件進(jìn)行了優(yōu)化。采用Placktt-Burman和Box-Behnken實驗設(shè)計確定了最佳培養(yǎng)基組成和培養(yǎng)條件為:固體基質(zhì)麩皮10 g,菊芋粉11.47%,NH4H2PO40.76%,NaCl0.5%,MgSO40.05%,ZnSO40.01%,KH2PO40.1%,玉米漿5.71%,吐溫-800.5%(均為相對于固體基質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)),液固比1.3∶1,初始

3、pH5.5,28℃下靜止培養(yǎng)72 h,期間翻曲3~4次,酶活最高達(dá)到205.14 U/g干曲。
   其次對無花果曲霉固態(tài)發(fā)酵中菊粉酶的提取工藝進(jìn)行了研究。主要研究了溶劑種類、提取時間、固液比、振蕩頻率和提取溫度等因素對酶活提取的影響,確定了最佳提取工藝:以pH為4.5的0.1mol/L醋酸緩沖液為提取溶劑,提取時間40min,固液比1:20.5,振蕩頻率207r/min,提取溫度39.6℃,菊粉酶的提取得率相對于初始提取條件可

4、以提高50%以上。
   再次對從固體基質(zhì)中提取的粗酶液進(jìn)行了活性炭過濾、硫酸銨沉淀、透析、PEG濃縮等處理,獲得濃縮菊粉酶液。對酶液的酶學(xué)性質(zhì)進(jìn)行了初步研究,發(fā)現(xiàn)該酶的最適反應(yīng)溫度和pH分別為50℃和4.5,在溫度50℃以下,pH3.0~8.0范圍內(nèi),酶具有較好的穩(wěn)定性。并確定了菊粉酶水解菊粉的最佳反應(yīng)條件為:菊粉濃度20 g/L,反應(yīng)體系pH4.5,反應(yīng)溫度50℃,加酶量為25 U/g菊粉。在最適反應(yīng)條件下,水解7 h,酶解

5、率可以達(dá)到89%,水解10 h,酶解率可以達(dá)到95%。
   最后針對提高菊粉酶穩(wěn)定性的問題,研究了添加物質(zhì)對其穩(wěn)定性的影響。結(jié)果表明:CaCl2對菊粉酶的保護(hù)效果最好,其次是山梨醇和黃原膠。采用正交實驗設(shè)計優(yōu)化出菊粉酶最佳保護(hù)劑配方為0.4%的黃原膠、2.5%的山梨醇和150mmol/L的CaCl2。復(fù)合保護(hù)劑的添加使得菊粉酶的耐熱性提高10℃,pH穩(wěn)定性也有提高。保存實驗證明該復(fù)合保護(hù)劑能明顯延長菊粉酶的保存期,在36±1℃

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