糖化酶在酶膜反應(yīng)器中的固定化研究.pdf

1、本研究采用酶膜反應(yīng)器對新型普魯蘭酶和葡萄糖淀粉酶的復(fù)合糖化酶進(jìn)行固定化研究，以期達(dá)到解決傳統(tǒng)的雙酶法生產(chǎn)淀粉糖工藝中存在的糖化反應(yīng)耗時較長；酶的利用率低；不能循環(huán)生產(chǎn)等問題。通過改善淀粉糖的生產(chǎn)工藝，優(yōu)化淀粉液化液的糖化條件，提高糖化酶的利用率，縮短生產(chǎn)周期，降低能耗，提高單位產(chǎn)能。
　　 試驗以淀粉及淀粉液化液為研究對象，使用超濾膜小型試驗機(jī)對復(fù)合糖化酶進(jìn)行固定研究，對復(fù)合糖化酶的使用條件進(jìn)行了選擇，重點研究了糖化酶在超濾膜小

2、型試驗機(jī)中的操作條件以及對酶截留效果和酶活力的影響。為減輕超濾膜負(fù)擔(dān)，對液化反應(yīng)后的液化液進(jìn)行絮凝處理的研究，為液化液直接通過膜反應(yīng)器提供了理論依據(jù)。并對超濾膜的清洗方法及條件進(jìn)行了篩選和研究。
　　 首先，對淀粉的糖化條件進(jìn)行了優(yōu)化試驗。通過單因素試驗，研究了復(fù)合糖化酶的添加量、復(fù)合糖化酶的作用時間、糖化溫度、液化液pH值對淀粉液化液糖化反應(yīng)過程的影響，確定出影響糖化反應(yīng)過程的單因素，并試驗得到適合糖化反應(yīng)的最佳取值范圍：糖化

3、溫度60℃，液化液pH值4.6，糖化時間隨糖化酶用量的增加而縮短。當(dāng)糖化酶用量增加為1.0 GAU/g干基淀粉時，即傳統(tǒng)生產(chǎn)條件的5倍時，糖化過程可在18 h內(nèi)完成，其糖化終止的DE值為98.26％。將糖化時間由傳統(tǒng)的48 h縮短至18 h，從而大大降低了生產(chǎn)能耗，縮短了生產(chǎn)周期，降低了生產(chǎn)成本。
　　 其次，對膜材料進(jìn)行了初選，并確定了適宜的膜孔徑，試驗復(fù)合糖化酶在切割分子量為3000的超濾膜小型試驗機(jī)中的固定化效果，確定了操

4、作壓力、料液溫度、料液pH在超濾膜截留和固定復(fù)合糖化酶中的影響。酶的固定化率幾乎可達(dá)100％。在膜組件允許的條件下，糖化反應(yīng)液的膜通量隨溫度的提高而增大，隨壓力的提高而增加。膜通量穩(wěn)定性可以保持24 h以上。雖然截留率及酶活保持率在連續(xù)操作中會隨時間、溫度、壓力及pH的變化而產(chǎn)生波動，但是在選定的最佳條件下可以使復(fù)合糖化酶截留率保持在95％以上，酶活保持率達(dá)98％以上，進(jìn)而保證了復(fù)合糖化酶的操作穩(wěn)定性。使用截留的復(fù)合糖化酶進(jìn)行重復(fù)利用，

5、其使用次數(shù)可達(dá)8批次以上，且糖化酶活力并未明顯降低。所以使用酶膜反應(yīng)器可降低因增大用酶量而帶來的酶的使用成本的增加。
　　 對玉米淀粉液化液的絮凝進(jìn)行研究，通過單因素試驗研究殼聚糖添加量、pH和溫度對絮凝效果的影響，確定了適宜的絮凝條件，并通過Box-Behnken設(shè)計對上述單因素進(jìn)行了進(jìn)一步研究，使用響應(yīng)面的方法對結(jié)果進(jìn)行分析優(yōu)化，得到最佳絮凝條件為：溫度48.23℃，殼聚糖添加量0.25 mL/50 mL液化液，pH為6.8

6、8，由該模型得到的理論最優(yōu)值98.86％。由于淀粉液化后的雜質(zhì)較多，因此若使不經(jīng)絮凝處理的液化液直接進(jìn)入膜反應(yīng)器會給膜帶來嚴(yán)重的負(fù)擔(dān)，因此對淀粉液化液進(jìn)行絮凝預(yù)處理的條件進(jìn)行研究，可以為液化液直接進(jìn)入膜反應(yīng)器提供理論依據(jù)。
　　 通過對污染后的超濾膜進(jìn)行清洗方法的篩選，試驗證明通過純水進(jìn)行清洗，膜通量恢復(fù)可達(dá)50％左右；進(jìn)行酸洗試驗證明，清洗時間需保證30 min以上。超濾膜的恢復(fù)通量可達(dá)到80％左右；使用堿液浸泡30 min后