α-環(huán)糊精葡萄糖基轉(zhuǎn)移酶中試制備工藝優(yōu)化及酶的應(yīng)用評(píng)價(jià).pdf

1、環(huán)糊精((Cyclodextrin，簡(jiǎn)稱(chēng)CD)是一類(lèi)由環(huán)糊精葡萄糖基轉(zhuǎn)移酶(cyclodextrin glucosyltransferase，CGTase，EC2.4.1.19)作用于直鏈淀粉而產(chǎn)生的環(huán)狀低聚糖。一般常見(jiàn)的有α-、β-和γ-環(huán)糊精，分別由6，7，8個(gè)D-吡喃葡萄糖單元，以α-1,4糖苷鍵首尾相連而成。環(huán)糊精具有外側(cè)親水、內(nèi)部空腔疏水的特殊性質(zhì)，它可以包埋眾多的各類(lèi)形狀和大小合適的疏水性客體分子，改變它們的穩(wěn)定性、溶解度、

2、揮發(fā)性及化學(xué)反應(yīng)性能等理化性質(zhì)。在藥品、食品、化妝品、環(huán)保、工業(yè)和農(nóng)業(yè)等方面都能得到廣泛的應(yīng)用。環(huán)糊精的制備主要有兩種方法：化學(xué)合成法和生物酶轉(zhuǎn)化法，化學(xué)合成法因?yàn)檫^(guò)程復(fù)雜等原因已經(jīng)被淘汰，而生物酶轉(zhuǎn)化法的主要原理是利用環(huán)糊精葡萄糖基轉(zhuǎn)移酶作用于淀粉或者底物生成環(huán)糊精。CGTases酶能催化轉(zhuǎn)糖基化反應(yīng)，包括環(huán)化，耦合，歧化和水解反應(yīng)，是一種多功能酶。在本實(shí)驗(yàn)室前期的研究中，篩選到一株產(chǎn)α-CGTase的來(lái)自海洋芽孢桿菌的菌株Y112，

3、并對(duì)其進(jìn)行了菌種鑒定，搖瓶培養(yǎng)條件優(yōu)化，對(duì)α-CGTase酶進(jìn)行了分離純化和對(duì)酶學(xué)性質(zhì)的研究。本試驗(yàn)在此基礎(chǔ)上進(jìn)行了產(chǎn)α-CGTase酶芽孢桿菌Y112的20 L發(fā)酵罐規(guī)模的發(fā)酵及制備工藝優(yōu)化、酶轉(zhuǎn)化淀粉制備α-環(huán)糊精及酶法改性甜菊苷工藝條件優(yōu)化，研究結(jié)果如下：
　　環(huán)糊精葡萄糖基轉(zhuǎn)移酶發(fā)酵罐發(fā)酵制備工藝條件優(yōu)化：采用單因素的方法分別對(duì)酶在發(fā)酵罐發(fā)酵過(guò)程中的轉(zhuǎn)速、溶氧等因素進(jìn)行優(yōu)化，得到20 L發(fā)酵罐發(fā)酵條件為裝液量為10 L，6

4、％的接種量，27℃，轉(zhuǎn)速300 r/min，初始pH9.5，控制溶氧40%，平均酶活性為2140 U/mL，比原始發(fā)酵活性提高32.1%；同時(shí)對(duì)小型發(fā)酵罐條件進(jìn)行了500 L中試放大試驗(yàn)驗(yàn)證；最后發(fā)酵液經(jīng)過(guò)絮凝、高速離心、超濾濃縮和冷凍干燥，獲得了固體酶粉，總酶活回收率為72.8%。
　　環(huán)糊精葡萄糖基轉(zhuǎn)移酶制備α-環(huán)糊精的工藝研究：通過(guò)單因素法研究酶轉(zhuǎn)化淀粉制備α-環(huán)糊精過(guò)程中底物種類(lèi)、底物濃度、加酶量、酶作用時(shí)間、作用溫度和p

5、H等對(duì)轉(zhuǎn)化結(jié)果的影響，然后利用Plackett-Burman試驗(yàn)篩選了影響α-環(huán)糊精轉(zhuǎn)化率的的3個(gè)主要因素（底物濃度，溫度、初始pH值）。最終采用響應(yīng)面分析法得到的最佳轉(zhuǎn)化條件為馬鈴薯淀粉濃度為5%，加酶量200 U/g淀粉，pH值為8.4，溫度30℃，200 r/min反應(yīng)6 h，α-CD轉(zhuǎn)化率均值為28.67%，比優(yōu)化前的產(chǎn)率提高了2.48倍。
　　α-環(huán)糊精葡萄糖基轉(zhuǎn)移酶酶法改性甜菊苷：先通過(guò)單因素試驗(yàn)對(duì)酶轉(zhuǎn)化甜菊苷的轉(zhuǎn)化條