CN100460514C - 淀粉基固定化酶载体的制备方法 - Google Patents

淀粉基固定化酶载体的制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种淀粉基固定化酶载体的制备方法。该方法是先将淀粉原料用水调成浓度为70～82%质量，置于密闭容器，在80～120℃下处理1～24小时，冷却至室温；然后用磷酸缓冲液配成15～45%质量的淀粉乳并调节pH值为4.0～6.5，加入淀粉酶量为30～600μ/g干淀粉，在45～65℃温度下反应4～30小时；最后加入到0.4～0.7mol/L的高碘酸钠溶液中，高碘酸钠与干淀粉的摩尔比为(1.1～1.4)∶1，反应温度为30～50℃、pH为3.0～4.5，搅拌反应2～5小时；经干燥，粉碎后得产品。利用此种淀粉载体可物理吸附、化学交联固定化多种酶，具有固定化酶活力高、多次重复利用的优点。

Description

淀粉基固定化酶载体的制备方法
技术领域
本发明涉及变性淀粉的生产方法，具体涉及利用生物技术和化学方法相结合的淀粉基固定化酶载体的制备方法。
背景技术
酶是一类生物催化剂。由于酶是由蛋白质组成，其高级结构对所处环境十分敏感。一般情况下，对热、强酸、强碱、有机溶剂等均不够稳定，在反应中容易失活，而且酶中常带有杂蛋白及有色物质，造成产物分离提纯困难，限制了酶促反应的广泛应用。因此，自上世纪60年代发展起来的酶固定化技术既克服了上述不足，又在一定程度上保持了酶特有的催化活性，从而成为生物技术中最为活跃的研究领域之一。目前，人们正进一步开发更简便、更适用的固定化方法以及性能更加优异的载体材料，以期有更多的固定化酶取得工业规模的应用，其中，固定化酶载体的研究是研究的关键。国内外固定化酶载体多用树脂类高聚物，而我国树脂生产水平较低，成本较高，且生产的树脂与国外类似树脂相比，性能低下，因此国内固定化酶的载体多依赖进口，由于树脂价格高，故常用来固定价格高的酶，造成固定价格低廉的酶载体严重缺乏的真空，阻碍了此类酶固定化的发展，最终导致该类酶催化形成的物质工业化生产落后于国外。因此在国内选取原料丰富、价格低廉的材料生产固定化酶载体是解决上述困境的一个有效途径。
淀粉作为一种多羟基的多糖类有机高分子物质，呈颗粒态，对酶具有一定的亲和力。通过吸附作用淀粉可固定多种酶，但由于比表面积等方面的缺陷，限制了淀粉作为酶固定化载体的应用。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术中存在的不足之处，提供一种淀粉基固定化酶载体的制备方法。该方法制备的产品吸附量大、质量好、对酶固定化效果好。
本发明的目的通过如下技术方案实现：
一种淀粉基固定化酶载体的制备方法，包括如下步骤：
(1)淀粉原料用水调成浓度为质量百分比为70～82％，置于密闭容器，在80～120℃下处理1～24小时，冷却至室温；
(2)将步骤(1)得到的淀粉用磷酸缓冲液配成质量百分比为15～45％的淀粉乳，并调节pH值为4.0～6.5，加入淀粉酶量为30～600μ/g干淀粉，在45～65℃温度下反应4～30小时；
(3)将淀粉加入0.4～0.7mol/L的高碘酸钠溶液中，高碘酸钠与干淀粉的摩尔比为1.1～1.4∶1，反应温度为30～50℃、pH为3.0～4.5，搅拌反应2～5小时；
(4)干燥，粉碎后得产品。
所述淀粉原料是木薯、马铃薯、甘薯、玉米、小麦和米中的一种。
所述淀粉酶是α-淀粉酶、糖化酶、普鲁兰酶中的一种或两种的混合物。
为了更好地实现本发明，所述第(1)步在冷却后，可将从容器内得到的淀粉搅拌均匀，使后续反应均匀；所述第(2)步加入淀粉酶为两种时，淀粉酶依次加入。这样可以提高淀粉载体的吸附量；所述第(4)步也可以先将淀粉在低温下干燥到一定程度，再在较高温度下干燥，以节约生产时间。
本发明与现有技术相比，具有如下优点和有益效果：
(1)在酶水解之前采用热液处理工艺活化了淀粉，提高了淀粉糊化温度，增加了载体的吸附量，减少了酶用量，降低了成本；
(2)淀粉经过本发明处理后，其比表面积增加、吸附能力增强，并引入了酶固定化需要的醛基，该淀粉载体同时具有物理吸附、化学交联酶的能力，其固定化酶的能力得到大大提高。利用该淀粉载体固定化脂肪酶，其蛋白载量为45.6～60.2mg/g干淀粉、活性回收率为61.3～79.1％，淀粉固定化脂肪酶后酶重复利用12次后其活力能保持70.6～80.5％。
(3)本发明具有生产效率高、产品质量高等优点，具有重要的社会效益和经济效益。
具体实施方式
为更好理解本发明，下面结合实施例对本发明做进一步地详细说明。本发明有许多成功的实施例，下面列举六个具体的实施例，但是本发明要求保护的范围并不局限于实施例表示的范围。
实施例1
第一步  用水调节100克马铃薯淀粉浓度为82％质量，密闭在容器内，在120℃温度下反应1小时，冷却到室温。
第二步  用磷酸缓冲液调节淀粉乳浓度为15％质量，pH值为5.0，温度为45℃，加入600μ/g干淀粉的α-淀粉酶和50μ/g干淀粉的糖化酶，反应4小时。
第三步  将酶处理的淀粉加入0.4mol/L的高碘酸钠溶液中，高碘酸钠与干淀粉的摩尔比为1.1∶1，反应温度为30℃、pH为4.5，搅拌反应5小时。
第四步  干燥，粉碎后得白色粉末产品，通过固定化脂肪酶，测定结果表明淀粉载体蛋白载量为45.6mg/g干淀粉、活性回收率为61.3％，淀粉固定化脂肪酶后酶重复利用12次后其活力能保持70.6％。
实施例2
第一步  用水调节100克木薯淀粉浓度为70％质量，密闭在容器内，在100℃温度下反应24小时，冷却到室温。
第二步  用磷酸缓冲液调节淀粉乳浓度为20％质量，pH值为5.5，温度为55℃，加入450μ/g干淀粉的α-淀粉酶和30μ/g干淀粉的糖化酶，反应30小时。
第三步  将酶处理的淀粉加入0.7mol/L的高碘酸钠溶液中，高碘酸钠与干淀粉的摩尔比为1.2∶1，反应温度为50℃、pH为3.0，搅拌反应2小时。
第四步  干燥，粉碎后得白色粉末产品，通过固定化脂肪酶，测定结果表明淀粉载体蛋白载量为53.2mg/g干淀粉、活性回收率为65.8％，淀粉固定化脂肪酶后酶重复利用12次后其活力能保持72.9％。
实施例3
第一步  用水调节100克玉米淀粉浓度为75％质量，密闭在容器内，在80℃温度下反应10小时，冷却到室温。
第二步  用磷酸缓冲液调节淀粉乳浓度为45％质量，pH值为5.5，温度为60℃，加入500μ/g干淀粉的α-淀粉酶，反应4小时，灭酶，调节pH值为6.0，温度为65℃，加入40μ/g干淀粉的糖化酶，反应10小时。
第三步  将酶处理的淀粉加入0.5mol/L的高碘酸钠溶液中，高碘酸钠与干淀粉的摩尔比为1.1∶1，反应温度为40℃、pH为3.0，搅拌反应3小时。
第四步  干燥，粉碎后得白色粉末产品，通过固定化脂肪酶，测定结果表明淀粉载体蛋白载量为60.2mg/g干淀粉、活性回收率为79.1％，淀粉固定化脂肪酶后酶重复利用12次后其活力能保持80.5％。
实施例4
第一步  用水调节100克甘薯淀粉浓度为80％质量，密闭在容器内，在110℃温度下反应6小时，在室温下冷却。
第二步  用磷酸缓冲液调节淀粉乳浓度为30％质量，pH值为6.5，温度为60℃，加入80μ/g干淀粉的糖化酶，反应5小时，灭酶，调节pH值为4.0，温度为45℃，加入300μ/g干淀粉的普鲁兰酶，反应15小时。
第三步  将酶处理的淀粉加入0.6mol/L的高碘酸钠溶液中，高碘酸钠与干淀粉的摩尔比为1.4∶1，反应温度为45℃、pH为3.5，搅拌反应2小时。
第四步  干燥，粉碎后得白色粉末产品，通过固定化脂肪酶，测定结果表明淀粉载体蛋白载量为55.1mg/g干淀粉、活性回收率为70.6％，淀粉固定化脂肪酶后酶重复利用12次后其活力能保持75.8％。
实施例5
第一步  用水调节100克小麦淀粉浓度为75％质量，密闭在容器内，在100℃温度下反应10小时，冷却到室温。
第二步  用磷酸缓冲液调节淀粉乳浓度为40％质量，pH值为5.5，温度为60℃，加入450μ/g干淀粉的α-淀粉酶，反应10小时。
第三步  将酶处理的淀粉加入0.7mol/L的高碘酸钠溶液中，高碘酸钠与干淀粉的摩尔比为1.3∶1，反应温度为50℃、pH为3.0，搅拌反应4小时。
第四步  干燥，粉碎后得白色粉末产品，通过固定化脂肪酶，测定结果表明淀粉载体蛋白载量为58.9mg/g干淀粉、活性回收率为70.4％，淀粉固定化脂肪酶后酶重复利用12次后其活力能保持76.7％。
实施例6
第一步  用水调节100克米淀粉浓度为72％质量，密闭在容器内，在90℃温度下反应10小时，冷却到室温。
第二步  用磷酸缓冲液调节淀粉乳浓度为35％质量，pH值为4.0，温度为65℃，加入100μ/g干淀粉的普鲁兰酶，反应6小时。
第三步  将酶处理的淀粉加入0.6mol/L的高碘酸钠溶液中，高碘酸钠与干淀粉的摩尔比为1.2∶1，反应温度为35℃、pH为3.0，搅拌反应4小时。
第四步  干燥，粉碎后得白色粉末产品，通过固定化脂肪酶，测定结果表明淀粉载体蛋白载量为58.8mg/g干淀粉、活性回收率为77.6％，淀粉固定化脂肪酶后酶重复利用12次后其活力能保持78.6％。
如上所述，即可较好地实现本发明。

Claims (5)

1.一种淀粉基固定化酶载体的制备方法，其特征在于包括如下步骤：
(1)淀粉原料用水调成浓度为质量百分比为70～82％，置于密闭容器，在80～120℃下处理1～24小时，冷却至室温；
(2)将步骤(1)得到的淀粉用磷酸缓冲液配成质量百分比为15～45％的淀粉乳，并调节pH值为4.0～6.5，加入淀粉酶量为30～600μ/g干淀粉，在45～65℃温度下反应4～30小时；
(3)将步骤(2)酶处理的淀粉加入0.4～0.7mol/L的高碘酸钠溶液中，高碘酸钠与干淀粉的摩尔比为1.1～1.4∶1，反应温度为30～50℃、pH为3.0～4.5，搅拌反应2～5小时；
(4)干燥，粉碎后得产品。
2.根据权利要求1所述的淀粉基固定化酶载体的制备方法，其特征在于所述淀粉原料是木薯、马铃薯、甘薯、玉米、小麦和米中的一种。
3.根据权利要求1或2所述的淀粉基固定化酶载体的制备方法，其特征在于所述淀粉酶是α-淀粉酶、糖化酶、普鲁兰酶中的一种或两种的混合物。
4.根据权利要求1所述的淀粉基固定化酶载体的制备方法，其特征在于所述第(1)步在冷却后，搅拌至淀粉均匀。
5.根据权利要求1所述的淀粉基固定化酶载体的制备方法，其特征在于所述第(2)步加入淀粉酶为两种时，淀粉酶依次加入。
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