CN102899308B - 一种纤维素酶热稳定添加剂 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种纤维素酶热稳定添加剂，为胺类物质、铵盐、碱性侧基的水溶性多肽及其氨基酸、壳聚糖的水溶性降解产物，使用浓度为0.01g/L到300g/L；本发明的稳定添加剂能使酶在90℃下热处理1-120min的剩余酶活提高8-100倍，其耐热性获得极大提高，从而扩大了其应用范围；胺类物质及壳聚糖价廉，有利于降低生产成本，提高生产效率。本发明不仅在纺织工业中用于纤维素纤维织物的加工整理工艺及其废料的回收等之外，还在食品、饲料等工业化生产中具有良好的应用前景。
Description
技术领域
本发明属于热稳定添加剂领域，特别涉及一种纤维素酶热稳定添加剂。
背景技术
纤维素酶是一组能降解纤维素使其水解生成葡萄糖的多组分酶，在食品加工、制酒、饲料、培养菌体蛋白、纤维素糖化、纺织和造纸等众多的工业领域中得到广泛的应用。而提高纤维素酶对纤维素（如食品加工，酿酒和纺织）的处理温度有利于提高企业生产效率、降低成本。通常情况下，纤维素酶的最适温度为45-55℃，进一步提高纤维素酶处理温度将会使得纤维素酶大幅度失活，所以热稳定性差就成为限制其应用的主要因素之一。
为了改善纤维素酶的储存稳定性、进一步提高其催化效率，有必要提高纤维素酶的热稳定性，其中，添加热稳定添加剂是最常用的方法。目前，热稳定添加剂主要有以下三种：（1）糖类和多元醇类，如海藻糖和山梨醇，但是在高温条件下（超过70℃）它们的稳定作用有限；（2）金属离子（如Na+、K+、Mg2+），某些金属离子能与纤维素酶的必须基团（包括活性部位及辅基）结合，引起酶催化反应速度的变化，且低浓度的某些金属离子有利于维持纤维素酶的活性；（3）表面活性剂，一些表面活性剂也会对提高酶的稳定性起到比较好的作用。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种纤维素酶热稳定添加剂，能使酶在90℃下热处理1-120min的剩余酶活提高8-100倍，其耐热性获得极大提高，从而扩大了其应用范围；胺类物质及壳聚糖价廉，有利于降低生产成本，提高生产效率。本发明不仅在纺织工业中用于纤维素纤维织物的加工整理工艺及其废料的回收等之外，还在食品、饲料等工业化生产中具有良好的应用前景。
本发明的一种纤维素酶热稳定添加剂为胺类物质、铵盐、氨基酸的可溶性降解产物或壳聚糖的可溶性降解产物，使用浓度为0.01g/L到300g/L。
所述纤维素酶来源为细菌、真菌、植物或动物。
所述胺类物质为伯胺、仲胺、丁胺或季胺；铵盐为醋酸铵；含碱性侧基的水溶性多肽及其氨基酸。
所述水溶性壳聚糖的聚合度为1~5000、脱乙酰度为20~100%。
所述壳聚糖的来源为节肢动物的外壳、低等植物的细胞壁或菌的细胞壁；节肢动物为蟹、虾；低等植物为藻类。
所述水溶性壳聚糖由有化学降解法、物理场降解法或酶降解法得到；化学降解法为酸降解法或氧化降解法；物理场降解法为微波降解法、γ－射线降解法或超声波法。
所述多肽及其氨基酸为含碱性侧基的多肽及其氨基酸，选自赖氨酸、精氨酸或组氨酸及相应多肽。
所述稳定添加剂最适宜的浓度为0.1g/L到10g/L。
本发明所指的纤维素酶的热稳定性提高后，应用范围包括各类织物的高温精炼、酿酒、食品加工及其它食品的前处理、饲料加工。由于目前纤维素酶用于织物的前处理及后整理时，均在室温堆置1-6h，或45℃左右处理1-3h，处理时间均较长，其应用受到限制，因此通过添加胺类物质来提高纤维素酶的热稳定性，将使其能在高温时对织物进行短时间处理，提高效率。
本发明的目的是寻找筛选高效的热稳定添加剂，以增加纤维素酶的耐热性，特别是提高纤维素酶在较高温区的耐热性和催化活性。
有益效果
本发明的热稳定添加剂，能使酶在90℃下热处理1-120min的剩余酶活提高8-100倍，其耐热性获得极大提高，从而扩大了其应用范围；胺类物质及壳聚糖价廉，有利于降低生产成本，提高生产效率。本发明不仅在纺织工业中用于纤维素纤维织物的加工整理工艺及其废料的回收等之外，还在食品、饲料等工业化生产中具有良好的应用前景。
具体实施方式
下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。
实施例1
用pH为4.0的醋酸及醋酸钠缓冲溶液将正丁胺配成浓度为1mol/L的水溶液，置于冰箱中备用。
取5ml上述配制好的正丁胺水溶液，在该溶液中加入10ml 0.2g/L的绿色木霉属纤维素酶，用pH为4.0的醋酸及醋酸钠缓冲溶液稀释至100ml，于室温下搅拌反应30min，制成正丁胺改性修饰后的纤维素酶溶液。将此酶液置于90℃下进行热处理，每隔一定时间取1ml试样加入到2ml 5g/L的CMC-Na溶液中，测定此时纤维素酶的酶活。另外，取10ml 0.2g/L的绿色木霉属纤维素酶，用pH为4.0的醋酸及醋酸钠缓冲溶液稀释至100ml，摇匀，作为对照组。
在上述条件下，测试绿色木霉属纤维素酶在不加热稳定添加剂条件下以及添加正丁胺后90℃下的半衰期以及90℃下热处理20min分后的相对剩余酶活，结果如表1所示：
表190℃下正丁胺对绿色木霉属纤维素酶的热稳定效果
从表1中可以看出，正丁胺能有效地降低纤维素酶的热失活速率，提高纤维素酶的热稳定性。
实施例2
用pH为4.0的醋酸及醋酸钠缓冲溶液将正丙胺配成浓度为1mol/L的水溶液，置于冰箱中备用。
取5ml上述配制好的正丙胺水溶液，在该溶液中加入10ml 0.2g/L的绿色木霉属纤维素酶，用pH为4.0的醋酸及醋酸钠缓冲溶液稀释至100ml，于室温下搅拌反应30min，制成正丙胺改性修饰后的纤维素酶溶液。将此酶液置于90℃下进行热处理，每隔一定时间取1ml试样加入到2ml 5g/L的CMC-Na溶液中，测定此时纤维素酶的酶活。另外，取10ml 0.2g/L的绿色木霉属纤维素酶，用pH为4.0的醋酸及醋酸钠缓冲溶液稀释至100ml，摇匀，作为对照组。
在上述条件下，测试绿色木霉属纤维素酶在不加热稳定添加剂条件下以及添加乙二胺后90℃下的半衰期以及90℃下热处理20min分后的相对剩余酶活，结果如表2所示：
表290℃下正丙胺对绿色木霉属纤维素酶的稳定效果
从表2中可以看出，正丙胺能有效地降低纤维素酶的热失活速率，提高纤维素酶的热稳定性。
实施例3
用pH为4.0的醋酸及醋酸钠缓冲溶液将乙二胺配成浓度为1mol/L的乙二胺水溶液，置于冰箱中备用。
取2.5ml上述配制好的乙二胺水溶液，在该溶液中加入10ml0.2g/L的绿色木霉属纤维素酶，用pH为4.0的醋酸及醋酸钠缓冲溶液稀释至100ml，于室温下搅拌反应30min，制成乙二胺改性修饰后的纤维素酶溶液。将此酶液置于90℃下进行热处理，每隔一定时间取1ml试样加入到2ml 5g/L的CMC-Na溶液中，测定此时纤维素酶的酶活。另外，取10ml0.2g/L的绿色木霉属纤维素酶，用pH为4.0的醋酸及醋酸钠缓冲溶液稀释至100ml，摇匀，作为对照组。
在上述条件下，测试绿色木霉属纤维素酶在不加热稳定添加剂条件下以及添加乙二胺后90℃下的半衰期以及90℃下热处理20min分后的相对剩余酶活，结果如表3所示：
表390℃下乙二胺对绿色木霉属纤维素酶的稳定效果
从表3中可以看出，乙二胺能有效地降低纤维素酶的热失活速率，提高纤维素酶的热稳定性。
实施例4
用pH为4.0的醋酸及醋酸钠缓冲溶液将醋酸铵配成浓度为1mol/L的水溶液，置于冰箱中备用。
取15ml上述配制好的醋酸铵水溶液，在该溶液中加入10ml 0.2g/L的绿色木霉属纤维素酶，用pH为4.0的醋酸及醋酸钠缓冲溶液稀释至100ml，于室温下搅拌反应30min，制成醋酸铵改性修饰后的纤维素酶溶液。将此酶液置于90℃下进行热处理，每隔一定时间取1ml试样加入到2ml 5g/L的CMC-Na溶液中，测定此时纤维素酶的酶活。另外，取10ml0.2g/L的绿色木霉属纤维素酶，用pH为4.0的醋酸及醋酸钠缓冲溶液稀释至100ml，摇匀，作为对照组。
在上述条件下，测试绿色木霉属纤维素酶在不加热稳定添加剂条件下以及添加醋酸铵后90℃下的半衰期以及90℃下热处理20min分后的相对剩余酶活，结果如表4所示：
表4 90℃下醋酸铵对绿色木霉属纤维素酶的稳定效果
从表4中可以看出，醋酸铵能有效地降低纤维素酶的热失活速率，提高纤维素酶的热稳定性。
Claims (2)
1.一种胺类物质及铵盐作为纤维素酶热稳定添加剂的应用，使用浓度为0.01g/L到300g/L；其中胺类物质为正丁胺、正丙胺或乙二胺；铵盐为醋酸铵。
2.根据权利要求1所述的一种胺类物质及铵盐作为纤维素酶热稳定添加剂的应用，其特征在于：所述稳定添加剂使用浓度为0.1g/L到10g/L。
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