糖化酶在酶膜反應器中的固定化研究.pdf

1、本研究采用酶膜反應器對新型普魯蘭酶和葡萄糖淀粉酶的復合糖化酶進行固定化研究，以期達到解決傳統的雙酶法生產淀粉糖工藝中存在的糖化反應耗時較長；酶的利用率低；不能循環(huán)生產等問題。通過改善淀粉糖的生產工藝，優(yōu)化淀粉液化液的糖化條件，提高糖化酶的利用率，縮短生產周期，降低能耗，提高單位產能。
　　 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對復合糖化酶進行固定研究，對復合糖化酶的使用條件進行了選擇，重點研究了糖化酶在超濾膜小

2、型試驗機中的操作條件以及對酶截留效果和酶活力的影響。為減輕超濾膜負擔，對液化反應后的液化液進行絮凝處理的研究，為液化液直接通過膜反應器提供了理論依據。并對超濾膜的清洗方法及條件進行了篩選和研究。
　　 首先，對淀粉的糖化條件進行了優(yōu)化試驗。通過單因素試驗，研究了復合糖化酶的添加量、復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過程的影響，確定出影響糖化反應過程的單因素，并試驗得到適合糖化反應的最佳取值范圍：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。當糖化酶用量增加為1.0 GAU/g干基淀粉時，即傳統生產條件的5倍時，糖化過程可在18 h內完成，其糖化終止的DE值為98.26％。將糖化時間由傳統的48 h縮短至18 h，從而大大降低了生產能耗，縮短了生產周期，降低了生產成本。
　　 其次，對膜材料進行了初選，并確定了適宜的膜孔徑，試驗復合糖化酶在切割分子量為3000的超濾膜小型試驗機中的固定化效果，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合糖化酶中的影響。酶的固定化率幾乎可達100％。在膜組件允許的條件下，糖化反應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的變化而產生波動，但是在選定的最佳條件下可以使復合糖化酶截留率保持在95％以上，酶活保持率達98％以上，進而保證了復合糖化酶的操作穩(wěn)定性。使用截留的復合糖化酶進行重復利用，

5、其使用次數可達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設計對上述單因素進行了進一步研究，使用響應面的方法對結果進行分析優(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較多，因此若使不經絮凝處理的液化液直接進入膜反應器會給膜帶來嚴重的負擔，因此對淀粉液化液進行絮凝預處理的條件進行研究，可以為液化液直接進入膜反應器提供理論依據。
　　 通過對污染后的超濾膜進行清洗方法的篩選，試驗證明通過純水進行清洗，膜通量恢復可達50％左右；進行酸洗試驗證明，清洗時間需保證30 min以上。超濾膜的恢復通量可達到80％左右；使用堿液浸泡30 min后