淀粉液化處理對(duì)β-環(huán)糊精酶法合成的影響及機(jī)理研究.pdf

1、由于環(huán)糊精分子具有獨(dú)特的內(nèi)疏水、外親水的空腔結(jié)構(gòu)，因此能廣泛應(yīng)用于食品、醫(yī)藥、化工、農(nóng)業(yè)等領(lǐng)域。環(huán)糊精主要是由環(huán)糊精葡萄糖基轉(zhuǎn)移酶(CGT酶)作用于淀粉等底物，通過(guò)環(huán)化反應(yīng)而合成。除了環(huán)化反應(yīng)，CGT酶還可以催化耦合、歧化、水解反應(yīng)。環(huán)糊精酶法合成的底物主要是淀粉，采用高淀粉濃度在大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)中，具有明顯的經(jīng)濟(jì)效益，有助于節(jié)約設(shè)備投資和能源消耗。高濃度淀粉在糊化過(guò)程中粘度較大，不易攪拌均勻，故通常在生產(chǎn)起始階段使用液化酶對(duì)淀粉進(jìn)行液

2、化處理以降低淀粉糊粘度。然而，淀粉液化時(shí)所產(chǎn)生的小分子糖會(huì)促進(jìn)環(huán)糊精的耦合及歧化反應(yīng)，引起環(huán)糊精得率的降低。淀粉液化條件的不同可能會(huì)造成的液化產(chǎn)物分子組成上的差異，從而對(duì)環(huán)糊精合成產(chǎn)生一定影響。本課題旨在以麥芽糊精作為模型底物，研究淀粉液化程度及液化產(chǎn)物的分子組成對(duì)于β-環(huán)糊精合成的影響及其主要機(jī)理，并探索其對(duì)于β-環(huán)糊精最適反應(yīng)條件及有機(jī)溶劑選擇的影響。
　　 首先，研究了淀粉降解程度對(duì)環(huán)糊精合成的影響。結(jié)果顯示，隨著麥芽糊精

3、葡萄糖值(DE值)增大，α-、β-、γ-環(huán)糊精的得率及總得率均呈下降趨勢(shì)；相比于玉米原淀粉，使用麥芽糊精作為底物可明顯增大β-環(huán)糊精在產(chǎn)物中的比例；麥芽糊精DE值的變化對(duì)三種環(huán)糊精的相對(duì)比例的影響較弱；DE值為5左右的麥芽糊精具有最高的β-環(huán)糊精得率，DE5.01和DE5.84兩種DE值相近的樣品的β-環(huán)糊精得率分別為24.37％和30.73％的，說(shuō)明液化條件的不同可能會(huì)引起具有相似DE值的麥芽糊精出現(xiàn)分子組成上的較大差異，從而造成明顯

4、不同的β-環(huán)糊精得率。其次，優(yōu)化了以麥芽糊精為模型底物合成β-環(huán)糊精的工藝條件及有機(jī)溶劑添加。結(jié)果顯示，以DE5.84的麥芽糊精為模型底物，添加10％(v/v)環(huán)己烷，底物濃度20％(w/w)，反應(yīng)溫度50℃，反應(yīng)pH8.5，加酶量5U/g淀粉，反應(yīng)時(shí)間12h的條件下，β-環(huán)糊精得率可達(dá)62.83％。該生產(chǎn)工藝對(duì)實(shí)際生產(chǎn)具有一定的指導(dǎo)意義。最后，分析了不同麥芽糊精樣品的分子組成，并探究了淀粉液化處理對(duì)β-環(huán)糊精合成的影響機(jī)理。隨著DE值

5、升高，麥芽糊精分子的分支化程度升高，分子鏈長(zhǎng)減小，而小分子糖含量增多；由于液化條件不同，DE值相近的麥芽糊精可具有差異較大的摩爾質(zhì)量分布。麥芽糊精分子組成會(huì)對(duì)β-環(huán)糊精的合成產(chǎn)生影響，應(yīng)用適當(dāng)鏈長(zhǎng)的麥芽糊精可以促進(jìn)環(huán)化反應(yīng)，鏈長(zhǎng)過(guò)長(zhǎng)或過(guò)短均不利于β-環(huán)糊精的合成，分子摩爾質(zhì)量約為MW 43,053-18,793 g·mol-1左右的麥芽糊精分子可作為環(huán)化反應(yīng)的最適底物。Β-環(huán)糊精的得率隨麥芽糊精分子分支化程度的升高而降低，線性程度較高的