蔗糖异构酶交联聚集体的制备及催化性能研究

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蔗糖异构酶(Surcose Isomerase,SIase)能将蔗糖分子内的α-1,2-糖苷键转换成α-1,6-糖苷键或α-1,1-糖苷键,从而得到异麦芽酮糖或海藻酮糖,根据其主产物不同也被称作异麦芽酮糖合酶或海藻酮糖合酶。异麦芽酮糖是一种具有天然甜味的新型甜味剂,相对于蔗糖,异麦芽酮糖具有热量低、稳定性高、易吸收和对人体健康无不良影响等特点。生物酶法制备异麦芽酮糖转化率较高,符合绿色环保的要求,通过对蔗糖异构酶进行固定化,可改善其在实际应用中存在的稳定性差、易失活、难以重复回收利用等工业应用难题。本文对蔗糖异构酶的固定化主要采用了无载体固定化法-交联酶聚集体(CLEAs)和有载体固定化法-硅球吸附-交联法(NPs-CLEAs)两种方法。CLEAs具有单位体积活性高、生产成本低、操作简单等优点,使其成为一种新型、通用的无载体固定化方法。CLEAs的制备主要分为沉淀和交联两个步骤,本文对于沉淀剂和交联剂浓度的优化得到CLEAs,后在沉淀过程中加入最适浓度的牛血清白蛋白(BSA)和海藻糖(Tre)得到CLEAs-BSA和CLEAs-Tre。三种CLEAs制剂的热稳定性、p H耐受性和贮存稳定性均优于游离酶,且具有良好的可重复使用性。经过10次循环使用,3种CLEAs样品的剩余活性均保持在61%以上,CLEAs-BSA可以保持91.7%的初始活性。以蔗糖和甘蔗汁为底物时,CLEAs-BSA的蔗糖转化率分别为88.4%和81.2%,且都高于游离酶。硅球吸附-交联固定化酶是一种操作简单且有效的固定化方法,在搅拌的条件下,将蔗糖异构酶吸附在硅球表面得到NPs-SI,后加入交联剂戊二醛进行交联得到NPsCLEAs。NPs-CLEAs和NPs-SI的热稳定性、p H耐受性都要优于游离酶,且具有良好的重复使用性,经过15次的重复使用,NPs-CLEAs和NPs-CLEAs的剩余活性仍能保留55%和72.9%的初始活性。因此,使用CLEAs和NPs-CLEAs方法固定蔗糖异构酶是制备异麦芽酮糖的高效方法,具有很强的工业应用潜力。
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