專利名稱：分子篩固定化葡萄糖淀粉酶及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是一種關(guān)于固定化葡萄糖淀粉酶的新載體——大孔分子篩及分子篩固定化葡萄糖淀粉酶制備方法。
以淀粉為原料生產(chǎn)的淀粉糖主要應(yīng)用于食品工業(yè)、醫(yī)藥及化學(xué)工業(yè)等，1980年，美國的淀粉糖耗用量己達(dá)85億磅。國內(nèi)外對固定化葡萄糖淀粉酶的研究很多。國外已有中試和大規(guī)模生產(chǎn)的報(bào)道。Weetall等人，以胺烷基硅膠珠床為載體制備的固定化酶柱，在38℃連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)了70天，以每天200～500Kg的流速供給30％的糊精溶液，生成DE值為92～93的糖漿。Tate和Lyle公司，以骨炭作為載體，采用丙酮沉淀，戊二醛交聯(lián)的方式制備固定化葡萄糖淀粉酶，已應(yīng)用于美國玉米加工廠中。中國科學(xué)院微生物研究所利用DEAE-交聯(lián)葡萄糖凝膠來固定化葡萄糖淀粉酶，將30％的淀粉液化液糖化為DE值95的糖漿，可反復(fù)使用十次。黎高翔等人利用對胺基苯硫酰胺乙基纖維素重氮化偶聯(lián)葡萄糖淀粉酶，在55℃裝柱反應(yīng)連續(xù)糖化，在218小時(shí)內(nèi)可得DE值為93.9的糖液。趙尊等研究了氨基化處理的沸石固定化葡萄糖淀粉酶，裝柱后45℃反應(yīng)，計(jì)算得到半衰期為38天。但這些研究或由于制備工藝復(fù)雜，固定化成本太高，或不適于連續(xù)生產(chǎn)，使其工業(yè)化受到一定程度的限制。
本發(fā)明的目的是研究出一種操作方便，能反復(fù)使用，制備方法簡單，價(jià)格低，效率高的分子篩固定化葡萄糖淀粉酶及其制備方法。
本發(fā)明的固定化葡萄糖淀粉酶以成型的分子篩為載體，其孔徑范圍在1-20nm之間，加入Al2O3為粘結(jié)劑。制備時(shí)采用物理吸附的方法將50-120mg/g葡萄糖淀粉酶吸附于載體上，然后以戊二醛作為交聯(lián)劑，通過形成Schiff堿的方式將吸附的酶交聯(lián)成網(wǎng)狀，從而有效的避免了酶的解吸和流失，提高了固定化葡萄糖淀粉酶的穩(wěn)定性。
本發(fā)明的分子篩固定化葡萄糖淀粉酶的制備方法以大孔分子篩為載體，其孔徑范圍在1-20nm之間。分子篩載體中加入5～30％的Al2O3粘結(jié)劑，混捏擠條，室溫干燥后，500～600℃焙燒。根據(jù)實(shí)際使用情況，在成型過程中可將載體制成不同大小和形狀，如顆粒，球形，片狀和蜂窩狀等。然后將上述分子篩載體裝入反應(yīng)柱，4-35℃下，用計(jì)量泵循環(huán)通入含有3000～20000μ/ml的葡萄糖淀粉酶溶液吸附5～30小時(shí)。載體對酶的吸附量，可以通過調(diào)節(jié)酶溶液的濃度來控制，酶溶液濃度越高，吸附量越大。將吸附好酶的載體以少量水洗后，以0.5～5％(wt％)的戊二醛溶液在pH4-7，溫度4-35℃下交聯(lián)5-36小時(shí)，即可。本發(fā)明的分子篩固定化葡萄糖淀酶使用一段時(shí)間后，活力會下降，將活力下降后的固定化葡萄糖淀粉酶在500-600℃焙燒，以上述同樣的方法吸附和交聯(lián)，則可繼續(xù)使用。
本發(fā)明的分子篩固定化葡萄糖淀粉酶的分子篩載體以含大中孔的USY，DAY和β-沸石為較好，更好的吸附交聯(lián)條件是23-30℃下吸附同樣含量的葡萄糖淀粉酶溶液10-24小時(shí)，然后在該溫度下，pH＝5-7條件下交聯(lián)5-24小時(shí)即可。
由于單次交聯(lián)較難達(dá)到較高的交聯(lián)度，本發(fā)明采用了多次吸附酶，多次戊二醛交聯(lián)的方法，即吸附酶→戊二醛交聯(lián)→再吸附酶→再戊二醛交聯(lián)，如此重復(fù)2～6次，可獲得更為穩(wěn)定的分子篩固定化葡萄糖淀粉酶。
本發(fā)明制得的分子篩為載體的固定化葡萄糖淀粉酶，經(jīng)一段時(shí)間使用，活力下降后，可以原位重新進(jìn)行酶的吸附和戊二醛交聯(lián)。重新補(bǔ)充酶后的固定化葡萄糖淀粉酶可基本恢復(fù)原來的活力和使用壽命，這避免了固定化酶活力下降后，需對固定化酶重新進(jìn)行更換，可節(jié)省更換新的固定化酶和操作所需的費(fèi)用。
本發(fā)明所采用的載體可多次重復(fù)使用，失活后的固定化酶，烘干后，經(jīng)500-600℃的高溫焙燒，吸附的酶和有機(jī)雜質(zhì)可全部燒掉?；罨蟮妮d體，重新制備固定化酶后，可達(dá)到原來的活力和使用壽命。由于載體可多次重復(fù)使用，從而降低了固定化葡萄糖淀粉酶的成本。
本發(fā)明所采用的載體，成型容易，固定化酶顆粒不變形，不粘結(jié)，具有剛性。固定化酶的制備方法簡單，制備條件溫和，基本可于室溫下操作。采用多次吸附和多次交聯(lián)的固定化技術(shù)，制得的固定化酶活力高，壽命長。使用分子篩固定化葡萄糖淀粉酶，同直接使用液體酶相比，反應(yīng)器的體積可以縮小50倍以上，物料停留時(shí)間短，從而可以大大縮小廠房的面積，提高工業(yè)生產(chǎn)的效率。
實(shí)施例1將USY加入20％的Al2O3粘結(jié)劑，混捏擠條，擠條后室溫干燥，550℃焙燒，破碎過篩至40-60目。將2.0g USY的載體裝入直徑5mm的玻璃管中，用蠕動泵循環(huán)打入含5000μ/ml的酶溶液，25℃吸附24小時(shí)，然后在pH6.0，25℃下用1％的戊二醛交聯(lián)12小時(shí)。重復(fù)上述操作一次。用蒸餾水洗滌后，45℃下，用蠕動泵以30ml/h的流速供給10％的淀粉液化液，持續(xù)20天可產(chǎn)生DE值95以上的糖化液。30天后DE值仍可達(dá)91。實(shí)施例2載體制備同實(shí)施例1。將1.5gDAY的載體裝柱，用微計(jì)量泵循環(huán)打入含10000μ/ml的酶溶液，20℃下吸附16小時(shí)，然后在pH5.0，20℃下用2.5％的戊二醛交聯(lián)8小時(shí)。重復(fù)上述操作兩次，用蒸餾水洗滌后，45℃下，用微計(jì)量泵以45ml/h的流速供給25％的淀粉液化液，初活力為4400μ/ml，16天后，活力為2300μ/ml。
權(quán)利要求
1.一種以分子篩為載體的分子篩固定化葡萄糖淀粉酶，由分子篩、粘結(jié)劑Al2O3、葡萄糖淀粉酶組成。其特征在于將擠條成型后孔徑在1-20nm范圍之間的分子篩載體吸附有50-120mg/g葡萄糖淀粉酶，并由戊二醛交聯(lián)制成。
2.一種以分子篩為載體的固定化葡萄糖淀粉酶的制備方法，其特征在于(1)分子篩孔徑范圍為1-20nm；(2)分子篩載體中加入5-30％的Al2O3粘結(jié)劑，混捏擠條，室溫干燥，焙燒，制成所需顆粒大?。?3)將上述載體裝柱，4-35℃下通入含有3000-20000μ/ml的葡萄糖淀粉酶溶液吸附5-30小時(shí)，用0.5-5％的戊二醛溶液在pH4-7條件下交聯(lián)5-36小時(shí)即可；(4)將多次使用失活的固定化葡萄糖淀粉酶經(jīng)500-600℃焙燒，吸附，交聯(lián)可繼續(xù)使用。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的分子篩固定化葡萄糖淀粉酶的制備方法，其特征在于(1)分子篩以USY，DAY，和β-沸石為較好；(2)葡萄糖淀粉酶在20-30℃下吸附10-24小時(shí)，用戊二醛在pH5-7條件下交聯(lián)5-24小時(shí)即可；(3)將制備過程中所述吸附，交聯(lián)過程重復(fù)2-6次，效果更好。
全文摘要
一種以分子篩為載體的固定化葡萄糖淀粉酶及其制備方法?，F(xiàn)有的固定化葡萄糖淀粉酶制備工藝復(fù)雜，技術(shù)成本高。本發(fā)明以大孔分子篩作為載體，采用多次吸附酶并多次戊二醛交聯(lián)的方法，制備的固定化葡萄淀粉酶裝柱后，45℃下，供給10％的玉米淀粉液化液，持續(xù)20天可生成DE值95以上的糖化液，30天后，DE值仍可達(dá)91。本發(fā)明所用載體成型容易，固定化酶制備工藝簡單，條件溫和，適用于填充床反應(yīng)器。
文檔編號C12N11/14GK1127298SQ9511179
公開日1996年7月24日 申請日期1995年10月5日 優(yōu)先權(quán)日1995年10月5日
發(fā)明者李全芝, 于家波, 陳海鷹, 胡仁其, 夏春鏜 申請人:復(fù)旦大學(xué)