一種固定化葡萄糖異構(gòu)酶生產(chǎn)高果糖漿的方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種固定化葡萄糖異構(gòu)酶生產(chǎn)高果糖漿的方法。將葡萄糖異構(gòu)酶采用過濾方式固定在不對稱結(jié)構(gòu)的超濾膜中制備固定化葡萄糖異構(gòu)酶的膜生物反應(yīng)器，并利用該酶膜反應(yīng)器對葡萄糖溶液進(jìn)行分批或連續(xù)反應(yīng)生產(chǎn)高果糖漿。本發(fā)明集酶催化過程與膜分離過程與一體，簡化了生產(chǎn)工藝，提高了酶的活性與穩(wěn)定性；同時(shí)酶膜反應(yīng)器可以重復(fù)使用，避免了溶劑清洗與分批加料，符合綠色化學(xué)的發(fā)展方向，實(shí)現(xiàn)連續(xù)化生產(chǎn)，提高了生產(chǎn)效率，為果糖工業(yè)化生產(chǎn)提供了參考。
【專利說明】
一種固定化葡萄糖異構(gòu)酶生產(chǎn)高果糖漿的方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及一種固定化葡萄糖異構(gòu)酶生產(chǎn)高果糖漿的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]高果糖漿(HFCS)又稱異構(gòu)糖漿，工業(yè)上主要采用淀粉為原料，經(jīng)雙酶液化和糖化作用，水解為葡萄糖，再由葡萄糖異構(gòu)酶的異構(gòu)作用，將一部分葡萄糖異構(gòu)化為α-果糖，得到α_葡萄糖與α-果糖的混合液。與傳統(tǒng)的蔗糖相比，高果糖漿甜度更高熱量更低，且具有保健與營養(yǎng)功效。作為天然的甜度劑不但在食品工業(yè)中廣為應(yīng)用，在醫(yī)藥、家庭調(diào)味品、日用化工等方面都有應(yīng)用。如今，HFCS已成為重要的甜味劑之一，其生產(chǎn)發(fā)展勢頭強(qiáng)勁，每年全世界的生產(chǎn)量超過1000萬噸。
[0003]傳統(tǒng)高果糖漿生產(chǎn)主要采用酸法水解淀粉，但這種傳統(tǒng)酸法水解工藝存在很多缺點(diǎn):需要耐酸耐壓設(shè)備;需要精制淀粉為原料;淀粉轉(zhuǎn)化為葡萄糖的收率低，不超過90 %;水解過程中，由于葡萄糖的逆聚合反應(yīng)而生成較多帶苦味的低聚糖，必須用結(jié)晶法精制才能將苦味去除等。因此，這種傳統(tǒng)工藝逐漸被新興的酶技術(shù)替代。目前酶法生產(chǎn)高果糖漿主要有兩種途徑:(I)以淀粉等為原料經(jīng)過葡萄糖異構(gòu)酶等3步酶催化多步生物化學(xué)反應(yīng)，稱為“多步法途徑”，其果糖的含量不高于50%; (2)以菊芋為原料，依靠菊粉酶一步催化反應(yīng)生產(chǎn)高純度的果葡糖漿，稱其為“一步法途徑”。例如廖承軍(廖承軍等，申請?zhí)?01410736458.3)公開了一種制備固體山梨醇并聯(lián)產(chǎn)果葡糖漿的生產(chǎn)工藝，制得高果糖漿含量為88%左右;李榮杰等(李榮杰等，申請?zhí)?0101010102631.6)公開了一種制備高果糖漿的方法，制得高果糖漿含量為70%?75%左右;黃廣民等(黃廣民等，申請?zhí)?0910007107.8)公開發(fā)明了一種斑茅草莖桿酸水解制備高果糖漿的方法，制得高果糖漿含量為90%。王建華等(王建華等，申請?zhí)?8120697.2)公開了一種產(chǎn)生菊粉酶的酵母菌株及其在制作高果糖漿中的應(yīng)用，用此菌株水解菊粉制得的高果糖漿含量達(dá)到95%。但前者的原料利用率較低且成本較大，很難應(yīng)用于工業(yè);后者的菊粉酶沒有商業(yè)化產(chǎn)品，生產(chǎn)成本較高，在水解中易出現(xiàn)褐變;且游離酶間歇生產(chǎn)方法具有許多缺點(diǎn):酶的提取和純化必須采用十分精巧甚至是繁瑣的方法，代價(jià)昂貴;酶由細(xì)胞內(nèi)分離出來后，穩(wěn)定性顯著降低;這些溶于水的酶必須采用分批反應(yīng)，在催化結(jié)束后極難回收，造成浪費(fèi)且產(chǎn)品的成本較高；間歇式的操作，使產(chǎn)品質(zhì)量較差等。
[0004]固定化酶進(jìn)行催化反應(yīng)具有許多優(yōu)點(diǎn):產(chǎn)物的分離提純簡化;用于食品加工，不影響產(chǎn)品風(fēng)味；固定化后，酶穩(wěn)定性增加，可長期使用和連續(xù)反應(yīng)，實(shí)現(xiàn)了酶的回收和多次重復(fù)利用，大大降低了生產(chǎn)成本，并提高了產(chǎn)品質(zhì)量，自動(dòng)化程度增加。吳敬等(吳敬等，申請?zhí)?01210581801.2)利用殼聚糖絮凝重組構(gòu)建的大腸桿菌，戊二醛交聯(lián)絮凝物的方法制備固定化葡萄糖異構(gòu)酶;佟毅等(佟毅等，吉林大學(xué)自然科學(xué)學(xué)報(bào)2000:107?109)在對多孔三甲銨甲基聚苯乙烯(TMPS)載體的合成研究基礎(chǔ)上，運(yùn)用分子沉積技術(shù)，完成葡萄糖異構(gòu)酶200ks雙層固定化試驗(yàn)；陳棟等(陳棟等，中國，101864410[P].2010.)制備可以用于葡萄糖異構(gòu)酶的醛基介孔分子篩和環(huán)氧基介孔分子篩，使酶分子可以直接以共價(jià)結(jié)合的方式固定在分子篩表面;曹奎龍等(曹奎龍等，申請?zhí)?00910073264.9)利用磁性殼聚糖符合微球制備固定化葡萄糖異構(gòu)酶。但這些固定化方法，成本較高且HFCS轉(zhuǎn)化率低，難于放大在工業(yè)化生產(chǎn)上。
[0005]因此研究一種酶活高、穩(wěn)定性好、成本低廉且簡單方便的葡萄糖異構(gòu)酶固定化方法具有十分重要的意義。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]為了解決現(xiàn)有的技術(shù)存在的上述問題，本發(fā)明公開了一種固定化葡萄糖異構(gòu)酶生產(chǎn)高果糖漿的方法。該方法將葡萄糖異構(gòu)酶采用過濾方式固定在不對稱結(jié)構(gòu)的超濾膜中，制備固定化葡萄糖異構(gòu)酶膜生物反應(yīng)器并利用該酶膜反應(yīng)器連續(xù)生產(chǎn)高果糖漿，實(shí)現(xiàn)了酶的回收利用大大減少了生產(chǎn)成本。
[0007]所述的一種固定化葡萄糖異構(gòu)酶生產(chǎn)高果糖漿的方法，其特征在于:將葡萄糖異構(gòu)酶采用過濾方式固定在不對稱結(jié)構(gòu)的超濾膜中制備固定化葡萄糖異構(gòu)酶的膜生物反應(yīng)器，并利用該酶膜反應(yīng)器對葡萄糖溶液進(jìn)行分批或連續(xù)反應(yīng)生產(chǎn)高果糖漿。
[0008]所述的方法，其特征在于:所述的不對稱結(jié)構(gòu)的超濾膜為卷式膜、板框式膜、平板膜、管式膜、毛細(xì)管膜和中空纖維膜。
[0009]所述的方法，其特征在于:所述的過濾方式為過濾、重力過濾、加壓過濾、真空過濾、離心過濾和錯(cuò)流過濾。
[0010]所述的方法，其特征在于所述的超濾膜的孔徑范圍為:2?100nm。
[0011]所述的方法，其特征在于所述的不對稱結(jié)構(gòu)的超濾膜材料是纖維素及其衍生物、聚碳酸酯、聚氯乙烯、聚偏氟乙烯、聚砜、聚醚砜、聚丙烯腈、聚酰胺、聚砜酰胺、磺化聚砜、交聯(lián)聚乙烯醇、改性丙烯酸或其它有機(jī)分離膜，以及氧化鋁、氧化硅、氧化鋯或其它無機(jī)分離膜的一種或多種。
[0012]所述的方法，其特征在于所述的葡萄糖異構(gòu)酶為自由酶，且按葡萄糖異構(gòu)酶與PBS體積比為20%?50%(W/V)溶解在弱堿性溶液pH7.1?7.5中，得到葡萄糖異構(gòu)酶溶液，通過過濾的方式將葡萄糖異構(gòu)酶溶液中的葡萄糖異構(gòu)酶固定在不對稱結(jié)構(gòu)的超濾膜中。
[0013]所述的方法，其特征在于所述的葡萄糖溶液的濃度為40%?60%。
[0014]所述的方法，其特征在于反應(yīng)溫度為50°080°C。
[0015]與現(xiàn)有的酶固定方法相比，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于:I)簡便易行，僅通過過濾即達(dá)到了酶固定化的要求，操作簡單;2)該固定化載體載酶量高，根據(jù)實(shí)際需要，20-80%的膜孔體積用于有效負(fù)載酶分子；3)操作過程不使用任何化學(xué)試劑，對酶的活性無影響，重復(fù)使用效率高;2 )固定化載體可實(shí)現(xiàn)反應(yīng)與分離的同步進(jìn)行。
【附圖說明】
[0016]圖1為本發(fā)明生產(chǎn)的高果糖漿的內(nèi)壓式酶膜反應(yīng)器示意圖；
圖2為本發(fā)明生產(chǎn)的高果糖漿的外壓式酶膜反應(yīng)器示意圖。
[0017]圖中:1-恒溫水浴鍋，2-儲(chǔ)料瓶，3-橡膠密封裝置，4-溫度計(jì)，5-取樣管，6_蠕動(dòng)栗，7-果糖生產(chǎn)罐體，8- U型卡槽，9-不對稱結(jié)構(gòu)的超濾膜，10-循環(huán)進(jìn)料口，11-循環(huán)出料口，12-鐵架臺(tái)。
【具體實(shí)施方式】
[0018]下面通過實(shí)施例，對本發(fā)明專利進(jìn)一步的詳細(xì)描述。
[0019]如圖1和2所示，本發(fā)明通過內(nèi)壓式酶膜反應(yīng)器或外壓式酶膜反應(yīng)器進(jìn)行高果糖漿的生產(chǎn)。內(nèi)壓式酶膜反應(yīng)器包括管路連接的儲(chǔ)料瓶2、蠕動(dòng)栗6和果糖生產(chǎn)罐7。儲(chǔ)料瓶2放置在恒溫水浴鍋I中，儲(chǔ)料瓶2中設(shè)有溫度計(jì)4和取樣管5。果糖生產(chǎn)罐7由鐵架臺(tái)12支撐。果糖生產(chǎn)罐7上設(shè)有循環(huán)進(jìn)料口 10和循環(huán)出料口 11。果糖生產(chǎn)罐7內(nèi)設(shè)有U型卡槽8，U型卡槽8將不對稱結(jié)構(gòu)的超濾膜9固定。
[0020]實(shí)例I
取200 g葡萄糖異構(gòu)酶溶解于100mL磷酸緩沖液(pH=7.4)中，體系中葡萄糖異構(gòu)酶量為0.2 g/mL，通過栗入的方法將葡萄糖異構(gòu)酶溶液以過濾的方式(過濾方式為過濾、重力過濾、加壓過濾、真空過濾、離心過濾或錯(cuò)流過濾)通過具有不對稱結(jié)構(gòu)的聚偏氟乙烯平板膜，過濾方向?yàn)閺哪さ氖杷擅嫦蛑旅苊嫱ㄟ^，將葡萄糖異構(gòu)酶幾乎完全固定在膜內(nèi)疏松層，獲得固定化酶膜反應(yīng)器;將40 %葡萄糖溶液栗入固定化酶膜反應(yīng)器，料液流回到酶膜反應(yīng)器中，進(jìn)行循環(huán)反應(yīng)，反應(yīng)溫度為50 °C，反應(yīng)時(shí)間為4 h;反應(yīng)結(jié)束后，更換新鮮葡萄糖溶液，重新開始上述反應(yīng);共進(jìn)行5批反應(yīng)，果糖濃度達(dá)到98.6 %，固定化酶活性仍保留85 %以上。
[0021]實(shí)例2
取200 g葡萄糖異構(gòu)酶溶解于100mL磷酸緩沖液(pH=7.4)中，體系中葡萄糖異構(gòu)酶量為0.2 g/mL，通過栗入的方法將葡萄糖異構(gòu)酶溶液以過濾的方式(過濾方式為過濾、重力過濾、加壓過濾、真空過濾、離心過濾或錯(cuò)流過濾)通過具有不對稱結(jié)構(gòu)的聚丙烯腈中空纖維膜，過濾方向?yàn)閺哪さ氖杷擅嫦蛑旅苊嫱ㄟ^，將葡萄糖異構(gòu)酶幾乎完全固定在膜內(nèi)疏松層，獲得固定化酶膜反應(yīng)器;再將此膜裝入膜反應(yīng)器中，制成固定化酶膜反應(yīng)器;將40 %葡萄糖溶液栗入固定化酶膜反應(yīng)器，料液流回到酶膜反應(yīng)器中，進(jìn)行循環(huán)反應(yīng)，反應(yīng)溫度為600C，反應(yīng)時(shí)間為4.5 h;反應(yīng)結(jié)束后，更換新鮮葡萄糖溶液，重新開始上述反應(yīng);共進(jìn)行5批反應(yīng)，果糖濃度達(dá)到95.8 %，固定化酶活性仍保留80 %以上。
[0022]實(shí)例3
取500 g葡萄糖異構(gòu)酶溶解于100mL磷酸緩沖液(pH=7.4)中，體系中葡萄糖異構(gòu)酶量為0.5 g/mL，通過栗入的方法將葡萄糖異構(gòu)酶溶液以過濾的方式(過濾方式為過濾、重力過濾、加壓過濾、真空過濾、離心過濾或錯(cuò)流過濾)通過具有不對稱結(jié)構(gòu)的聚砜平板膜，過濾方向?yàn)閺哪さ氖杷擅嫦蛑旅苊嫱ㄟ^，膜將葡萄糖異構(gòu)酶幾乎完全固定在膜內(nèi)疏松層，獲得固定化酶膜反應(yīng)器;再將此膜裝入膜反應(yīng)器中，制成固定化酶膜反應(yīng)器;將50 %葡萄糖溶液栗入固定化酶膜反應(yīng)器，料液流回到酶膜反應(yīng)器中，進(jìn)行循環(huán)反應(yīng)，反應(yīng)溫度為60 °C，反應(yīng)時(shí)間為5.5 h;反應(yīng)結(jié)束后，更換新鮮葡萄糖溶液，重新開始上述反應(yīng);共進(jìn)行5批反應(yīng)，果糖濃度達(dá)到97.9 %，固定化酶活性仍保留78 %以上。
[0023]實(shí)例4
取500 g葡萄糖異構(gòu)酶溶解于100mL磷酸緩沖液(pH=7.4)中，體系中葡萄糖異構(gòu)酶量為0.5 g/mL，通過栗入的方法將葡萄糖異構(gòu)酶溶液以過濾的方式(過濾方式為過濾、重力過濾、加壓過濾、真空過濾、離心過濾或錯(cuò)流過濾)通過具有不對稱結(jié)構(gòu)的聚偏氟乙烯平板膜，過濾方向?yàn)閺哪さ氖杷擅嫦蛑旅苊嫱ㄟ^，膜將葡萄糖異構(gòu)酶幾乎完全固定在膜內(nèi)疏松層，獲得固定化酶膜反應(yīng)器;再將此膜裝入膜反應(yīng)器中，制成固定化酶膜反應(yīng)器;將50 %葡萄糖溶液栗入固定化酶膜反應(yīng)器，料液流回到酶膜反應(yīng)器中，進(jìn)行循環(huán)反應(yīng)，反應(yīng)溫度為650C，反應(yīng)時(shí)間為3.5 h;反應(yīng)結(jié)束后，更換新鮮葡萄糖溶液，重新開始上述反應(yīng);共進(jìn)行5批反應(yīng)，果糖濃度達(dá)到96.3 %，固定化酶活性仍保留83 %以上。
[0024]實(shí)例5
取350 g葡萄糖異構(gòu)酶溶解于100mL磷酸緩沖液(pH=7.4)中，體系中葡萄糖異構(gòu)酶量為0.35 g/mL，通過栗入的方法將葡萄糖異構(gòu)酶溶液以過濾的方式(過濾方式為過濾、重力過濾、加壓過濾、真空過濾、離心過濾或錯(cuò)流過濾)通過具有不對稱結(jié)構(gòu)的聚氯乙烯平板膜，過濾方向?yàn)閺哪さ氖杷擅嫦蛑旅苊嫱ㄟ^，膜將葡萄糖異構(gòu)酶幾乎完全固定在膜內(nèi)疏松層，獲得固定化酶膜反應(yīng)器;再將此膜裝入膜反應(yīng)器中，制成固定化酶膜反應(yīng)器;將60 %葡萄糖溶液栗入固定化酶膜反應(yīng)器，料液流回到酶膜反應(yīng)器中，進(jìn)行循環(huán)反應(yīng)，反應(yīng)溫度為700C，反應(yīng)時(shí)間為6 h;反應(yīng)完后繼續(xù)通入新鮮葡萄糖溶液，重新開始上述反應(yīng);共進(jìn)行5批反應(yīng)，果糖濃度達(dá)到95.5 %，固定化酶活性仍保留87 %以上。
[0025]實(shí)例6
取350 g葡萄糖異構(gòu)酶溶解于100mL磷酸緩沖液(pH=7.4)中，體系中葡萄糖異構(gòu)酶量為0.35 g/mL，通過栗入的方法將葡萄糖異構(gòu)酶溶液以過濾的方式(過濾方式為過濾、重力過濾、加壓過濾、真空過濾、離心過濾或錯(cuò)流過濾)通過具有不對稱結(jié)構(gòu)的聚氯乙烯平板膜，過濾方向?yàn)閺哪さ氖杷擅嫦蛑旅苊嫱ㄟ^，膜將葡萄糖異構(gòu)酶幾乎完全固定在膜內(nèi)疏松層，獲得固定化酶膜反應(yīng)器;再將此膜裝入膜反應(yīng)器中，制成固定化酶膜反應(yīng)器;將60 %葡萄糖溶液栗入固定化酶膜反應(yīng)器，料液流回到酶膜反應(yīng)器中，進(jìn)行循環(huán)反應(yīng)，反應(yīng)溫度為500C，反應(yīng)時(shí)間為6 h;反應(yīng)結(jié)束后，更換新鮮葡萄糖溶液，重新開始上述反應(yīng);共進(jìn)行5批反應(yīng)，果糖濃度達(dá)到96.9 %，固定化酶活性仍保留85 %以上。
[0026]實(shí)例7
取400 g葡萄糖異構(gòu)酶溶解于100mL磷酸緩沖液(pH=7.4)中，體系中葡萄糖異構(gòu)酶量為0.40 g/mL，通過栗入的方法將葡萄糖異構(gòu)酶溶液以過濾的方式(過濾方式為過濾、重力過濾、加壓過濾、真空過濾、離心過濾或錯(cuò)流過濾)通過具有不對稱結(jié)構(gòu)的聚砜酰胺平板膜，過濾方向?yàn)閺哪さ氖杷擅嫦蛑旅苊嫱ㄟ^，膜將葡萄糖異構(gòu)酶幾乎完全固定在膜內(nèi)疏松層，獲得固定化酶膜反應(yīng)器;再將此膜裝入膜反應(yīng)器中，制成固定化酶膜反應(yīng)器;將45%葡萄糖溶液栗入固定化酶膜反應(yīng)器，料液流回到酶膜反應(yīng)器中，進(jìn)行循環(huán)反應(yīng)，反應(yīng)溫度為600C，反應(yīng)時(shí)間為6h;反應(yīng)結(jié)束后，更換新鮮葡萄糖溶液，重新開始上述反應(yīng);共進(jìn)行5批反應(yīng)，果糖濃度達(dá)到97.4 %，固定化酶活性仍保留89 %以上。
[0027]實(shí)例8
取400 g葡萄糖異構(gòu)酶溶解于100mL磷酸緩沖液(pH=7.4)中，體系中葡萄糖異構(gòu)酶量為0.40 g/mL，通過栗入的方法將葡萄糖異構(gòu)酶溶液以過濾的方式(過濾方式為過濾、重力過濾、加壓過濾、真空過濾、離心過濾或錯(cuò)流過濾)通過具有不對稱結(jié)構(gòu)的聚酰胺平板膜，過濾方向?yàn)閺哪さ氖杷擅嫦蛑旅苊嫱ㄟ^，膜將葡萄糖異構(gòu)酶幾乎完全固定在膜內(nèi)疏松層，獲得固定化酶膜反應(yīng)器;再將此膜裝入膜反應(yīng)器中，制成固定化酶膜反應(yīng)器;將45 %葡萄糖溶液栗入固定化酶膜反應(yīng)器，料液流回到酶膜反應(yīng)器中，進(jìn)行循環(huán)反應(yīng)，反應(yīng)溫度為60°C，反應(yīng)時(shí)間為6 h;反應(yīng)完后繼續(xù)通入新鮮葡萄糖溶液，重新開始上述反應(yīng);共進(jìn)行5批反應(yīng)，果糖濃度達(dá)到93.5%，固定化酶活性仍保留82 %以上。
[0028]實(shí)例9
取450 g葡萄糖異構(gòu)酶溶解于100mL磷酸緩沖液(pH=7.4)中，體系中葡萄糖異構(gòu)酶量為0.45 g/mL，通過栗入的方法將葡萄糖異構(gòu)酶溶液以過濾的方式(過濾方式為過濾、重力過濾、加壓過濾、真空過濾、離心過濾或錯(cuò)流過濾)通過具有不對稱結(jié)構(gòu)的聚碳酸酯平板膜，過濾方向?yàn)閺哪さ氖杷擅嫦蛑旅苊嫱ㄟ^，膜將葡萄糖異構(gòu)酶幾乎完全固定在膜內(nèi)疏松層，獲得固定化酶膜反應(yīng)器;再將此膜裝入膜反應(yīng)器中，制成固定化酶膜反應(yīng)器;將55%葡萄糖溶液栗入固定化酶膜反應(yīng)器，料液流回到酶膜反應(yīng)器中，進(jìn)行循環(huán)反應(yīng)，反應(yīng)溫度為650C，反應(yīng)時(shí)間為6 h;反應(yīng)結(jié)束后，更換新鮮葡萄糖溶液，重新開始上述反應(yīng);共進(jìn)行5批反應(yīng)，果糖濃度達(dá)到98.3%，固定化酶活性仍保留86 %以上。
[0029]實(shí)例10
取450 g葡萄糖異構(gòu)酶溶解于100mL磷酸緩沖液(pH=7.4)中，體系中葡萄糖異構(gòu)酶量為0.45 g/mL，通過栗入的方法將葡萄糖異構(gòu)酶溶液以過濾的方式(過濾方式為過濾、重力過濾、加壓過濾、真空過濾、離心過濾或錯(cuò)流過濾)通過具有不對稱結(jié)構(gòu)的聚碳酸酯中空纖維膜，過濾方向?yàn)閺哪さ氖杷擅嫦蛑旅苊嫱ㄟ^，膜將葡萄糖異構(gòu)酶幾乎完全固定在膜內(nèi)疏松層，獲得固定化酶膜反應(yīng)器;再將此膜裝入膜反應(yīng)器中，制成固定化酶膜反應(yīng)器;將55%葡萄糖溶液栗入固定化酶膜反應(yīng)器，料液流回到酶膜反應(yīng)器中，進(jìn)行循環(huán)反應(yīng)，反應(yīng)溫度為70 °C，反應(yīng)時(shí)間為6 h;反應(yīng)結(jié)束后，更換新鮮葡萄糖溶液，重新開始上述反應(yīng);共進(jìn)行5批反應(yīng)，果糖濃度達(dá)到96.5%，固定化酶活性仍保留84 %以上。
[0030]實(shí)例11
取300 g葡萄糖異構(gòu)酶溶解于100mL磷酸緩沖液(pH=7.4)中，體系中葡萄糖異構(gòu)酶量為0.30 g/mL，通過栗入的方法將葡萄糖異構(gòu)酶溶液以過濾的方式(過濾方式為過濾、重力過濾、加壓過濾、真空過濾、離心過濾或錯(cuò)流過濾)通過具有不對稱結(jié)構(gòu)的氧化鋁管式膜，過濾方向?yàn)閺哪さ氖杷擅嫦蛑旅苊嫱ㄟ^，膜將葡萄糖異構(gòu)酶幾乎完全固定在膜內(nèi)疏松層，獲得固定化酶膜反應(yīng)器;再將此膜裝入膜反應(yīng)器中，制成固定化酶膜反應(yīng)器;將45%葡萄糖溶液栗入固定化酶膜反應(yīng)器，料液流回到酶膜反應(yīng)器中，進(jìn)行循環(huán)反應(yīng)，反應(yīng)溫度為55 °C，反應(yīng)時(shí)間為6 h;反應(yīng)結(jié)束后，更換新鮮葡萄糖溶液，重新開始上述反應(yīng);共進(jìn)行5批反應(yīng)，果糖濃度達(dá)到97.3 %，固定化酶活性仍保留88 %以上。
[0031]實(shí)例12
取300 g葡萄糖異構(gòu)酶溶解于100mL磷酸緩沖液(pH=7.4)中，體系中葡萄糖異構(gòu)酶量為0.30 g/mL，通過栗入的方法將葡萄糖異構(gòu)酶溶液以過濾的方式(過濾方式為過濾、重力過濾、加壓過濾、真空過濾、離心過濾或錯(cuò)流過濾)通過具有不對稱結(jié)構(gòu)的氧化硅膜，過濾方向?yàn)閺哪さ氖杷擅嫦蛑旅苊嫱ㄟ^，膜將葡萄糖異構(gòu)酶幾乎完全固定在膜內(nèi)疏松層，獲得固定化酶膜反應(yīng)器;再將此膜裝入膜反應(yīng)器中，制成固定化酶膜反應(yīng)器;將50 %葡萄糖溶液栗入固定化酶膜反應(yīng)器，料液流回到酶膜反應(yīng)器中，進(jìn)行循環(huán)反應(yīng)，反應(yīng)溫度為55 °C，反應(yīng)時(shí)間為6 h;反應(yīng)結(jié)束后，更換新鮮葡萄糖溶液，重新開始上述反應(yīng);共進(jìn)行5批反應(yīng)，果糖濃度達(dá)到96.5 %，固定化酶活性仍保留98.8 %以上。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種固定化葡萄糖異構(gòu)酶生產(chǎn)高果糖漿的方法，其特征在于:將葡萄糖異構(gòu)酶采用過濾方式固定在不對稱結(jié)構(gòu)的超濾膜中制備固定化葡萄糖異構(gòu)酶的膜生物反應(yīng)器，并利用該酶膜反應(yīng)器對葡萄糖溶液進(jìn)行分批或連續(xù)反應(yīng)生產(chǎn)高果糖漿。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于:所述的不對稱結(jié)構(gòu)的超濾膜為卷式膜、板框式膜、平板膜、管式膜、毛細(xì)管膜和中空纖維膜。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于:所述的過濾方式為過濾、重力過濾、加壓過濾、真空過濾、離心過濾和錯(cuò)流過濾。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述的超濾膜的孔徑范圍為:2-100nm。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述的不對稱結(jié)構(gòu)的超濾膜材料是纖維素及其衍生物、聚碳酸酯、聚氯乙烯、聚偏氟乙烯、聚砜、聚醚砜、聚丙烯腈、聚酰胺、聚砜酰胺、磺化聚砜、交聯(lián)聚乙烯醇、改性丙烯酸或其它有機(jī)分離膜，以及氧化鋁、氧化硅、氧化鋯或其它無機(jī)分離膜的一種或多種。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述的葡萄糖異構(gòu)酶為自由酶，且按葡萄糖異構(gòu)酶與PBS體積比為20%?50%(W/V)溶解在弱堿性溶液pH7.1-7.5中，得到葡萄糖異構(gòu)酶溶液，通過過濾的方式將葡萄糖異構(gòu)酶溶液中的葡萄糖異構(gòu)酶固定在不對稱結(jié)構(gòu)的超濾膜中。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述的葡萄糖溶液的濃度為40%?60%。8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于反應(yīng)溫度為50°080°(:。
【文檔編號(hào)】C12N11/04GK106047963SQ201610456032
【公開日】2016年10月26日
【申請日】2016年6月22日
【發(fā)明人】胡夢欣
【申請人】浙江工商大學(xué)