α-環(huán)糊精葡萄糖基轉移酶中試制備工藝優(yōu)化及酶的應用評價.pdf

1、環(huán)糊精((Cyclodextrin，簡稱CD)是一類由環(huán)糊精葡萄糖基轉移酶(cyclodextrin glucosyltransferase，CGTase，EC2.4.1.19)作用于直鏈淀粉而產生的環(huán)狀低聚糖。一般常見的有α-、β-和γ-環(huán)糊精，分別由6，7，8個D-吡喃葡萄糖單元，以α-1,4糖苷鍵首尾相連而成。環(huán)糊精具有外側親水、內部空腔疏水的特殊性質，它可以包埋眾多的各類形狀和大小合適的疏水性客體分子，改變它們的穩(wěn)定性、溶解度、

2、揮發(fā)性及化學反應性能等理化性質。在藥品、食品、化妝品、環(huán)保、工業(yè)和農業(yè)等方面都能得到廣泛的應用。環(huán)糊精的制備主要有兩種方法：化學合成法和生物酶轉化法，化學合成法因為過程復雜等原因已經(jīng)被淘汰，而生物酶轉化法的主要原理是利用環(huán)糊精葡萄糖基轉移酶作用于淀粉或者底物生成環(huán)糊精。CGTases酶能催化轉糖基化反應，包括環(huán)化，耦合，歧化和水解反應，是一種多功能酶。在本實驗室前期的研究中，篩選到一株產α-CGTase的來自海洋芽孢桿菌的菌株Y112，

3、并對其進行了菌種鑒定，搖瓶培養(yǎng)條件優(yōu)化，對α-CGTase酶進行了分離純化和對酶學性質的研究。本試驗在此基礎上進行了產α-CGTase酶芽孢桿菌Y112的20 L發(fā)酵罐規(guī)模的發(fā)酵及制備工藝優(yōu)化、酶轉化淀粉制備α-環(huán)糊精及酶法改性甜菊苷工藝條件優(yōu)化，研究結果如下：
　　環(huán)糊精葡萄糖基轉移酶發(fā)酵罐發(fā)酵制備工藝條件優(yōu)化：采用單因素的方法分別對酶在發(fā)酵罐發(fā)酵過程中的轉速、溶氧等因素進行優(yōu)化，得到20 L發(fā)酵罐發(fā)酵條件為裝液量為10 L，6

4、％的接種量，27℃，轉速300 r/min，初始pH9.5，控制溶氧40%，平均酶活性為2140 U/mL，比原始發(fā)酵活性提高32.1%；同時對小型發(fā)酵罐條件進行了500 L中試放大試驗驗證；最后發(fā)酵液經(jīng)過絮凝、高速離心、超濾濃縮和冷凍干燥，獲得了固體酶粉，總酶活回收率為72.8%。
　　環(huán)糊精葡萄糖基轉移酶制備α-環(huán)糊精的工藝研究：通過單因素法研究酶轉化淀粉制備α-環(huán)糊精過程中底物種類、底物濃度、加酶量、酶作用時間、作用溫度和p

5、H等對轉化結果的影響，然后利用Plackett-Burman試驗篩選了影響α-環(huán)糊精轉化率的的3個主要因素（底物濃度，溫度、初始pH值）。最終采用響應面分析法得到的最佳轉化條件為馬鈴薯淀粉濃度為5%，加酶量200 U/g淀粉，pH值為8.4，溫度30℃，200 r/min反應6 h，α-CD轉化率均值為28.67%，比優(yōu)化前的產率提高了2.48倍。
　　α-環(huán)糊精葡萄糖基轉移酶酶法改性甜菊苷：先通過單因素試驗對酶轉化甜菊苷的轉化條