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固定化的β-半乳糖苷酶合成低聚半乳糖的研究

敖海英  
【摘要】: β-半乳糖苷酶可以利用乳糖合成低聚半乳糖(GOS),用作功能性食品配料。β-半乳糖苷酶固定化是工业化处理乳清,使其乳糖合成GOS的必要步骤。本论文研究β-半乳糖苷酶的固定化方法,以期获得性能良好的固定化酶,将其用于处理乳清合成GOS。 将乳清粉用蒸馏水溶解复原成一定乳糖浓度的溶液作为实验样品。GOS得率使用TLC法检测,TLC法的准确性用HPLC法进行确证,证明TLC法是检测GOS的有效方法。 选择壳聚糖作载体,戊二醛交联的方法固定化β-半乳糖苷酶,研究了固定化的最适条件:确定出先固化后交联的顺序较好,4℃固定化6h,pH6.0,1%戊二醛室温交联30min,加酶量为0.4mg/g干重壳聚糖珠,活力回收率达到26.43%,该结果不理想。 实验制备了海藻酸钙-明胶凝胶包埋法固定化酶,其最优条件为:高粘度海藻酸钠2.54%,明胶0.88%,低粘度海藻酸钠0.24%时,凝胶获得最大的稳定性,重复使用次数可以达到8次。经过戊二醛交联防止酶泄漏,并且提高了固定化酶的操作稳定性,加酶量0.06%(w/v),活力回收率最高可达80%,即固定化酶的比活力为15.1u/g凝胶。海藻酸钙凝胶包埋制备的固定化酶最适温度为55℃,较游离酶高5℃;最适pH升高0.5个单位,耐热性和pH耐受性变宽,而且具有向碱偏移的趋势,这些特性有利于固定化酶的直接使用。 利用海藻酸钙-明胶凝胶包埋法固定化酶,以复原乳清为底物合成GOS,经单因素试验和响应面法(RSA)优化分析,当反应时间为2.0h,乳糖含量37.4%,温度为58.2℃,pH为5.0~6.0,加酶量为0.14%时,GOS得率最高,理论值为28.9%,经验证实验可以达到29.1%。1升的放大实验中GOS得率为28.3%,与小试相差无几。 本论文证实海藻酸钙—明胶凝胶包埋法可以制备活力回收率较高的固定化乳糖酶,并且具有较好的操作稳定性,该酶可以用于处理高浓度乳清,合成GOS,并具有进一步扩大试验的价值。


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