固定化混合酶系法和纳滤耦联技术制备高纯度低聚果糖的研究

论文摘要

低聚果糖（fructooligosaccharide，FOS）具有增殖双歧杆菌、排毒、防癌、净血、降低齿蚀、和美容作用，是功能性甜味剂和饲料添加剂。发酵法、固定化果糖基转移酶只能生产含量50-55％的G型低聚果糖，其中不具备生理功能的葡萄糖和蔗糖含量分别占35％和15％左右，致使糖尿病人不能服用。本文在固定化果糖基转移酶法基础上采用双固定化酶法，即固定化葡萄糖氧化酶和固定化过氧化氢酶将酶促反应中的副产物葡萄糖从反应体系中分离出去，减少葡萄糖对果糖基转移酶的反馈抑制，使蔗糖的转化率尽可能提高，制备出含量高达80％左右的低聚果糖，然后耦联纳滤技术，再除去部分葡萄糖，使产品的低聚果糖最终含量达到90％以上。本文对葡萄糖氧化酶和过氧化氢酶进行了固定化条件优化和酶学性质研究。葡萄糖氧化酶固定化条件为：载体D380大孔弱碱性苯乙烯系阴离子交换树脂，给酶量／载体为2mg／g，戊二醛浓度0.2％，30℃温度下交联反应8h。其游离酶和固定化酶最适温度分别为35℃和40℃，最适pH分别为5.5和6.0，固定化酶的Km（59.8g／ml）大于游离酶Km（28.6g／ml），半衰期为16次。过氧化氢酶固定化条件为：载体PF树脂，给酶量／载体为3mg／g，戊二醛浓度0.15％，30℃温度下反应10h。固定化酶最适温度为35℃，最适pH为6.0，半衰期为36次。固定化过氧化氢酶和固定化葡萄糖氧化酶的最佳配比为2／1（g／g），固定化混合酶系—固定化果糖基转移酶、过氧化氢酶和葡萄糖氧化酶配比为1／2／1（g／g／g），催化蔗糖得到80％左右高含量的低聚果糖，然后，再耦联纳滤技术，经过4倍体积的纯化，最终得到90％以上的低聚果糖产品。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 综述
• 1.1 FOS的研究现状及进展
• 1.1.1 FOS的结构与来源
• 1.1.2 FOS的理化性质与生理功能
• 1.1.3 FOS的定量检测
• 1.2 FOS的生产方法
• 1.2.1 以菊芋为原料
• 1.2.2 以蔗糖为原料
• 1.2.3 FOS的纯化方法
• 1.3 FOS的应用与前景
• 1.3.1 FOS产品的相关产业
• 1.3.2 FOS市场情况
• 1.4 本课题的立题意义与研究内容
• 1.4.1 本课题的研究意义
• 1.4.2 研究内容
• 第二章 GOD的固定化及其酶学性质
• 2.1 材料与仪器
• 2.1.1 试剂
• 2.1.2 仪器与设备
• 2.2 实验方法
• 2.2.1 载体预处理方法
• 2.2.2 固定化方法
• 2.2.3 酶活力测定方法
• 2.2.4 固定化条件的优化
• 2.2.5 游离和固定化GOD的酶学性质研究
• 2.3 结果与讨论
• 2.3.1 固定化条件的优化
• 2.3.2 游离和固定化GOD的酶学性质研究
• 2.4 小结
• 第三章 CAT的固定化及其酶学性质
• 3.1 材料与仪器
• 3.1.1 试剂
• 3.1.2 仪器与设备
• 3.2 实验方法
• 3.2.1 树脂处理方法
• 3.2.2 酶活力测定方法
• 3.2.3 固定化方法
• 3.2.4 固定化条件的优化
• 3.2.5 固定化CAT的基本酶学性质研究
• 3.2.6 同定化CAT、GOD最佳配比
• 3.3 结果与讨论
• 3.3.1 固定化条件的优化
• 3.3.2 固定化CAT的酶学性质研究
• 3.3.3 固定化CAT、GOD最适配比
• 3.4 小结
• 第四章 高纯度低聚果糖的制备
• 4.1 材料与仪器
• 4.1.1 材料与试剂
• 4.1.2 仪器与设备
• 4.2 实验方法
• 4.2.1 各组分糖的测定
• 4.2.2 壳聚糖凝胶处理方法
• 4.2.3 种子培养
• 4.2.4 产果糖基转移酶的菌体培养
• 4.2.5 FTS的动力学常数
• 4.2.6 FTS的固定化
• 4.2.7 蔗糖为底物单一固定化FTS的反应
• 4.2.8 高含量FOS的制备
• 4.2.9 耦联纳滤技术纯化高含量FOS
• 4.3 结果与讨论
• 4.3.1 FTS的动力学常数
• 4.3.2 蔗糖为底物单一固定化FTS的反应结果
• 4.3.3 高含量FOS的制备
• 4.3.4 固定化混合酶系操作稳定性
• 4.3.5 耦联纳滤技术制备高含量FOS
• 4.3.6 纳滤法制备P型FOS的方法比较
• 4.3.7 讨论
• 4.4 小结
• 第五章 结论与展望
• 5.1 结论
• 5.2 展望
• 参考文献
• 附录
• G型FOS分析报告
• 高含量FOS分析报告
• P型FOS分析报告
• 致谢
• 攻读学位期间发表论文