糖化酶的固定化
糖化酶的固定化及其在葡萄糖生产中的应用工艺
姓名：吴启华 12生物工程1班学号：1214200027
指导老师：柯德森、姚焱；同组者：严少杰，李海毅；时间:2015/11/30---2015/12/14
摘要：利用有关固定化酶的理论和方法，研究固定化糖化酶的效率与糖化酶的浓度的关系。
本实验中测定固定化糖化酶偶联率、相对活力、活力回收来衡量其生产工艺的优劣，并探讨糖化酶的浓度对固定化效果及结合牢固程度的影响和验证固定化糖化酶催化生产葡萄糖的重复使用能力及其效率。制备固定化糖化酶的方法为离子吸附法，并且使用DNS法测定固定化酶的活力。结果显示：在该次实验中，固定化的效果较好；加入20g离子交换剂固定化酶的活力回收为79.1%，偶联率为90.46%，相对活力为82.58%，加入25g离子交换剂固定化酶的活力回收为85.2%，偶联率为92.76%，相对活力为92.54%。重复使用葡萄糖固定化酶的过程中，固定化酶的利用效率降低。酶与载体的浓度比例较高固定化酶葡萄糖生产效率高。
关键词：固定化，糖化酶，葡萄糖，酶活力
1、前言：
糖化酶也称葡萄糖淀粉酶（glucoamylase, EC.3.2.1.3）(淀粉-α-1，4-葡聚糖葡萄糖水解酶)，它能够催化淀粉液化产物---糊精及低聚糖进一步水解成葡萄糖。糖化酶对底物的作用是由非还原端开始，将α-1，4-键和α-1，6键逐一水解，酶作用时糖苷键在C1-6间断裂，所产生的葡萄糖为 构型，几乎100%转变为葡萄糖。工业生产使用的糖化酶主要来自曲霉、根霉及拟内孢霉，它被广泛应用于酿酒、制糖等行业，是非常重要的酶制剂。
酶的固定化方法通常按照用于结合的化学反应的类型进行分类，大致有三种：非共价结合法（结晶法、分散法、物理吸附法及离子结合法）；化学结合法（包括共价结合法及交联法）；包埋法（包括微囊法及网络法）。
本实验利用离子结合法制备固定化糖化酶。离子结合法就是酶通过离子键结合于具有离子交换基的不溶性载体的固定化方法，常用的载体有：葡聚糖凝胶、离子交换树脂、纤维素等。本实验以离子交换树脂为载体，应用离子交换结合法制备固定化酶，该法操作简便，处理条件温和，酶的高级结构和活性中心的氨基酸残基不易被破坏，酶的活性回收率高，可反复连续生产，对稀酶有浓缩作用，载体可再生使用。其缺点是：载体和酶的结合力弱，容易受缓冲液种类或pH的影响，在高离子强度下进行反应时，酶易从载体上脱落。使用共价结合法不会使酶容易脱落，国外研究者已研究出用氧化锆涂层多孔玻璃或多孔陶瓷，然后硅烷化，最后用重氮基、醛基和异硫氰基衍生物偶联糖化酶，结果使酶活较高，并且能连续生产3个酶半衰期。在此次实验中还使用用DNS法测定固定化酶、残留酶、原酶的活力。
2、材料与方法：
2.1材料：（1）糖化酶液，GF-201大孔强碱阴离子交换剂，葡萄糖，可溶性淀粉(20g/L)，CuSO4.5H2O，次甲基兰，酒石酸钾钠，氢氧化钠，亚铁氰化钾，乙酸，乙酸钠(配制pH4.6
缓冲液)，无水乙醇，盐酸。硫代硫酸钠（0.05M），碘溶液（次碘酸钠，0.1M）。硫酸2M。（2）酶液、固定化酶及固定化后的残留酶液
2.2实验仪器：恒温水浴锅（可达99℃，5个），酸度计（3个），容量瓶，量筒，烧杯，移液管，比色管，漏斗，玻璃棒，锥形瓶，试管架，吸耳球，pH试纸，滤纸，离心机，离心管，分光光度计等。
2.3试剂：
（1）标准葡萄糖溶液（1mg/mL）：精确称取100mg葡萄糖，用蒸馏水溶解并定容至100mL。（2）3,5-二硝基水杨酸试剂：精确称取3,5-二硝基水杨酸1g，溶于20mL 2mol/L NaOH溶液中，加入50mL蒸馏水，再加入30g酒石酸钾钠，待溶解后用蒸馏水定容至100mL。盖紧瓶塞，勿使CO2进入。若溶液混浊可过滤后使用。
（3）0.1mol/L pH5.6的柠檬酸缓冲液
A液：（0.1mol/L 柠檬酸）：称取C6H8O7·H2O 21.01g，用蒸馏水溶解并定容至1L。B液：（0.1mol/L柠檬酸钠）：称取Na3C6H5O7·2H2O 29.41g，用蒸馏水溶解并定容至1L。
取A液55mL与B液145mL混匀，既为0.1mol/LpH5.6的柠檬酸缓冲液。
（4）1%淀粉溶液：称取1g淀粉溶于100mL 0.1mol/L pH5.6的柠檬酸缓冲液中。
2.4操作步骤：
2.4.1.试剂的配制：
糖化酶液：市售商品化糖化酶,去离子pH7的磷酸缓冲液配制，根据标称的活力单
位配制为1万单位/ml的溶液，离心去除不溶性杂质，共配4000ml, 4℃备用。
2mol/L氢氧化钠：8gNaOH-----100ml,共配3000ml，
2mol/LHCL:17ml浓盐酸------100ml，共配3000ml，
2.4.2．固定化酶实验步骤：
载体的预处理：
A：乙醇处理：15克湿离子交换剂---50ml烧杯加入30ml去离子水，搅拌，倒去水。注入2倍体积无水乙醇，乙醇浸泡过夜（12h），然后用去离子水连续冲洗以除去乙醇。
B：碱处理：2倍体积（50ml）的2mol/lNaOH浸泡并充分搅拌，再以去离子水冲至pH6.0-7.0 C：酸处理:用2倍体积的2mol/L HCl溶液处理阴离子交换树脂，然后用去离子水洗至pH6.0。D：重复B
固定化酶实验：
酶的固定化：100ml糖化酶液倒入贮液槽中，加入预处理的离子交换剂20g和25g，不断轻轻搅拌，开始进行酶的固定化，30min后过滤去未固定的酶液，测量固定化酶及反应后残留酶液活性。
2.4.3．葡萄糖标准曲线的制作
取7支干净的具塞刻度试管（可用封口胶代替），编号，按表1加入试剂：
表1 葡萄糖标准曲线制作
试剂
管号
1 2 3 4 5 6 7
葡萄糖标准液（mL）0 0.2 0.6 1.0 1.4 1.8 2.0 蒸馏水（mL） 2.0 1.8 1.4 1.0 0.6 0.2 0
葡萄糖含量（mg）0 0.2 0.6 1.0 1.4 1.8 2.0
3,5-二硝基水杨酸
（mL）
2.0 2.0 2.0 2.0 2.0 2.0 2.0
摇匀，置沸水浴中煮沸5min。取出后流水冷却，加蒸馏水定容至20mL。以1号管作为空白调零点，在540nm波长下比色测定光密度。以葡萄糖含量为横坐标，光密度为纵坐标，绘制标准曲线。
2.4.4．酶活力的测定：取6支干净的试管，编号，按表2进行操作。
表2 酶活力测定取样表
操作项目淀粉酶活力测定固定化酶活力测量
1%淀粉溶液（mL） 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0
预保温将各试管和淀粉溶液置于40℃恒温水浴中保温10min
淀粉酶原液0.1 mL 0.1 mL 0.1 mL 0.2g0.2g0.2g
（1，4二个空白，原酶空白和固定化酶空白的酶预先煮沸失活）保温在40℃恒温水浴中准确保温5min
取反应液0.1ml,加入1.9ml水，迅速加入以下DNS 3,5-二硝基水杨酸（mL） 0 2.0 2.0 0 2.0 2.0
将各试管摇匀，显色后进行比色测定光密度，记录测定结果，操作同标准曲线（煮沸，定容）。
根据以上反应吸光值的大小调整显色时加入的反应液的量，再加DNS显色，目的是使其达到合理的吸光值，以后者为准计算酶的活力。
2.5酶液浓度对固定化效率及固定化酶质量的研究方法
制备固定化糖化酶,100ml糖化酶中分别加入预处理的离子交换剂20g和25g，不断轻轻搅拌，开始进行酶的固定化，30min后过滤去未固定的酶液，测量固定化酶及反应后残留酶液活性。
2.6固定化糖化酶生产葡萄糖工艺研究方法
（1）制备固定化糖化酶。
（2）取20ml淀粉溶液，迅速倒入贮液槽中，控制其流出速度为1ml/min，用烧杯接流出的葡萄糖液。测其葡萄糖含量。
（3）重复步骤（2）。
2.7结果计算
在标准曲线上查出相应的葡萄糖含量（mg），按下列公式计算酶的活力。
酶活力单位（U）＝1 mg葡萄糖产生量/min
酶活力单位的定义：在55C，pH4.6的条件下，在上述反应体系中水解可溶性淀粉产生1μmol葡萄糖，即为一个酶活力单位。对固定化酶以μmol/(min.mg)表示（或U/( mg)）；对液相酶以U/ml或μmol/(min.ml)表示。
活力回收=固定化酶总活力/加入酶总活力*100%
偶联率=载体上固定的蛋白量占加入蛋白总量的百分比（加入蛋白活力-上清液蛋白活力）/加入蛋白总活力*100%
相对活力=固定化酶总活力/（加入酶总活力-上清液中末偶联的酶活力）*100%
计算第二次重复使用固定化酶的生产效率为第一次使用的百分比
3、结果与讨论：
3.1葡萄糖标准曲线
表3 葡萄糖标准曲线制作（葡萄糖含量/mg）
试管号 1 2 3 4 5 6 7
A540 0 0.034 00.58 0.141 0.250 0.370 0.465
图1 葡萄糖标准曲线
3.2酶活力测定
下表中试管2为稀释10倍的淀粉酶原液取0.1mL测量所得的分光值，试管3为稀释5倍淀粉酶原液取0.1mL测量所得的分光值。
表4 淀粉酶催化淀粉产生葡萄糖分光值
试管号空白25g 20g
A5400 0.253 0.160
表5固定化酶催化淀粉产生葡萄糖分光值
试管号空白25g 20g
A5400 0．124 0.115
表6残留酶液催化淀粉产生葡萄糖分光值
试管号空白25g 20g
A5400 0．168 0.130
数据处理：
（1）淀粉酶（原酶）：
试管2：葡萄糖的含量：(0.253+0.0011)/0.2344*100=110.4mg
每ml酶液酶活力单位（U）：110.4/5=22.88
原酶液总活力单位（U）：22.88*30=640.4
试管3：葡萄糖的含量：(0.160+0.0011)/0.2344*100=68.2mg
每ml酶液酶活力单位(U)：68.2/5=13.64
原酶液总活力单位（U）：13.64*30=409.2
（2）固定化酶：
试管2：葡萄糖的含量：(0.124+0.0011)/0.2344*100=50.6mg
每mL反应液酶活力单位（U）：50.6/5=10.12
0.2g样品酶活力单位（U）：10.12
11g样品酶活力单位（U）：10.12*11/0.2=556.6
试管3：葡萄糖的含量：(0.115+0.0011)/0.2344*100=66.69mg
每mL反应液酶活力单位（U）：66.69/5=13.34
0.2g样品酶活力单位（U）：13.34
10.2g样品酶活力单位（U）：13.34*10.2/0.2=680.19
（3）残留酶液
试管2：葡萄糖的含量：(0.0131+0.0011)/0.2344*110=6.66mg
每ml酶液酶活力单位（U）：6.66/5=1.33
27mL样品酶活力单位（U）:1.33*27=35.98
试管3：葡萄糖的含量：(0.0152+0.0011)/0.2344*110=7.65mg
每ml酶液酶活力单位(U)：7.65/5=1.53
27mL样品酶活力单位（U）:1.53*27=41.31
活力回收:试管2：固定化酶总活力/加入酶总活力*100%=556.6/686.4*100%=85.2% 试管3：固定化酶总活力/加入酶总活力*100%=680.2/745.8*100%=79.1%
相对活力：试管2：固定化酶总活力/（加入酶总活力-上清液中末偶联的酶活力）
*100%=556.6/（686.4-35.98）*100%=92.54%%
试管3：固定化酶总活力/（加入酶总活力-上清液中末偶联的酶活力）*100%=680.2/（745.8-41.31）*100%=82.5%
偶联率：试管2：（加入蛋白活力-上清液蛋白活力）/加入蛋白总活力*100%=（686.4-35.98）/686.4*100%=92.76%
试管3：（加入蛋白活力-上清液蛋白活力）/加入蛋白总活力*100%=（745.8-41.31）/745.8*100%=90.46%
分析以上所得结果可知：分析以上所得结果可知：加入25g交换剂固定化酶的活力回收为85.2%，偶联率为92.76%，相对活力为92.54%，加入20g交换剂固定化酶的活力回收为79.1%，偶联率为90.46%，相对活力为82.5%。
3.3葡萄糖生产效率
表925g离子交换剂固定化酶重复生产葡萄糖效率分光值
空白 1 2
A540 0 0.158 0.132
数据处理：
1：样品葡萄糖含量：(0.158+0.0011)/0.2344*200=20.42mg
总葡萄糖含量：20.42*20=428.33mg
葡萄糖生产效率：428.33/20=20.42mg/min
2：样品葡萄糖含量：(0.132+0.0011)/0.2344*200=15.17mg
总葡萄糖含量：15.17*20=321.55mg
葡萄糖生产效率：321.55/20=15.17mg/min
表10 20g离子交换剂固定化酶重复生产葡萄糖效率分光值
空白 1 2
A540 0 0.130 0.115
数据处理：
1：样品葡萄糖含量：(0.130+0.0011)/0.2344*200=14.17mg
总葡萄糖含量：14.17*20=223.55mg
葡萄糖生产效率：223.55/20=14.17mg/min
2：样品葡萄糖含量：(0.115+0.0011)/0.2344*200=11.47mg
总葡萄糖含量：11.47*20=229.4mg
葡萄糖生产效率：229.4/20=11.47mg/min
表11 保温后固定化酶重复生产葡萄糖效率分光值
空白25g 20g
A540 0 0.198 0.145
未保温前A540分别是0.158和0.130,说明固定化酶有脱落。
结论：无论加入20g交换剂和25g交换剂，即酶与载体的浓度比例不同,都是第二次使用固定化酶的葡萄糖生产效率比第一次低，证明这两批固定化酶在重复使用的过程中，固定化酶的利用效率降低较快，固定化酶重复使用的能力较弱，对葡萄糖生产效率影响较大。这有可能是固定化酶在使用过程中脱落和固定化酶活力下降引起的，从保温等实验可以看出，两种条件制备的固定化酶在使用过程中都有一定的脱落，从实验看出酶与载体的浓度比例较高固定化酶葡萄糖生产效率高。
4、参考文献：
[1] 柯德森.生物工程下游技术实验手册.北京:科学出版社.2010.
[2] 陈雄. 固定化糖化酶的研究[J]. 中国酿造. 2001(02)
[3] 孙俊良,赵瑞香,李国龙,汪金萍. 糖化酶固定化技术在糯米酒生产中的应用[J].食品与发
酵工业.2004(04)
[4] 周剑平,魏甲乾,龚伟中,王治业,杨晖. 固定化糖化酶性质及其应用的研究[J].甘肃工业大
学学报.2003(04)
[5] 王家东,姜子明,曹彬,毕韬韬,侯红萍. 固定化糖化酶的研究[J].中国调味品.2006(03)
黑曲霉菌株发酵生产糖化酶发酵罐设计
目录 第一章绪论 (1) 第二章罐体几何尺寸的确定 (2) 2.1夹套反应釜的总体结构 (2) 2.2 几何尺寸的确定 (2) 第三章罐体主要部件尺寸的设计计算 (5) 3.1 罐体 (5) 3.2 罐体壁厚 (5) 3.5人孔和视镜 (6) 3.6接口管 (6) 3.6.1 管道接口（采用法兰接口） (6) 3.6.2 仪表接口 (7) 第四章冷却装置设计 (8) 4.1 冷却方式 (8) 4.2 装液量 (8) 4.3 冷却水耗量 (9) 4.4 冷却面积 (9) 第五章搅拌器轴功率的计算 (10) 5.1不通气条件下的轴功率P0 (10) 5.2通气搅拌功率Pg的计算 (11) 5.3电机及变速装置选用 (11) 第六章结论 (13) 参考文献 (13)
第一章绪论 我设计的是一台30M3机械搅拌通风发酵罐,发酵生产糖化酶。 糖化酶，也称葡萄糖淀粉酶（EC3.2.1.3），主要用途是作为淀粉糖化剂。它与a-淀粉酶结合可将淀粉酶转化为葡萄糖，可供葡萄糖工业，酿酒工业和氨基酸工业等应用，是工业生产中最重要的酶类之一，也是我国产量最大的酶制剂产品。黑曲霉A.S.3.4309是国内糖化酶活性最高的菌株之一。 糖化酶生产菌重要的有：雪白根霉，德氏根霉，河内根霉，爪哇根霉，台湾根霉，臭曲霉，黑曲霉，河枣曲霉，宇佐美曲霉，红曲霉，扣囊拟内孢霉，泡盛曲霉，头孢霉，甘薯曲霉，罗耳伏革菌。 综合温度、PH等因素选择黑曲霉A.S.3.4309菌株，该菌种最适发酵温度为32-34℃，pH为4.5，培养基为玉米粉2.5%,玉米浆2%，豆饼粉2%组成。 主要生产工艺过程为如下：菌种用蔡式蔗糖斜面于32℃培养6天后，移植在以玉米粉2.5%,玉米浆2%.组成的一级种子培养基中，与32℃摇瓶培养24-36h，再接入（接种量1%）种子罐（培养基成分与摇瓶发酵相同），并与32℃通气培养搅拌24-36h，然后再接入（接种量5%-7%）发酵罐。发酵培养基由玉米粉2.5%,玉米浆2%，豆饼粉2%组成（先用a-淀粉酶液化），发酵温度为32℃，在合适的通气搅拌条件下发酵96小时酶活性可达6000u·ml-1 。 发酵液滤去菌体，如有影响糖化效率的葡萄糖甘转移酶存在，则通过调节滤液PH 等方法使其除去，再通过浓缩将酶调整到一定单位，并加入防腐剂（如苯甲酸）。如制备粉状糖化酶，则可通过盐析或加酒精使酶沉淀，沉淀经过压滤，滤泥再通过压条烘干，粉碎，即可制成商品酶粉。 发酵罐主要由罐体和冷却蛇管，以及搅拌装置，传动装置,轴封装置，人孔和其它的一些附件组成。这次设计就是要对20M3通风发酵罐的几何尺寸进行计算；考虑压力，温度，腐蚀因素，选择罐体材料，确定罐体外形、罐体和封头的壁厚；根据发酵微生物产生的发酵热、发酵罐的装液量、冷却方式等进行冷却装置的设计、计算；根据上面的一系列计算选择适合的搅拌装置，传动装置，和人孔等一些附件的确定,完成整个装备图，完成这次设计。 这次设计包括一套图样，主要是装配图，还有一份说明书。而绘制装配图是生物工程设备的机械设计核心内容，绘制装配图要有合理的选择基本視图，和各种表达方式，
纤维素酶的作用机理及进展的研究
纤维素酶的作用机理及进展的研究 摘要：纤维素酶广泛存在于自然界的生物体中，本文论述了纤维素酶的性质，重点介绍了纤维素酶的作用机理、应用及其研究进展，并对其研究前景做了展望。关键词：纤维素酶；纤维素；作用机理； 0引言 纤维素酶在饲料、酒精、纺织和食品等领域具有巨大的市场潜力，已被国内外业内人士看好，将是继糖化酶、淀粉酶和蛋白酶之后的第四大工业酶种，甚至在中国完全有可能成为第一大酶种，因此纤维素酶是酶制剂工业中的一个新的增长点。 纤维素占植物干重的35%-50%[1],是世界上分布最广、含量最丰富的碳水化合物。对人类而言，它又是自然界中最大的可再生物质。纤维素的利用和转化对于解决目前世界能源危机、粮食短缺、环境污染等问题具有十分重要的意义[2]。 1 纤维素酶的性质 纤维素酶是一种重要的酶产品，是一种复合酶，主要由外切β-葡聚糖酶、内切β-葡聚糖酶和β-葡萄糖苷酶等组成，还有很高活力的木聚糖酶活力。纤维素酶是四级结构，,产生纤维素酶的菌种容易退化，导致产酶能力降低。由于纤维素酶难以提纯，实际应用时一般还含有半纤维素酶和其他相关的酶，如淀粉酶（amylase）、蛋白酶（Protease）等。 纤维素酶的断键机制与溶菌酶一样，遵循双置换机制。纤维素与酶相互作用中，是酶被底物分子所吸附，然后进行酶解催化，酶的活性较低，仅为淀粉酶的1/100[3] 纤维素酶对底物分子的分解，必须先发生吸附作用。纤维素酶的吸附不仅与自身性质有关，也与底物密切相关，但纤维素酶的吸附机制总体并未弄清，仍需进一步研究[4]。 2 纤维素酶的作用原理 （1）、纤维素酶在提高纤维素、半纤维素分解的同时，可促进植物细胞壁的溶解使更多的植物细胞内溶物溶解出来并能将不易消化的大分子多糖、蛋白质和脂类降解成小分子物质有利于动物胃肠道的消化吸收。 （2）、纤维素酶制剂可激活内源酶的分泌，补充内源酶的不足，并对内源酶进行调整，保证动物正常的消化吸收功能，起到防病，促生长的作用。 （3）、消除抗营养因子，促进生物健康生长。半纤维素和果胶部分溶于水后会产生粘性溶液，增加消化物的粘度，对内源酶造成障碍，而添加纤维素酶可降低粘度，增加内源酶的扩散，提高酶与养分接触面积，促进饲料的良好消化。 （4）、纤维素酶制剂本身是一种由蛋白酶、淀粉酶、果胶酶和纤维素酶等组成的多酶复合物，在这种多酶复合体系中一种酶的产物可以成为另一种酶的底物，从而使消化道内的消化作用得以顺利进行。也就是说纤维素酶除直接降解纤维素，促进其分解为易被动物所消化吸收的低分子化合物外，还和其他酶共同作用提高奶牛对饲料营养物质的分解和消化。
黑曲霉发酵生产α-淀粉酶微生物实验报告
黑曲霉发酵生产α-淀粉酶 前言： α-淀粉酶能随机地作用于淀粉的非还原端，生成麦芽糖、麦芽三糖、糊精等还原糖，所得产物的还原性末端葡萄糖单位碳原子为α构型，同时该酶能使淀粉浆的粘度下降，因此又称为液化酶。耐酸性α-淀粉酶是在酸性条件下水解淀粉的酶类，其最适pH在4.0左右。自从日本研究者Y asujiMinoda等人用黑曲霉生产耐酸性α-淀粉酶以来，各国都对耐酸性α-淀粉酶进行了研究。 通过黑曲霉发酵生产α-淀粉酶的实验过程，熟悉发酵罐的构造和使用方法。初步了解发酵生产的原理和常规发酵参数的检测方法。整个实验按照“菌种的培养空消实消接种发酵放罐”的发酵过程进行。在整个发酵的过程中，每隔6h取一次发酵液样品检测其pH值、酶活、残糖量及生物量四个生理指标。最后将所测数据进行整理、分析，可以得出整个发酵过程各物质的生成和消耗的变化规律以及如何调整培养条件来提高发酵生产的效率，对大工业生产具有重要的指导意义。 正文： 一、实验目的 1．了解发酵罐的几大系统组成，即空气系统、蒸汽系统、补料系统、进出料系统、温度系统、在线控制系统。 2．掌握发酵罐空消的具体方法及步骤 3．掌握发酵罐进料及实消的具体方法及步骤 4．掌握发酵罐各系统的控制操作方法 二、实验原理 1.蒸汽系统： 蒸汽发生器：主要用于灭菌，分为自动加水和手动加水两种方式。 2.温度系统： (1) 夹套升温：蒸汽通入夹套。 (2) 夹套降温：冷水通入夹套，下进水，上出水。 (3) 发酵过程自动控温系统 3.空气系统： 空气除菌设备：空压机贮气罐油水分离器空气流量计空气过滤器发酵罐 4.补料系统：补加培养基、消泡剂、酸碱等。 5.在线控制系统
糖化酶的固定化
糖化酶的固定化及其在葡萄糖生产中的应用工艺 姓名：吴启华 12生物工程1班学号：1214200027 指导老师：柯德森、姚焱；同组者：严少杰，李海毅；时间:2015/11/30---2015/12/14 摘要：利用有关固定化酶的理论和方法，研究固定化糖化酶的效率与糖化酶的浓度的关系。 本实验中测定固定化糖化酶偶联率、相对活力、活力回收来衡量其生产工艺的优劣，并探讨糖化酶的浓度对固定化效果及结合牢固程度的影响和验证固定化糖化酶催化生产葡萄糖的重复使用能力及其效率。制备固定化糖化酶的方法为离子吸附法，并且使用DNS法测定固定化酶的活力。结果显示：在该次实验中，固定化的效果较好；加入20g离子交换剂固定化酶的活力回收为79.1%，偶联率为90.46%，相对活力为82.58%，加入25g离子交换剂固定化酶的活力回收为85.2%，偶联率为92.76%，相对活力为92.54%。重复使用葡萄糖固定化酶的过程中，固定化酶的利用效率降低。酶与载体的浓度比例较高固定化酶葡萄糖生产效率高。 关键词：固定化，糖化酶，葡萄糖，酶活力 1、前言： 糖化酶也称葡萄糖淀粉酶（glucoamylase, EC.3.2.1.3）(淀粉-α-1，4-葡聚糖葡萄糖水解酶)，它能够催化淀粉液化产物---糊精及低聚糖进一步水解成葡萄糖。糖化酶对底物的作用是由非还原端开始，将α-1，4-键和α-1，6键逐一水解，酶作用时糖苷键在C1-6间断裂，所产生的葡萄糖为 构型，几乎100%转变为葡萄糖。工业生产使用的糖化酶主要来自曲霉、根霉及拟内孢霉，它被广泛应用于酿酒、制糖等行业，是非常重要的酶制剂。 酶的固定化方法通常按照用于结合的化学反应的类型进行分类，大致有三种：非共价结合法（结晶法、分散法、物理吸附法及离子结合法）；化学结合法（包括共价结合法及交联法）；包埋法（包括微囊法及网络法）。 本实验利用离子结合法制备固定化糖化酶。离子结合法就是酶通过离子键结合于具有离子交换基的不溶性载体的固定化方法，常用的载体有：葡聚糖凝胶、离子交换树脂、纤维素等。本实验以离子交换树脂为载体，应用离子交换结合法制备固定化酶，该法操作简便，处理条件温和，酶的高级结构和活性中心的氨基酸残基不易被破坏，酶的活性回收率高，可反复连续生产，对稀酶有浓缩作用，载体可再生使用。其缺点是：载体和酶的结合力弱，容易受缓冲液种类或pH的影响，在高离子强度下进行反应时，酶易从载体上脱落。使用共价结合法不会使酶容易脱落，国外研究者已研究出用氧化锆涂层多孔玻璃或多孔陶瓷，然后硅烷化，最后用重氮基、醛基和异硫氰基衍生物偶联糖化酶，结果使酶活较高，并且能连续生产3个酶半衰期。在此次实验中还使用用DNS法测定固定化酶、残留酶、原酶的活力。 2、材料与方法： 2.1材料：（1）糖化酶液，GF-201大孔强碱阴离子交换剂，葡萄糖，可溶性淀粉(20g/L)，CuSO4.5H2O，次甲基兰，酒石酸钾钠，氢氧化钠，亚铁氰化钾，乙酸，乙酸钠(配制pH4.6
两种曲霉糖化性质的比较
两种曲酶糖化性质的比较研究在国内传统的制酒行业中，由于黑曲霉含有丰富的酶系如液化酶、糖化酶、纤维素酶和蛋白酶等，自70年代大多都由米曲霉改为黑曲霉作糖化用菌种。但在日本迄今仍在采用米曲霉做糖化菌，说明其中必有原因。鉴于此，本实验以黑曲霉和米曲霉为研究对象，研究比较它们的液化酶和糖化酶（葡萄糖淀粉酶）生产性质。 黑曲霉是一种常见的真菌, 属于半知菌类曲霉属。黑曲霉对营养要求较低, 只要培养基中含有碳源、氮源及磷、钾、镁、硫等元素即能生长良好。黑曲霉可以产生许多种酶, 现已成为工业应用常见的菌种之一。根据bigelis1989年的统计, 25种主要商品酶制剂中就有15种来源于黑曲霉仁, 。它们分别是α-淀粉酶、过氧化氢酶、纤维素酶、葡萄糖酶、糖化酶、葡萄糖氧化酶、半纤维素酶、橙皮昔酶、脂肪酶、果胶酶、蛋白酶、单宁酶。美国准许使用的食品工业用酶生产菌种只有黑曲霉、酵母、枯草杆菌等约20种, 其中以黑曲霉所产酶类最多。我国酶制剂工业生产用菌种中, 黑曲霉占了17种中3种, 即黑曲霉变异株和,它们分别用于糖化酶、果胶酶和酸性蛋白酶的生产[1]。黑曲霉酶类在工业上具有重要的作用, 例如, 柠檬酸等有机酸的发酵生产、食品及饮料加工以及用于轻化工业、纺织工业、饲料加工和废物的处理等等。总之, 黑曲霉生产的酶制剂具有用量大、应用范围广、安全性好的特点, 已愈来愈受到人们的重视。 米曲霉的菌丝由多细胞组成，是一类产复合酶的菌株，除产蛋白酶外，还可产淀粉酶、糖化酶、纤维素酶、植酸酶等。在淀粉酶的作用下，将原料中的直链、支链淀粉降解为糊精及各种低分子糖类，如麦芽糖、葡萄糖等；在蛋白酶的作用下，将不易消化的大分子蛋白质降解为蛋白胨、多肽及各种氨基酸，而且可以使辅料中粗纤维、植酸等难吸收的物质降解，提高营养价值、保健功效和消化率，广泛应用于食品、饲料、生产曲酸、酿酒等发酵工业。 1 材料与方法 1．1材料 菌种：黑曲霉UV-48；米曲霉-4 1．2培养基 种子培养基（土豆汁培养基；察式培养基）；发酵培养基（麸皮培养基；液
糖化酶的研究进展
糖化酶的研究进展 摘要：糖化酶是世界上生产量最大应用范围最广的酶类,介绍了糖化酶的结构组成、特性、生产、提取、活力检测以及提高酶活力的研究。 关键词: 糖化酶; 特性; 活力 一、糖化酶的简介 糖化酶是应用历史悠久的酶类，1 500年前，我国已用糖化曲酿酒。本世纪2O年代，法国人卡尔美脱才在越南研究我国小曲，并用于酒精生产。50年代投入工业化生产后，到现在除酒精行业，糖化酶已广泛应用于酿酒、葡萄糖、果葡糖浆、抗菌素、乳酸、有机酸、味精、棉纺厂等各方面，是世界上生产量最大应用范围最广的酶类。 糖化酶是葡萄糖淀粉酶的简称[Glucoamylase,(EC.3.2.1.3.)](缩写GA或G), 糖化酶是一种习惯上的名称,学名为α-1,4-葡萄糖水解酶 (α-1,4-Glucanglucohydrolace). 糖化酶是由曲霉优良菌种（Aspergilusniger）经深层发酵提炼而成。（深层发酵是利用深层培养基的厌氧环境来培养厌氧细菌，但不能培养严格厌氧细菌,多用于兼性厌氧菌和微耗氧菌的培养） 重要糖化酶生产菌有：雪白根霉，德氏根霉，河内根霉，爪哇根霉，台湾根霉，臭曲霉，黑曲霉等。 糖化酶是具有外切酶活性的胞外酶。其主要作用是从淀粉、糊精、糖原等碳链上的非还原性末端依次水解a一1，4糖苷键，切下一个个葡萄糖单元，并像B一淀粉酶一样，使水解下来的葡萄糖发生构型变化，形成B—D一葡萄糖。对于支链淀粉，当遇到分支点时，它也可以水解a一1，6糖苷键，由此将支链淀粉全部水解成葡萄糖。糖化酶也能微弱水解a一1，3连接的碳链，但水解a一1．4糖苷键的速度最快，它一般都能将淀粉百分之百地水解生成葡萄糖。 二、糖化酶的结构组成及分类 糖化酶在微生物中的分布很广，在工业中应用的糖化酶主要是从黑曲霉、米曲霉、根霉等丝状真菌和酵母中获得，从细菌中也分离到热稳定的糖化酶，人的唾液、动物的胰腺中也含有糖化酶。不同来源的淀粉糖化酶其结构和功能有一定的差异，对生淀粉的水解作用的活力也不同，真菌产生的葡萄糖淀粉酶对生淀粉具有较好的分解作用。
淀粉酶,糖化酶
糖化酶 糖化酶Gluco-Amylase 又称葡萄糖淀粉酶（EC3.2.1.3），是以黑曲霉变异菌株经发酵制得的高效生物催化剂。糖化酶能在常温条件下将淀粉分子的a-1.4和a-1.6糖苷键切开，而使淀粉转化为葡萄糖。凡是以淀粉为原料又需糖化的生产过程，均可使用糖化酶以其提高淀粉糖化收率。不含转苷酶将具有极高的转化率。其系列产品有固体和液体两种类型，适用于淀粉糖、酒精、酿造、味精、葡萄糖、有机酸和抗菌素等工业. 一、产品特性：1、作用方式：糖化酶又称葡萄糖淀粉酶，它能从淀粉分子的非还原性末端水解a—1，4葡萄糖苷糖，生产葡萄糖，也能缓慢水解a—1，6葡萄糖苷键，转化为葡萄糖. 2、热稳定性：在60℃下较为稳定，最适作用温度58—60℃. 3、最适作用：PH4.0—4.5 4、产品质量符合QB1805.2—93标准. 二、产品规格. 项目指标固体糖化酶液体糖化酶外观黄褐色粉末褐色液体酶活力5万、10万、15万10万、15万水份（%）≤8 细度（目）80%通过40目酶存活率半年不低于标定酶活三个月不低于标定酶活 三、酶活力定义：1克酶粉或1ml酶液于40℃PH4.6条件下，1小时分解可溶性淀粉产生1mg 葡萄糖的酶量为1个酶活单位。 四、应用参考 酒精工业：原料经中温蒸煮冷却到58—60℃，加糖化酶，参考用量为80—200单位/克原料，保温30—60分钟，冷却至30℃左右发酵。 淀粉糖工业：原料经液化后，调PH到4.2—4.5，冷却到58—60℃，加糖化酶，参考用量为100—300单位/克原料，保温糖化24—48小时。 啤酒行业：生产“干啤酒”时，在糖化或发酵前加入糖化酶，可以提高发酵度。 酿造工业：在白酒、黄酒、曲酒等酒类生产中，以酶代曲，可以提高出酒率，也普遍用于食醋工业。其他工业：在味精、抗菌素等其他工业应用时，淀粉液化后冷却到60℃，调PH4.2—4.5，加糖化酶。参考用量100—300单位/克原料。 淀粉酶 生物学 中文名称：淀粉酶
糖化酶研究进展及其在食品工业中的应用
ＲｅｓｅａｒｃｈＤｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔａｎｄＡｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｉｎＦｏｏｄＩｎｄｕｓｔｒｙ ｏｆＧｌｕｃｏａｍｙｌａｓｅ ＺＨＯＮＧＨａｏ１，ＴＡＮＸｉｎｇ－ｈｅ１，ＸＩＯＮＧＸｉｎｇ－ｙａｏ２，ＳＵＸｉａｏ－ｊｕｎ２，ＨＵＹａ－ｐｉｎｇ１ （１．ＣｏｌｌｅｇｅｏｆＦｏｏｄＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ＨｕｎａｎＡｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｃｈａｎｇｓｈａ４１０１２８，Ｃｈｉｎａ；２．ＣｏｌｌｅｇｅｏｆＨｏｒｔｉｃｕｌｔｕｒｅａｎｄＬａｎｄｓｃａｐｅ，ＨｕｎａｎＡｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｃｈａｎｇｓｈａ４１０１２８，Ｃｈｉｎａ） 热点论坛 摘要：介绍了糖化酶产生菌株的分布、结构与多型性、作用机制、基因和固定化研究与处理及其 在食品生产中的应用现状，并对其未来发展趋势进行了展望。关键词：糖化酶；性质；基因；固定化；应用 Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｇｌｕｃｏａｍｙｌａｓｅｉｓａｎｉｍｐｏｒｔａｎｔｉｎｄｕｓｔｒｉａｌｅｎｚｙｍｅ．Ｔｈｅｐｒｏｄｕｃｅｓｔｒａｉｎｓｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ，ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｐｏｌｙｔｙｐｉｓｍ，ｅｎｚｙｍｅｍｅｃｈａｎｉｓｍ，ｇｅｎｅ，ｉｍｍｏｂｉｌｉｚａｔｉｏｎｒｅｓｅａｒｃｈａｎｄａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎａｃｔｕａｌｉｔｙｉｎｆｏｏｄｉｎｄｕｓｔｒｙ，ａｎｄｔｈｅｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｐｒｏｓｐｅｃｔｏｎｇｌｕｃｏａｍｙｌａｓｅｗａｓｓｕｍｍａｒｉｅｄｉｎｔｈｉｓｐａｐｅｒ． Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｇｌｕｃｏａｍｙｌａｓｅ；ｐｒｏｐｅｒｔｙ；ｇｅｎｅ；ｉｍｍｏｂｉｌｉｚａｔｉｏｎ；ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ 中图分类号：ＴＳ２０１．２＋５文献标识码：Ａ文章编号：１００９－６２２１（２００８）０３－０００１－０４ 基金项目：湖南省科技厅科技计划重点项目（２００６ＮＫ２００６）作者简介：钟 浩（１９８３—），男，汉族，湖南人，硕士，主要 从事生物能源开发利用研究工作． 糖化酶，全名葡萄糖淀粉酶（ＧｌｕｃｏａｍｙｌａｓｅＥＣ． ３．２．１．３．），又称为淀粉α－１，４葡萄糖苷酶、γ－淀粉 酶。因为在发酵行业中主要用作将淀粉转化为葡萄糖，所以习惯上被称为糖化酶，是一种单链的酸性糖苷水解酶，具有外切酶活性。我国古代利用酒曲酿酒就是用的糖化酶的原理。糖化酶是淀粉糖化发酵生产酒精、葡萄糖浆的主要酶类。特别是利用酿酒酵母进行淀粉原料发酵时，淀粉液化后的糖化作用是必不可少的工序，因为大多数酿酒酵母只能利用可发酵的糖。 现在糖化酶不仅用于酒类和酒精生产及制取葡萄糖浆，还广泛地用于抗生素、氨基酸、有机酸 的生产。糖化酶是我国产量最大、应用范围最广的酶制剂。 １产糖化酶菌株分布 糖化酶广泛地存在于微生物中。已报道的产 糖化酶菌株中真菌有２３个属３５个种，它们分别是：雪白根霉（Ｒｈｉｚｏｐｕｓｔｏｎｇｉｎｅｎｓｉｓ）、德氏根霉（Ｒ．ｄｅｌｅｍａｒ）、 河内根霉（Ｒ．ｔｏｎｋｅｎｉｓｉｓ）、爪哇根霉（Ｒ．ｊａ－ｖａｎｉｃ）、台湾根霉（Ｒ．ｆｏｒｍｏｓａｅｎｓｉｓ）、臭曲霉（Ａ．ｓｐｅ． ｒｇｆｌｌｕｓｆｏｅｔＪｄｕｓ）、 黑曲霉（Ａ．ｎｉｇｅｒ）、海枣曲霉（Ａ．ｐｈｅｎｉ－ｃｉｓ）、 宇佐美曲霉（Ａ．ｕｓａｍｉｉ）、红曲霉（Ｍｏｎａｓｃｕｓｓｐ）、扣囊拟内孢霉或肋状拟内孢霉（Ｅｎｄｏｍｙｃｏｐｓｉｓｆｉｂｕ－ｌｉｇｅｒ）、 泡盛曲霉（Ａ．ａｗａｍｏｒｉ）等。某些细菌中也可以分离到热稳定的糖化酶， 如Ｓ．ｄｉａｓｔａｔｉｃｕｓ、 糖化酶研究进展及其在食品工业中 的应用 钟浩１，谭兴和１，熊兴耀２，苏小军２，胡亚平１ （１．湖南农业大学食品科技学院，长沙４１０１２８；２．湖南农业大学园林园艺学院，长沙４１０１２８） １
酶的固定化
酶的固定化 固定化酶是酶工程的核心，利于实现酶的重复利用及产物与酶的分离。下面以酶的固定化方法为核心，介绍一些有关固定化技术的研究新进展。 1 吸附法 利用多种固体吸附剂将酶或含酶细胞吸附在其表面上而使酶固定方法。该方法最显著的优点是操作简便，条件温和，不会引起酶的变异失活，且载体价廉易得，可反复使用。但酶与载体结合不牢，极易脱落，所以它的使用受到一定的限制。因此，人们不断尝试使用新的载体来解决这易脱落的问题。 通常，吸附法分为物理吸附法和离子吸附法。 酶被载体吸附而固定的方法称为物理吸附法。从载体对酶的适应性来看，这个方法效果是好的，酶蛋白的活性中心不易受破坏，酶的高级结构变化也不明显，但其缺点是酶与载体的相互作用较弱，被吸附的酶极易从载体表面上脱落下来，不能获得较高活力的固定化酶。该方法常用的载体有活性炭、多孔陶瓷、纤维素及其衍生物、甲壳素及其衍生物等。纵伟、刘艳芳等(2008)以磁性壳聚糖微球作为新型载体，并采用物理吸附法固定化脂肪酶，对影响固定化的各种因素进行考察，确定了最优条件，同时比较了游离酶和固定化酶的pH值和热稳定性。结果表明，固定化的适宜条件为：加酶量600 U／g，温度5℃，pH 7．0，固定化时问2 h。固定化酶的pH值和热稳定性都优于游离酶，
固定化酶连续使用5次后，其相对酶活仍为使用前的57.8％，具有较好的操作稳定性。近年来，随着介孔分子筛制备技术的日臻成熟，人们正在考虑用其担当固定化酶的载体。与其他材料相比，介孔分子筛规则的孔道、大的比表面积、极强的吸附性能、稳定的结构等特点，使其具有担当固定化酶载体得天独厚的优势。 王炎等(2008)以介孔分子筛MCM一41作为载体，采用物理吸附法对漆酶进行了固定化，考察了时间、pH和给酶量对固定化效果的影响，并对固定化酶的活性及其稳定性进行了研究，讨论了影响固定化过程和固定化酶性质的主要原因。结果显示，在pH为3.0时，酶和载体比例为62.5 mg／g时吸附12 h固定化效果最好，固定化酶活性回收率为50％。与游离漆酶相比，MCM一41固定化漆酶的最适反应pH略有升高，最适温度没有变化，其pH稳定性和热稳定性都显著优于游离漆酶。固定化漆酶具有可重复操作的性质，与底物反应反复操作1O批次后剩余活性为4O％。 将酶与含有离子交换基团的水不溶性载体以静电作用力相结合 的固定化方法。该方法的处理条件温和，且酶的高级结构和活性中心的氨基酸很少发生变化，因而可以得到较高活性的固定化酶。采用此法固定的酶有葡萄糖异构酶、糖化酶、淀粉酶、纤维素酶等。陈姗姗等(2008)以阴离子交换树脂为载体、戊二醛为交联剂，对果胶酶进行固定化分析，探讨了温度、pH值、时间、加酶量、戊二醛浓度、交联温度、交联时问对果胶酶固定化效果的影响，同时对固定化果胶酶的酶学特性进行研究。研究结果表明，果胶酶的最佳固定化条件为：温
大麦_淀粉酶和黑曲霉糖化酶在酿酒酵母中的表达和分泌
大麦α2淀粉酶和黑曲霉糖化酶在 酿酒酵母中的表达和分泌 3罗进贤 李政海 李文清 (中山大学生物化学系及生物工程中心,广州510275) 摘要 将大麦α2淀粉酶和黑曲霉糖化酶cDNA 重组进同一大肠杆菌2酵母穿梭质粒构建含双基因的表达分泌载体pMA G 15.用原生质体转化法将pMA G 15引入酿酒酵母(S.cerevisiae GRF18),在酵母P GK 基因的启动子和转录终止信号及本身的信号序列的调控下,实现大麦α2淀粉酶和糖化酶的高效表达,99%以上的酶活力分泌至培养基中.构建的酿酒酵母菌株GRF18(pMA G 15)在含15%可溶性淀粉的培养基中,培养47h 能水解99%的淀粉,并能发酵产生酒精. 关键词 大麦α2淀粉酶 黑曲霉糖化酶 酿酒酵母 表达和分泌 酿酒酵母是酿酒工业、酒精和单细胞蛋白的生产菌,但由于其不具有淀粉水解酶的活力不能发酵淀粉.发酵前淀粉需先经过蒸煮、液化、糖化等工序变成葡萄糖后才能被利用.从80年代中期开始将各种来源的α2淀粉酶和糖化酶基因分别克隆进酿酒酵母,构建能分解淀粉的酵母菌株[1～5].只是由于构建菌株的酶活力不高,降解淀粉的速率较慢还不能用于生产.我们曾将地衣芽孢杆菌α2淀粉酶基因及黑曲霉糖化酶G AI 的cDNA 分别或同时转入酿酒酵母获得表达和分泌[6～9],其中含α2淀粉酶和糖化酶双基因的酿酒酵母GRF18(YEpMA G 27),酶的表达和分泌水平都很高,但淀粉水解的速率仍较低.本文报道用酶学性质与黑曲霉糖化酶比较接近的大麦α2淀粉酶取代细菌α2淀粉酶,构建含大麦α2淀粉酶和黑曲霉糖化酶双基因的酿酒酵母工程菌,实现α2淀粉酶和糖化酶的高表达和分泌,获得能快速分解淀粉的酵母工程菌. 1 材料和方法 111 材料 11111 菌株与质粒 本研究所用菌株与质粒如表1,其中pBAL 27是含大麦α2淀粉酶基因的大肠杆菌2酵母穿梭质粒,pMA G 69为含黑曲霉糖化酶G AI cDNA 的大肠杆菌2酵母穿梭质粒. 11112 培养基 大肠杆菌培养和转化用LB 培养基,酵母的培养和转化使用的YPD , 1996209208收稿,1996211205收修改稿 3广东省自然科学基金资助项目 中国科学 (C 辑) 第28卷 第1期SCIENCE IN CHINA (Series C ) 1998年2月
固定化技术应用-酶和细胞的固定化
固定化技术应用－酶和细胞的固定化 试题中出现固定酶能不能催化一系列反应，查找资料，没有权威 资料认为已经存在催化系列反应的酶，应该是研究方向。 选修知识的考查已经出现应用方向，也拓展到了技术的前景。也就 是说，需要在教学中创设情境适当扩大知识面，结合试题进行教学 会收到很好的效果，如固定化酶技术可以拓展到固定化细胞。 问题：固定化技术以及发展前景如何？什么是固定化酶？什么是固 定化细胞？ 01 1.固定化酶技术 固定化酶技术是用物理或化学手段。将游离酶封锁住固体材料或限制在一定区域内进行活跃的、特有的催化作用，并可回收长时间使用的一种技术。 酶的固定化技术已经成为酶应用领域中的一个主要研究方向。经固定化的酶与游离酶相比具有稳定性高、回收方便、易于控制、可反复使用、成本低廉等优点，在生物工业、医学及临床诊断、化学分析、环境保护、能源开发以及基础研究等方面发挥了重要作用。 2.固定化酶技术的发展 以前，固定化酶技术是把从生物体内提取出来的酶，用人工方法固定在载体上。
1916年Nelson和GrImn最先发现了酶的固定化现象。科学家们就开始了同定化酶的研究工作。 1969年日本一家制药公司第一次将固定化的酰化氨基酸水解酶用于从混合氨基酸中生产L－氮基酸，开辟了固定化酶在工业生产中的新纪元。 我国的固定化酶研究开始于1970年，首先是微生物所和上海生化所的工作者开始了固定化酶的研究。 当今，固定化酶技术发展方向是无载体的酶固定化技术。 邱广亮等用磁性聚乙二醇胶体粒子作载体，采用吸附－交联法，制备出具有磁响应性的固定化糖化酶，简称磁性酶(M I E)一方面由于载体具有两亲性，M I E可稳定的分散于水相或有机相中，充分的进行酶催化反应；另一方面，由于载体具有磁响应性，M I E又可借助外部磁场简单地回收，反复使用，大大提高酶的使用效率。 Puleo等将钛合金表面用丙烯酸胺等离子体处理引入氨基，然后将含碳硝化甘油接枝于钛合金表面，或者将等离子体处理的钛合金先由琥珀酸酐处理，再用含碳硝化甘油接枝，进而将溶菌酶和骨形态蛋白进行固定，实现了生物分子在生物惰性金属上的固定化。 3.现阶段固定化酶技术存在的缺点 （1）一种酶只能催化一种化学反应，而在生产实践中，很多产物的形成都是通过一系列的酶促反应才能得到的。 （2）固定化酶一般只适用于水溶性的小分子底物；大分子底物常受载体阻拦，不易接触酶，致使催化活力难以发挥。 （3）首次使用时投入成本较高。
酒精发酵实验报告课件
生物工程专业综合（设计）性大实验 报告书 (酒精发酵实验) 学生姓名：吴丁柱 学号：3102106216 班级：生工2102 专业：生物工程 指导教师：魏胜华
生物工程专业设计（综合）实验 安徽工程大学实验报告书 学生姓名：吴丁柱学号：3102106216 专业班级：生工2102 实验类型：□验证■综合□设计□创新实验日期：2013.12.17 实验成绩： 一、当前酒精生产工艺的技术进展及现状 1.1现状 酒精是广泛应用在食品、化工、医药、国防和科研等各个领域的重要有机工业原料。 中国工业化生产酒精始于1900年俄国人在哈尔滨建的酒精厂，但发展非常缓慢，新中国成立时，我国酒精产量不到1万吨，专业性酒精厂生产规模大都是千吨小厂，基础十分薄弱。 五十多年来，特别是改革开放以来，随着国民经济的发展，我国酒精生产取得了巨大的发展。现有酒精生产企业450多家，产量在3万吨以上的共26家，其中30万吨以上的3家、10～20万吨7家、3～5万吨9家。2005年酒精产量达368.13万千升（按年销售收入500万元以上的企业计）（不包括自产自用的酒精），比2004年增长33.6%，居世界第三位。 2004年出口酒精74.44万吨比2003年增2.28倍，每吨酒精创汇418.73美元。进口3433吨，其中变性酒精1802.18吨，用汇686.03美元/吨。酒精生产实现了连续化、使用专用酶制作和商品酒精酵母，固定化酒精酵母，淀粉利用率达到90%以上，淀粉出酒率好的企业可以达到55~56%，（96°V/V）原料出酒率可到40~40.88%。随着食用酒精和工业酒精国家标准的4次制订、修订和实施，高纯度特级酒精企业的日益增多，标志着我国酒精生产技术和产品质量水平得到了很大的提高。但是，国外酒精生产技术自石油危机和美国大力发展汽油醇以来，有了更快的进步，特别是在节能、综合利用和自动化等方面，与我国拉开了差距。我国每吨酒精平均能耗酒精800公斤以上，世界水平为300~400公斤。随着我国燃料乙醇的发展，引进、消化、吸收、创新，我国酒精生产技术正在得到飞跃发展和提高，深信21世纪初期一定可以赶上世界先进水平。 1.2国内酒精蒸馏流程的进展 淀粉质原料→ 蒸煮→ 发酵→ 蒸馏→ 酒精 （糖质含糖蜜）（糖质原料无需蒸煮） 1.2.1两塔 （1）50年代初，天津、地方国营哈尔滨（顾乡屯）等酒精厂采用的两塔间断蒸馏流程。 （2）50年代初间歇流程生产能力低、消耗大，相继改为连续蒸馏。上海新亚酒精厂采用的两塔液相过塔流程。 （3）山东黄台酒精厂采用的两塔半液相过塔流程。 （4）1953年南阳酒精厂为降低煤耗采用了两塔气相过塔蒸馏流程生产95%（V）酒精。 （5）1956年部颁医药用酒精标准实施后，上海酒精厂、资中糖厂采用的两塔气相 1
葡萄糖淀粉酶
题目：葡萄糖淀粉酶结构与功能的研究食品学院学院食品科学与工程专业 班级食科0905班 学号6130112133 学生姓名田顺风 二〇一三年十二月
葡萄糖淀粉酶结构与功能的研究 田顺风 （江南大学食品学院江苏省无锡） 摘要：本文对葡萄糖淀粉酶在微生物中的分布进行了综述，对葡萄糖淀粉酶的基本结构及作用机理、理化性质及在实际应用中的问题和拟解决途径有了初步了解，并对葡萄糖淀粉酶的应用及研究现状进行了展望。 关键词：葡萄糖淀粉酶；基本机构；理化性质 Research on the structure and function of glucoamylase Tian Shunfeng (Jiangnan University he School of Food Jiangsu Province WuXi) Abstract:In this paper, glucoamylase distributed in microorganisms are reviewed,and we have a preliminary understanding of the basic structure and mechanism of reaction of glucoamylase, physicochemical properties and problems in practical applications and ways to be solved.Also the application and research status of glucoamylase are discussed. Key words: glucoamylase; basic structure; physicochemical properties 引言 酶作为催化剂，本身在反应过程中不被消耗，也不影响反应的化学平衡。酶有正催化作用，也有负催化作用，不只是加快反应速率，也有减低反应速率。与其他非生物催化剂不同的是，酶具有高度的专一性，只催化特定的反应或产生特定的构型。目前已知的可以被酶催化的反应有约4000种，已有数百计的酶被纯化到结晶的形式。 根据蛋白质分子的组成和盘曲折叠方式，酶可分为一级结构、二级结构、三级结构和四级结构。一级结构指蛋白质分子中肽链的氨基酸残基的排列顺序，由于半胱氨酸侧链巯基经氧化后形成—s—s—键，因此在蛋白质分子的链内或链间都有可能形成二硫桥键；二级结构指蛋白质分子肽链本身的三维空间的规律性，主要由肽链骨架之间的羰基和亚氨基间形成的氢键来维系；三级结构为蛋白质分子又可按照一定方式再盘曲折叠，主要由盐键、氢键、疏水键等所维系。这样折叠后，蛋白质的肽链虽很长，但由于二、三级结构的存在，多数蛋白质在空间构型上却是紧密的球状分子；四级结构指由多条各自具有一级、二级、三级结构的肽链通过非共价键连接起来的结构形式，亚基之间主要由各表面暴露的侧链形成的键（如疏水键）所维系。 葡萄糖淀粉酶（glucoamylase）的系统名称为α-1,4-葡聚糖葡萄糖苷水解酶或γ-淀粉酶，简称糖化酶[1]，是一种单链的酸性糖苷水解酶，具有外切酶活性。它从淀粉或类似物分子的非还原末端顺序切开α-1,4-糖苷键，生成β-葡萄糖。此外，它也能水解α-1,6-糖苷键和α-1,3-糖苷键。目前，糖化酶的研究主要集中在耐热高产菌株的筛选；糖化酶的热稳定性机理；利用DNA重组技术构建优良工程菌株等方面。 酶的本质是蛋白质，因此也可用分离纯化蛋白质的方法分离纯化蛋白酶，传统分离纯化蛋白质的方法是利用沉淀原理进行的，已广泛应用于实验室及工业规模蛋白质等生物产物的回收、浓缩和纯化。目前，用于蛋白酶的分离纯化的沉淀方法主要有有机溶剂沉淀法、盐析沉淀法、等电点沉淀法、热变性沉淀法等。葡
糖化酶研究进展
酶学糖化酶的研究进展 2013年
糖化酶的研究进展 摘要:糖化酶是世界上生产量最大和应用X围最广的酶制剂,在工业中具有重要的应用价值。本文从微观学角度出发，主要介绍了糖化酶的结构和催化作用机制；另外介绍了糖化酶的分离纯化手段及其功能应用；最后提出了研究中存在的问题以及解决办法，并对糖化酶应用研究的前景进行了展望。 关键词：糖化酶；结构；催化机制；分离纯化；功能
STUDYING STRUCTURE AND FUNCTION OF GLUCOAMYLASE Abstract:Glucoamylase is the enzyme which has the most output and the vastest application in the world . From the perspective of microscopic science, This review introduces the structure and catalytic mechanism of glucoamylase; additionally introduced separation and purification methods and application of glucoamylase; In the end, put forward the application, the problems and solutions of glucoamylase research, provide future application prospect. Keywords: glucoamylase；structure ；Catalytic mechanism；Purification；function 糖化酶又称为葡萄糖淀粉酶(glucoamylase),全称是α-（1-4）-葡聚糖—葡萄糖水解酶，它的底物是葡萄糖分子通过α-（1-4）-糖苷键连成的高分子，水解产物是葡萄糖，酶学编号是E3.2.1.3[1]。糖化酶是淀粉转化为葡萄糖过程的主要酶类，早在1500年前，我国已用糖化曲酿酒，本世纪20年代法国人卡尔美脱才在越南研究我国小曲, 并用于酒精生产。目前，糖化酶已涉及到食品、医学、发酵等多个行业，具有广泛的应用价值。1．糖化酶的结构及其催化机制 1.1糖化酶的结构 糖化酶是由微生物分泌产生的，具有外切酶活性的胞外酶，催化淀粉从非还原端水解α-1，4糖苷键逐个释放出单个β-D-葡萄糖。它是一种含有甘露糖、葡萄糖、半乳糖和糖醛酸的糖蛋白, 分子量在60000～1000000间，含有一个催化域(CD)和一个淀粉
黑曲霉生产糖化酶及酶活测定_单海艳
第19卷 第7期 牡丹江大学学报 Vol.19 No.7 2010年7月 Journal of Mudanjiang University Jul. 2010 92 文章编号：1008-8717（2010）07-0092-03 黑曲霉生产糖化酶及酶活测定 单 海 艳 （牡丹江大学，黑龙江 牡丹江 157000） 摘 要：本文对黑曲霉突变株Uv11－48生产糖化酶液体深层发酵进行了全程生产工艺的研究，证实了黑曲霉突变株是一种产孢力强、抗污染能力强、易培养的糖化酶生产菌，经液体深层通风发酵可得出：只要充分利用突变株的有利条件，掌握好菌种特性，合理配制营养，控制好发酵条件，便可获得高酶活力的高产糖化酶。本实验还运用了几种酶活力测定方法，以资进行优劣探讨。 关键词：黑曲霉；液体通风发酵；糖化酶；酶活力 中图分类号：Q-331 文献标识码：B 一、前言 （一）黑曲霉菌种特性 1．黑曲霉的分类地位 黑曲霉在分类学上处于：真菌门、半知菌亚门、丝孢纲、丝孢目、丛梗孢科、曲霉属、黑曲霉群，拉丁学名：Aspergillus niger 。 2．黑曲霉形态、生理、生态特性 孢子头呈暗黑色，菌丝体由具横隔的分枝菌丝构成，菌丝黑褐色，顶囊球形，小梗双层，分生孢子球形，平滑或粗糙。一般进行无性生殖，其可育细胞称足细胞。 3．黑曲霉突变株的形态、生理、生态、特征 在查氏培养基上菌落曲型为炭黑色，有辐射沟纹，从菌落边缘向中心，分化为伸长部位，活性部位，成熟部位，老化部位几个区域即孢子萌发最早出现于中心部位是伸展部位，并逐渐形成密生部位，分生孢子部位，最后在中心出现的是成熟部位，菌落背面无色或稍黄。 （二）糖化酶的分类、地位、性质及用途 1．糖化酶在国际酶学委员会，在系统命名法中的地位 糖化酶是淀粉酶，在系统命名法中属水解酶类。 2．糖化酶的性质 糖化酶（glucamylase ）又名糖化型淀粉酶（glueoamylase ）或淀粉葡萄糖苷酶。其系统名称为淀粉α1.4-葡萄聚糖水解酶。糖化酶是一种胞外外切酶，但其专一性低，主要是从淀粉链的非还原性末端切开α-1.4-键。一般淀粉水解程度达80％。 （1）糖化酶中糖和蛋白组成 糖化酶是一种糖蛋白，通常碳水化合物占4%-18％，这些碳水化合物主要是半乳糖、葡萄糖、葡萄糖胺和甘露糖，糖化酶残基的排列在其热和酸碱稳定性上有特殊意义。 （2）糖化酶组分多型性 真菌产生的糖化酶组分多型性是常见的，市售的糖化酶中可分离出葡萄糖酶?和葡萄糖酶И两种组分。而市售黑曲霉生产的糖化酶曾分离出六种活性组分，每种均可从可溶性淀粉中释放出单一的β-D-葡萄糖。这六种组分的分子量，沉淀系数，化学组分，等电点，酶的动力学及其它性质各异。培养基成分和的生产条件对糖化酶组分多型性也有影响，天然糖化酶在微生物培养或酶的制备过程中可能受葡萄糖苷酶和蛋白酶的作用而成多型性的酶类。 （3）糖化酶的热稳性 工业用的糖化酶都是利用它的热稳性，α-环状糊精可提高糖化酶的热稳性，最适温度范围一般为50℃～60℃。 （4）从酶PH 稳定性上看： 糖化酶具较宽的PH 值适应范围，但最适PH 为4-5。 （5）Ca 离子与酶结合后可使结构变得松散些，更有利于催化反应。 （6）糖化酶与底物亲和性 收稿日期：2009-11-26 作者简介：单海艳（1977—），女，牡丹江大学化工系讲师，研究方向：生物教学。 DOI:10.15907/https://www.wendangku.net/doc/126876454.html,ki.23-1450.2010.07.036
(完整版)年产5000吨糖化酶发酵车间设计
南阳理工学院 本科生毕业设计 学院（系）：生物与化学工程学院 专业：生物工程 学生： ******* 指导教师：李慧星 完成日期 2010 年 5 月
南阳理工学院本科生毕业设计 年产5000吨糖化酶发酵车间设计 The design of annual output of 5000 tons of glucoamylase fermentation factory workshop 总计：毕业设计（论文）28页 表格： 5 个 插图： 1 幅
南阳理工学院本科毕业设计 年产5000吨糖化酶发酵车间设计 The design of annual output of 5000 tons of glucoamylase fermentation factory workshop 学院（系）：生物与化学工程学院 专业：生物工程 学生姓名：郭留洋 学号：***** 指导教师：****** 评阅教师： 完成日期：2010年5月 南阳理工学院 Nanyang Institute of Technology
年产5000吨糖化酶发酵车间的工艺设计 生物工程专业郭留洋 【摘要】糖化酶是工业生产的主要酶制剂之一，广泛用于酿酒、葡萄糖、果葡糖浆、抗菌素、乳酸、有机酸、味精、棉纺厂等各方面。本设计以玉米淀粉为主要原料，利用黑曲霉，采用机械搅拌通风罐进行发酵生产，完成生产5000吨糖化酶发酵车间工艺设计，通过工艺流程设计、工艺衡算、设备选型和车间布置设计，设计出生产5000吨糖化酶发酵车间采用3个75m3发酵罐和3个6m3种子罐等，并依据生物工程工厂车间布置原则，对发酵罐车间进行合理布置，绘制了工艺流程图和车间布置图，工艺设计的结果为糖化酶的生产提供一定参考。 【关键字】糖化酶工厂设计深层发酵黑曲霉
糖化黑曲霉复壮方法的研究
收稿日期:2000-03-13 作者简介:郝林,山西农业大学食品系食品微生物教研室主任、副教授、硕士研究生导师。 糖化黑曲霉复壮方法的研究 郝 林1,陈立新2,司俊玲1,贾 莉1 (1山西农业大学食品科学系,山西太谷030801;2山西省太谷县科委,山西太谷030800) 摘要:采用透明圈法对糖化黑曲霉AS31324和AS314309的复壮方法进行研究,选出了三种适合的筛选培养基,确定了具体的操作步骤。复壮后菌株的麸曲糖化酶活力分别比退化的出发菌株的麸曲糖化酶活力提高45%和44%。关键词:透明圈;糖化酶活力;黑曲霉;复壮 中图分类号:TS26111+2;TS26111+5文献标识码:A 文章编号:1002-8110(2000)03-0045-03 黑曲霉是我国白酒及食醋企业使用的重要糖化菌。在一些中、小企业中,由于缺少微生物学方面的专业人员,对微生物的遗传变异及菌种退化缺乏了解,因而对生产菌种退化无力解决,只好定期购买菌种。实际上,菌种退化是指群体中退化个体在数量上占一定数量后,所表现出的菌种生产性能的下降。因此完全有可能采取一些相应措施,使退化菌种复壮。狭义的复壮是指已发生退化的菌种,通过纯种分离和性能测定等方法,从退化的群体中找出尚未退化的少数个体,以恢复该菌种原有典型性状的一种措施。广义的复壮则是在菌种的生产性能尚未退化前就经常有意识地进行纯种分离,以期使菌种的生产性能逐渐提高,它实际上是一种利用自发突变在生产中进行选种的工作。 本研究根据上述原理,经过对有关资料介绍的方法进行试验比较,得到了一种较好的透明圈筛选方法。1 材料与方法 111 菌种 AS31324和AS314309均为本教研室多年传代保藏的材料。112 设备及器皿 高压蒸汽灭菌器、恒温培养箱、电炉、酒精灯、三角瓶、培养皿、试管、吸管及糖化酶活力测定所需用具等。113 培养基及试剂 A 培养基:可溶性淀粉10g 、NaNO 3lg 、K C1015g 、K 2HPO 4015g 、MgS O 417H 2O 015g 、琼脂20g ,加水至1000ml 、自然pH 。 B 培养基:蛋白胨10g 、淀粉10g 、NaNO 33g 、K Cl 015g 、FeS O 40101g 、K 2HPO 41g 、 MgS O 4015g 、蔗糖20g 、琼脂18g 、水1000ml 。 C 培养基:NaNO 33g 、K 2HPO 41g 、K Cl 015g 、MgS O 4015g 、FeS O 40101g 、琼脂20g ,麸皮150g 加少量水浸泡30min 后用纱布过滤,再次加水过滤一次,将两次得到的麸皮浸出液加水定容至1000ml [1]。 D 培养基:可溶性淀粉4g 、蛋白胨10g 、NaCl 5g 、牛肉膏3g 、琼脂20g 、加水至1000ml ,pH712[2]。 碘液:首先将碘化钾2g 溶于5-10ml 水中,再加入碘1g ,使其溶解后加水至300ml 。 114 试验方法 11411 为了避免非退化性的种性变化给复壮分离工作带来的失误,对于在冰箱中经过长期保藏的菌 种,在进行复壮分离前要进行菌种活化,使菌种中的不同个体能够充分表达出它应有的个性。菌种活化就是将保藏的试管斜面菌种转接到新的试管斜面上,经过培养,待长出孢子后再转入另一支试管斜面上培养,待长满孢子后备用。如果用于复壮分离的菌种是新转接的菌种或是新制成的种曲,则可省去活化过程。 ? 54?2000年第3期(总第138期)N o 13 2000 T ol 1138 酿 酒 NIANGJ IU