该论文针对低聚木糖工业化生产中的关键技术问题,研究木聚糖酶固定化技术,通过对30多种不同性能的载体的固定化试验筛选出效果优良的载体,对其固定化工艺进行了优化,进而系统研究了固定化酶的酶学特征和应用特性,并对固定化酶直接利用稀碱处理玉米芯生产低聚木糖和利用玉米芯汽爆液生产低聚木糖进行了研究,优化了固定化酶水解的工艺条件.主要研究内容和结果如下:⒈对30多种不同性能的载体进行了固定化试验,筛选出对橄榄绿链霉菌E-86来源的木聚糖酶固定化效果优良的Eudragit S-100、Eupergit C和大孔苯乙烯系阳离子交换树脂D380.⒉在国内首次引入可逆溶解性聚合物固定化酶方法,对橄榄绿链霉菌E-86来源木聚糖酶的固定化效果最好,1%的Eudragit S-100固定化得率91.8%,固定化酶活力74.68U·ml<'-1>,为国内最高固定化得率和固定化木聚糖酶活性.⒊在国际首次报道采用环氧基载体固定化木聚糖酶,酶与载体比232U·g<'-1>,在1M、pH5.8的磷酸二氢缓冲溶液中固定化36~48h,橄榄绿链霉菌来源木聚糖酶的活力回收35%,固定化酶活性82Ug·<'-1>.⒋与游离酶相比,Eudragit S-100固定化橄榄绿链霉菌来源木聚糖酶的最适pH由5.8升高到6.3,在pH4~10之间稳定性良好.固定化酶的最适温度由60℃提高到65℃,温度稳定性明显增加,半衰期提高50%以上.Eudragit固定化基本保持了原有的酶与底物亲合性,对桦木木聚糖、榉木木聚糖、水溶性燕麦木聚糖的K<,m>值由原酶的1.54、1.42和1.15mg·ml<'-1>,微弱增加到2.34、2.07和1.36mg·ml<'-1>,但固定经后V<,max>显著增加,这在以前的固定化研究中尚未见报道.供试的所有离子对木聚糖酶都没有激活作用,Cu、Ag、Hg以及NBS则使酶完全失活.固定化酶具有良好的重复使用性能,连续4批次操作产糖能力仍保持80%以上.⒌在玉米芯浓度4%、加酶量150U·g<'-1>(玉米芯)、水解时间8小时可获得良好的水解效果,此时水解液糖组分中单糖含量11.0%、木二糖45.7%、木三糖32.5%、木四糖量10.8%,低聚木糖量占总糖量的89%,以总糖计的水解率为(对玉米芯木聚糖)72%、33.5%(对原料玉米芯).与目前酶法生产低聚木糖在相同水解时间时的最高水平相当.而固定化酶法直接利用稀碱处理压米芯水解生产低聚木糖在国际上尚未见报道.⒍Eupergit C固定化橄榄绿链霉菌E-86来源木聚酶研究结果表明:固定化酶的最适pH、pH稳定性和最适温度基本无变化,但温度稳定性明显提高,与Eudragit固定化相比其对金属离子的稳定性显著提高.在55℃、pH5.8的条件下,中浓度汽爆液(总糖含量12.8mg·ml<'-1>,直接还原糖含量5.39mg·ml<'-1>)以底物空间流速1.5h<'-1>(底物流速0.5ml·min<'-1>、停留时间40min)下行通过填充床式固定化酶反应器连续生产低聚木糖,可获得52%的总糖水解率,因定化酶反应器生产效率0.1mg·ml<'-1>(酶柱体积)·min<'-1>,固定化酶生产效率0.12mg·g<'-1>(湿酶)·min<'-1>.低聚木糖占总糖含量78.88%.连续操作10天相对产糖量保持在93%以上,半衰期可达107天.
NETL
