第四章 第五节糖化酶.ppt

第四节葡萄糖淀粉酶 葡萄糖淀粉酶 Glucoamylase 系统名为淀粉a 1 4葡聚糖葡萄糖水解酶 a 1 4 Glucanglucohydrolase EC3 2 1 3 它被大量用作淀粉糖化剂 习惯上简称糖化酶 一 葡萄糖淀粉酶的性质1 糖化酶的一般性质糖化酶的适宜为pH3 5 5 0 最适pH为4 5 适宜的催化反应温度50 60 最适温度为60 2 糖化酶生产菌种及其酶系工业上用得最广的菌种为 根霉 黑曲霉 泡盛曲霉 根霉等 由此可见霉菌是生产糖化酶的主要生产菌种 各种菌种麸曲抽提液水解可溶性淀粉的酶活性 3 糖化酶的类型 多数黑曲霉产生的糖化酶水解淀粉到80 便终止作用 而大多数的根霉糖化酶可以水解到100 前者称为黑曲霉型糖化酶 后者称为根霉型糖化酶 这两类糖化酶对各种底物的水解能力有很大差异 黑曲霉糖化酶的耐酸性及耐热性比米曲霉强 4 淀粉中磷酸根对糖化酶活性的影响 根茎植物淀粉分子中含有较多的磷酸 妨碍了曲霉型糖化酶的糖化力 根茎植物 如马铃薯 淀粉分子中的磷酸 主要以葡萄糖 6 磷酸或其它形式存在 曲霉型糖化酶水解淀粉时 其中有一部分淀粉只能生成极限糊精 而大大影响淀粉的水解率 若将糖化酶与a 淀粉酶 磷酸酯酶一起作用 则随着游离磷的增加黑曲霉型糖化酶照样可以将淀粉水解进行到底 因此可以认为黑曲霉和根霉这两类糖化酶的水解力之所以不同 原因之一是淀粉中含有磷酸酯键 单独用糖化酶与磷酸酯酶 不能水解马铃薯糖化极限糊精 但在a 淀粉酶存在时 可使之成为小分子含磷糊精 经磷酸酯酶脱酶和糖化酶作用而水解 5 生淀粉的水解力 黑曲霉糖化酶可分为能被淀粉吸附的糖化酶 和不被吸附的糖化酶 两个部分 前者能将糯米淀粉和糖原 极限糊精100 水解 而且可水解生淀粉 而后者对糯米淀粉的水解弱 其水解分枝更多的糖原 极限糊精的能力更弱 根酶糖化酶对生淀粉水解力和吸附力较强 提示 糯米淀粉含较多的支链淀粉 二 影响糖化酶生产的因素 1 菌种繁殖方法对产酶的影响培养基 保存菌种的斜面培养基对产酶与孢子形成有影响 Novo公司报道将黑曲霉在麦芽汁斜面保藏传代6次后糖化酶活性下降50 但若在察氏斜面反复移植时 糖化酶活性仍保持不变 只是孢子形成能力随着传代次数增加而减少 因此 交替使用两种斜面 不仅孢子密集 糖化酶活性也可以保持原有水平 培养温度 将黑曲霉接种在察氏培养基中 34 培养具有形成孢子的能力 而升高温度无论孢子着生还是糖化酶活性的生产均无影响 因此认为用察氏斜面时 采用30 培养为宜 2 促进剂的效果 许多研究表明 向黑曲霉或根霉培养基中添加少量某些物质可促进产酶 如 0 1 糖酯 或Span等分子中以 OH基为主的含硫疏水性基团 脂肪酸和酯类 0 01 植酸质 植酸钙 肌醇以及谷氨酸等氨基酸 微量元素 钼盐 铬盐等 3 去除葡萄糖苷转移酶的方法 由于葡萄糖苷转移酶严重影响葡萄糖收率 异麦芽糖还有碍葡萄糖的结晶 因此我们研究用以下方法去除转苷酶 调节pH法 调节pH使转苷酶失活的最简便方法 因为无论是哪一种糖化酶 它们的最适pH值均为酸性 黑曲霉C 5 11为4 5 黑曲霉165为3 3 5 一般当pH值倾向中性时 a 淀粉酶 转苷酶活性高 而糖化酶活性低 当pH值倾向于酸性时 糖化酶活性高 而另两种酶的活性降低 在实际操作中 若发酵液中盐分浓度低 则可在pH2以下 在室温放置使转苷酶失活 若发酵液中无机盐浓度达0 5M pH过低或时间过长也会引起糖化酶的失活 可将发酵液调节pH2 25 2 75 5 放置7天可去除转苷酶 吸附法 向发酵液中加入非水溶性的试剂 依靠分子之间的吸附作用将转苷酶除去 该法选择性差 易造成糖化酶的损失 如黑曲霉7的发酵液 在pH2 5 2 8 4 酸性白土处理 糖化液的DE由86 9 升到96 但糖损失了10 20 常用吸附剂有MgSiO3 硅藻土 蒙脱土 Mg CaAlSiO5O16 加入表面活性剂常用试剂为烷基苯磺酸钠 木素 单宁酸等 能有效去除转苷酶 如在黑曲霉发酵液在pH2 4 加入0 01 0 5 十二烷基硫酸镁 二辛基琥珀酸磺酸钠等 15 40 处理数分钟可除去转苷酶 杂多酸活高分子共聚物沉淀法杂多酸是磷钼酸 磷钨酸 磷钒酸 硅钼酸 硼钨酸 硼钒酸 硅钨酸 硅钒酸或它们的混合物 处理时 当pH低于2 5则糖化酶也被沉淀 pH高于3 5 则无效 因此在工业生产中 在pH2 5 3 5向黑曲霉加入0 075 0 45 的杂多酸 37 搅拌30min 其糖化酶的回收率可达98 以上 添加氯仿沉淀法PH2 5加入0 1 5 氯仿能沉淀转苷酶 但当温度低于40 或PH低于2 3时则糖化酶失活 蛋白酶处理法黑曲霉转苷酶在pH7 8 35 40 用中性蛋白酶 或在pH2 3 用酸性蛋白酶 水解后破坏 糖化酶回收率可达99 糖化液DE值由92 升高至97 三 深层培养 黑曲霉A S 3 4309 1 发酵工艺 2 发酵过程中糖化酶活性 pH值等的变化 第三章复习题 定义 厚层通风制曲 液体深层发酵根据水解淀粉的方式不同 淀粉酶主要分为哪四类 a 淀粉酶的性质有哪些 米曲霉固定培养法生产a 淀粉酶工艺流程主要有哪些 简述制曲工艺 制曲不当常出现的问题以及预防措施厚层通风制曲的操作要点影响a 淀粉酶液体生产的因素 第三章复习题 1 定义 厚层通风制曲 液体深层发酵2 按照水解淀粉的方式不同 淀粉酶主要分为哪四类 3 请画一幅米曲霉固体发酵工艺流程图4 简述如何根据霉菌生长规律进行固体发酵制曲 5 制曲不当常出现哪些问题 如何进行防治 6 何谓液体深层发酵 这种发酵方式有何特点 7 举例说明液体深层发酵工艺流程 8 影响a 淀粉酶液体深层发酵生产的因素有哪些 9 影响发酵染菌的主要因素有哪些 如何进行判断 10 发酵前 中 后期染菌对发酵有何影响 如何进行控制 11 如何去除糖化酶中的葡萄糖转苷酶 举3种以上方法 THEEND 活性 酸性 白土的加工流程一般为 膨润土 破碎 加入盐酸或硫酸 湿法需加水和分散剂 充分搅拌 混合挤压 回转炉干燥 加热空气粉磨 空气分级 储存 Span 80 又名斯盘 即失水山梨醇油酸酯 其组成为1 4 失水山梨醇 1 5 失水山梨醇及1 4 3 6 双失水山梨醇的单双多油酸酯的混合物 具有良好的乳化 分散和润湿性能 加之无毒无害 被广泛地应用于各个领域 极限糊精 是指支链淀粉中带有支链的核心部位 该糊精分子量大 遇碘呈紫色 进一步降解需要 1 6 糖苷键的水解 C6H10O5 n C6H10O5 n x C12H22O11 C6H12O6淀粉 紫糊精 红糊精 无色糊精 麦芽糖 葡萄糖 蓝色 紫糊精 红色 无色 无色 无色 在酒精发酵时 糖化醪中由转苷酶生成的非发酵性糖在发酵后期 当糖浓度降低时 由于转苷酶的可逆反应 仍可转变成发酵性糖 利用黑曲霉糖化酶 在制造葡萄糖时 由于糖浓度高 转苷酶的存在可时葡萄糖收率明显降低 利用根酶糖化酶 葡萄糖苷转移酶的作用 葡萄糖苷转移酶 a 葡萄糖苷酶 可切开麦芽糖的a 1 4键 并将游离出的一个葡萄糖残基转移到