固定化果糖基转移酶生产低聚果糖的研究

摘要

低聚果糖（FOS）是一类重要的功能性低聚糖，具有双歧杆菌增殖、排毒、清洁肠道、增强人体免疫力以及改善脂质代谢（降低血脂和胆固醇）等生理作用，一直以来深受消费者的青睐。FOS不能被人体消化吸收，但可被肠道双歧杆菌利用，产生对人体有益的代谢物，如短链脂肪酸、乙酸，丁酸等，从而调节人体肠道pH值，抑制有害菌，实现对肠道微生态的双向调节。同时FOS的热量比较低，摄入后不会影响人体的血糖水平。FOS也可作为益生元应用于不同类型食品的配方中，市场前景广阔。
　　成熟的 FOS生产是通过果糖基转移酶发酵实现的。本文主要针对固定化果糖基转移酶生产 FOS进行深入研究，主要包括游离果糖基转移酶的发酵制备，固定化果糖基转移酶所用载体的制备，固定化果糖基转移酶工艺参数的选择和优化，固定化果糖基转移酶的优良反应特征及其在FOS生产中的应用等。
　　利用吸附与交联作用原理，选择能分泌果糖基转移酶的黑曲霉作为发酵菌株，培养后得到大量的菌丝体，通过研磨机破壁获得纯化酶。再以壳聚糖为载体，加入固定化试剂戊二醛和氯化钙溶液，交联8-16h，洗涤、干燥、成型，最终得到成熟的固定化果糖基转移酶。利用分批式反应方式，在反应罐中50%-55%的蔗糖溶液中加入5%的固定化果糖基转移酶，控制反应pH5.0-7.0，温度48-55℃，反应8-16h，即可得到合格的FOS产品。反应结束后反应溶液通过标准筛分离，分离的固定化酶可用于下一批物料生产。
　　优化的酶制备工艺：果糖基转移酶发酵用菌种为黑曲霉，发酵培养基碳源为白砂糖，氮源为豆饼粉、玉米浆，果糖基转移酶的最佳发酵工艺条件为接种量5%，时间18h，温度30℃，pH6.0，装液量为容器的12%，转速为150r/min。
　　优化的酶固定化条件：加酶量160U/mL，吸附交联pH7.0，温度30℃，时间8h，戊二醛量0.06%（v/v），氯化钙浓度0.05%，搅拌转速100r/min。
　　优化的FOS生产工艺：固定化酶的含酶量5%，底物浓度56%（w/v），温度55℃，酶解pH6.0，时间12h。

目录

声明

符 号 说 明

1 前言

1.1 功能性低聚糖

1.2 低聚果糖

1.3 果糖基转移酶

1.4 酶的分离纯化

1.5 固定化酶技术

1.6 壳聚糖与固定化酶

1.7 研究意义

1.8 研究内容与技术路线

2 材料与方法

2.1 材料与试剂

2.2 方法

3 结果与分析

3.1 游离果糖基转移酶制备条件的确定

3.2 固定酶条件的选择

3.3 固定化酶生产低聚果糖工艺条件的优化

4 讨论

4.1 优良发酵菌株筛选

4.2 果糖基转移酶固定化技术

4.3 固定化酶生产低聚果糖技术优化

4.4 进一步研究的方向

5 结论

5.1 果糖基转移酶发酵工艺参数

5.2 固定化酶工艺条件

5.3 固定化酶生产低聚果糖工艺参数

5.4 固定化酶的稳定性

6 展望

参考文献

致谢

攻读学位期间发表论文情况