[发明专利]海藻酸钠二氧化硅杂化凝胶固定化糖化酶的方法及应用

说明书

技术领域

本发明属于固定化酶的技术领域，尤其涉及用海藻酸钠二氧化硅杂化凝胶固定化糖化酶的方法及用所得到的固定化糖化酶进行糖化生产葡萄糖的方法和固定化酶反应器的计。

背景技术

酶作为专一高效的生物催化剂具有非常广泛和良好的应用前景，由于酶的价格昂贵游离酶难以回收利用，将酶进行有效的固定化一直是酶工程领域的研究热点。 

在玉米淀粉水解生产葡萄糖的过程中，糖化工序要使用大量的糖化酶，游离态糖化酶在一次使用后无法有效回收，不但造成了很大的浪费，还增加了后处理工序的难度和环境污染。

目前固定化糖化酶的现状：固定化糖化酶多采用共价法和交联法。共价法和交联法虽然能实现酶与载体连接牢固，不易脱落，有良好的稳定性及重复使用性，是目前研究最为活跃的酶固定化方法。但该法的最大缺陷是常引起酶蛋白高级结构变化，破坏酶的活性中心，从而使酶的固定化率大大降低；而且交联法还要用到价格昂贵的交联试剂进一步增加了固定化成本。也有用吸附法进行糖化酶的固定化的，吸附法有许多不足，如酶量的选择全凭经验，酶和载体之间结合力不强易导致催化活力的丧失和玷污反应产物等。因此，其应用受到限制。

发明内容

本发明的目的在于，通过正交实验找到了海藻酸钠与二氧化硅的最佳配比，既能使液化后的淀粉分子自由进出固定化微球又能有效的固定化糖化酶，采用海藻酸钠和二氧化硅杂化凝胶固定化糖化酶，在现有生产设备的基础上对糖化生产工艺做改进设计，使大量的糖化酶得以回收利用，对现行糖化工艺的改进有重要的指导性。

本发明的目的有两个，一个为提供一种用海藻酸钠二氧化硅杂化凝胶固定化糖化酶的方法，另一个为提供一种用上述得到的固定化糖化酶进行糖化生产葡萄糖的方法和反应器的设计。

本发明的技术方案为：

海藻酸钠二氧化硅杂化凝胶固定化糖化酶的方法，包括以下步骤：

制备质量浓度2%（w/w）的海藻酸钠溶液作为A液消毒后备用，用无菌水制备质量浓度1.7% (w/w)的硅酸钠溶液用酸调至pH5.6-7.0作为B液备用；

使A液B液等体积混合均匀为C液，取理论酶活1.5倍糖化酶加入C溶液称中搅拌10-30分钟，混匀后为D液，然后滴入质量浓度3%-6%的氯化钙溶液中形成糖化酶固定化微球颗粒，在氯化钙溶液中浸泡2-4小时；然后用蒸馏水洗净微球颗粒，得到固定化糖化酶。

将上述得到的固定化糖化酶放于4℃冰箱中储存，以备用。

所述的酸为选自浓度大于30%的醋酸或盐酸。 

所述的混匀后为D液，为用蠕动泵通过10ml注射器针头滴入质量浓度3%-6%的氯化钙溶液中形成糖化酶固定化微球颗粒，其优点在于使酶固定于微球颗粒中，使酶能够回收利用，提高酶的稳定性。

上述所述的理论酶活的1.5倍是指，若某一工艺需要采用游离态酶用0.4‰时，则在本发明中需要加入的糖化酶的量为0.6‰用来制成固定化酶。

本发明的另一目的技术方案为：

一种用上述得到的固定化糖化酶进行糖化生产葡萄糖的方法，步骤如下：

（1）取固定化糖化酶与淀粉液化液按质量比1：15-18的比例在恒温水浴槽中混合，待温度稳定在62-69℃时泵入糖化罐，其中所述的淀粉液化液中的干基质量含量为30%-35%；

（2）在温度为65℃-68℃ ,pH值为4.0-4.5，搅拌速度为每分钟50-60转条件下，糖化53-65小时；

（3）检测糖化液的纯度，当dx值大于98%时停止反应；

（4）反应结束后糖化液从出料口泵入产物收集罐，固定化酶留在糖化罐中重复使用；

（5）取与步骤（1）中相同质量和浓度的淀粉液化液于恒温水浴中升温到65℃，泵入糖化罐重复（2）、（3）、（4）步骤；

（6）重复使用固定化糖化酶直到单批次糖化反应时间超过75小时后取出固定化酶。

dx值是葡萄糖的百分含量。

所述的步骤（1）中，固定化糖化酶与淀粉液化液质量比为1：15。

所述的步骤（2）的优选条件为，在温度为65℃ ,pH值为4.0，搅拌速度为每分钟60转条件下，糖化53-65小时。

所述的步骤（3）中采用高效液相色谱检测糖化液的纯度。