专利名称:高效保持β-1,3-1,4-葡聚糖酶酶活的包埋及喷雾干燥方法葡聚糖又称右旋糖酐,是由数个葡萄糖分子聚合而成的多糖;葡聚糖存在于某些微生物在生长过程中分泌的粘液中,具有较高的分子量,主要由D-葡萄吡喃糖以α,1 — 6 键连接,支链点也可以1 — 2、1 — 3、1 — 4连接。随着微生物种类和生长条件的不同,其结构会有差别;β-葡聚糖是葡聚糖中最具生理活性的,β -葡聚糖包括水溶性和水不溶性两种,与蛋白质结合的β-葡聚糖大都不溶于水,未与蛋白质结合的多溶于水,在水中形成高粘性的溶液;β-葡聚糖具有高的吸水膨胀力和持水性,通过网状结构而吸收超过自身重量数倍的水分,从而降低周围环境的物理特性;β -葡聚糖表层带负电荷,在溶液中极易与带正电荷的物质结合;此外,葡聚糖可能与蛋白质、多酚类物质结合形成沉淀,还能吸附钙、锌、钠等金属离子以机质。因为上述理化性质,β-葡聚糖在实际应用中存在一些负面影响;在发酵过程中过量的葡聚糖与蛋白质结合,使酵母早期沉淀,葡聚糖可以吸附阳离子Ca2+、狗2+、 Mg2+、Cu2+等产生沉淀,形成酒体混浊,影响啤酒的保质期;在制造麦芽汁过程中,由于大量高分子葡聚糖存在,致使麦芽汁粘度增大,过滤困难;在动物饲养中,以大麦等谷物做能量饲料时高分子葡聚会使单胃动物肠胃中的食糜程度增加,影响营养物质的消化, 为微生物特别是致病菌的寄居繁殖提供丰富的营养;而大量有害微生物在消化道内繁殖, 弓丨起畜禽腹泻,同时会竞争性消耗大量营养物质而降低饲料利用率。β-1,3-1,4-葡聚糖酶能高效、专一地分解β-葡聚糖中的β_1,3和β_1,4混合糖苷键,使大分子葡聚糖不断降解成小分子的三糖(3-0-β-纤维二糖-D-葡萄糖) 和四糖(3-0-β-D-纤维三糖-D-葡萄糖);国外葡聚糖酶的大量研究工作始于20世纪60年代,截止到80年代已广泛应用于饲料和啤酒工业,一些酶制剂公司如丹麦Novo,荷兰Gist,美国Miles和芬兰Cultor公司等纷纷推出自己的产品,这些酶制剂公司的商品酶制剂有的是单纯的葡聚糖酶制剂,有的则是混合型酶制剂(除葡聚糖酶外还含有 α -淀粉酶、β -淀粉酶和蛋白酶等);我国从20世纪80年代才开始β -葡聚糖酶的研究, 迄今虽做了大量工作,但进口酶制剂垄断国内市场的局面仍未打破。发明内容本发明所提及的粗酶液为毕赤酵母Pichia pastoris G115(pPIC 9m-bgl_m) (HIS+,MUTs)重组菌株(CGMCC)经发酵所生产的发酵液的经板框过滤器过滤所得的上清液; 该粗酶液酶活力等到20000IU/mL,可十分方便地直接添加到啤酒发酵中的麦汁或蔗糖生产过程中的糖汁中,但是其也有较大的缺点,主要表现在体积较大,在运输和储存过程中不方便,且酶液极其容易丢失活力,使其在大型工业生产中的应用受到限制;故发明一种工艺简单、成本低廉且能有效地保存酶活力的方法极其重要。本发明解决了 β-1,3-1,4-葡聚糖酶的包埋与浓缩问题,使其能在长时间存放于室温而酶不失活;且本发明所产的酶粉较酶液酶活力高出数倍,重量小,便于运输和储存, 极大地为大规模工业应用创造了条件;与传统的冷冻干燥方法相比,本发明有着能耗较小, 操作步骤简单,用时少等特点,酶粉产品颗粒均勻,无需后续处理等优点。本发明的具体步骤包括首先,使用分子量为10000道尔顿的超滤膜对粗酶液进行进一步过滤,所得清液其次,经超滤过后的清液中加入吸附包埋剂(玉米多孔糊精、多孔淀粉、β -环糊精等),使用磁力搅拌器搅拌池以上,在吸附包埋剂与酶液形成混合均勻的混浊液后进行下一步操作。
最后,吸附包埋剂与酶液形成混合均勻的混浊液进入离心式喷雾干燥塔喷雾干燥,进料时需不停搅拌,以避免吸附包埋剂沉淀,喷雾干燥的操作条件为进风温度180°C, 出风温度85 °C,得到粉状β -1,3-1,4-葡聚糖酶包埋产品。
本发明实施中,首先对粗酶液进行进一步的过滤,以进一步除去板框过滤所得粗酶液中一些杂质;本步骤所得到的清液在与吸附包埋剂混合,使用磁力搅拌器搅拌池以上,搅拌频率为200rpm;在喷雾干燥中,喷雾干燥塔所使用的参数为进风温度180°C,出风温度85°C,离心转盘频率450HZ,进料速度lOmL/min ;下面通过具体实例应用,对本发明的技术方案进行进一步的说明。
以下实施例主要详细地解释本发明中的某些关键点,以便更好地理解本发明的内容。
实施例
首先对粗酶液进行进一步的过滤,以进一步除去板框过滤所得粗酶液中一些杂质;本步骤所得到的清液400mL加入11.2% β -环糊精、3%明胶、4. 5%蔗糖混合,使用磁力搅拌器搅拌池以上,搅拌频率为200rpm,以形成混合均勻的混浊液;混合均勻混浊液在不停的搅拌下以20mL/min的速度进入喷雾干燥塔,进风温度180°C,出风温度85°C,离心转盘400HZ,进料速度20mL/min,经喷雾干燥后形成62. 56g淡黄色粉末,有少许絮状物存在; 单位酶活力为113^0. 8IU/g,干燥失重为11.2%,酶活力收率为95. 02% ;该方法具有喷雾干燥所得酶粉酶活力损失小,单位酶活力高,颗粒均勻,含水率低等特点。
本发明涉及一种高效保持β-1,3-1,4-葡聚糖酶酶活的包埋及喷雾干燥方法,该方法能够使β-1,3-1,4-葡聚糖酶在室温长时间存放而酶不失活;该方法主要内容包括使用分子量为10000道尔顿的超滤膜对粗酶液进行过滤和浓缩;在浓缩后的清液中加入吸附包埋剂(β-环糊精)、明胶和蔗糖,使用磁力搅拌器搅拌3h以上,使吸附包埋剂与酶液形成混合均匀的悬浊液;然后把悬浊液通过离心式喷雾干燥塔喷雾进行,干燥进料时需不停搅拌,以避免吸附包埋剂沉淀,喷雾干燥的操作条件为进风温度180℃,出风温度85℃,干燥后获得粉状的β-1,3-1,4-葡聚糖酶包埋产品。
高效保持β-1,3-1,4-葡聚糖酶酶活的包埋及喷雾干燥方法
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