专利名称：一种糖化酶的超滤膜固定化方法
技术领域：
本发明属于生物化工酶工程技术领域，特别涉及使用超滤膜将淀粉糖 化酶进行固定化的方法。
背景技术：
固定化酶是20世纪60年代开始发展起来的一项新技术。 1971年，在第一届国际酶工程会议上，正式建议采用"固定化酶" (immobilized enzyme )的名称。
所谓固定化酶，是指在一定空间内呈闭锁状态存在的酶，能连续地进行
反应，反应后的酶，可回收重复使用。
申请号为200410067070.5的中国专利公开了 cc-葡萄糖苷酶固定化方
法，该专利方法以壳聚糖为载体，用三羟曱基磷交联固定cc-葡萄糖苷酶；
申请号为200510136657.1的中国专利公开了高转化率高纯度糖化酶浓缩液
的生产方法；申请号为200610102056.3的中国专利公开了高糖化酶活的菌
种、酶制剂及其制备方法和应用；以上专利技术方法存在的不足之处为
1. 壳聚糖要经过预处理(使壳聚糖脱去乙酰基，获得高脱乙酰度的壳聚 糖)；
2. 所用化学试剂多，易造成环境污染(使用了四羟甲基氯化磷、KOH、 三羟甲基磷和磷酸钾緩沖液)；
3. 没有考察固定化后酶活力的变化；
4. 缺少最终产品与固定化的酶的分离方法。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种糖化酶的超滤膜固定化方法，它
能实现酶的反复利用，并将产物葡萄糖透过超滤膜与糖化酶分离，从而提高 生产能力，降低生产成本。
本发明目的在于利用超滤膜把糖化反应后的糖化酶固定在反应器中，实 现酶的反复利用，而产物葡萄糖透过超滤膜与糖化酶分离。
本发明的原理超滤(UF)技术的过滤粒径约为5 nm -10nm,在0.1 Mpa -0.5Mpa的静压差下，可以截留蛋白质、酶等分子量大于500的大分子及胶 体，形成浓缩液，达到溶液的净化、分离及浓缩目的。
为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案予以实现
本发明一种糖化酶的超滤膜固定化方法，它包括以下步骤
(l)淀粉的液化
首先配淀粉浆所述淀粉浆的组分是淀粉和水组成，其质量分配比为淀 粉:水=20-50 : 70-100;
其次，把淀粉浆的pH值调至为5.0-7.0,加入耐高温a-淀粉酶进行液化， 液化温度100-120°C,液化时间50-80 min，得到液化液； 所述耐高温a -淀粉酶用量为40-80U/g淀粉。
(2) 淀粉的糖化
把所述液化液pH调为2.5-5.5，糖化溫度为45-55"C，然后在调好pH与 温度的液化液中加入淀粉糖化酶，糖化35-50 h,得到葡萄糖；
所述糖化为将液化液中的糊精或低聚糖进一步水解转化为葡萄糖等一 些小分子糖的过程叫做糖化过程。
所述淀粉糖化酶加入量为60-80U/g淀粉(即每克淀粉加入60-80个酶 活力单位"u" 淀粉糖化酶)。
(3) 淀粉的糖化液微滤
选择微滤膜对糖化液进行微滤，所述微滤膜材料为聚砜膜，其孔径是 0.22 jLim。
所述微滤操作压力为0.20-0.30MPa、料液温度为60-80°C时，溶液质量密 度为0.5-1.5 kg丄"的糖化液的渗透通量达100 L m'2h"。 (4)淀粉的糖化液超滤
使用超滤膜将糖化液过滤，糖化酶被超滤膜截留，因葡萄糖分子量小的 多，进入滤液，从而使葡萄糖与糖化酶分离，得到产品葡萄糖。
所述超滤膜为截留分子量为30000 (近似平均孔径4.7nm)的再生纤维 素膜，糖化酶的分子量为54000,因此被超滤膜截留，而葡萄糖分子量小的 多，进入滤液，从而实现产品葡萄糖与糖化酶的分离，得到产品葡萄糖。
本发明与现有技术相比具有的有益效果为
本发明中超滤膜与微滤膜地结合使用，对糖化酶进行了固定化是现有技 术中没有的，它集催化反应、产物分级、分离与浓缩以及酶的回收于一体，
现有技术中不能对糖化酶进行固化，糖化酶在生产中只使用 一次就被扔 掉，糖化酶的价格较高，造成资源浪费，生产成本高，本发明不仅可以较好 地解决传统的淀粉糖生产工艺中存在的不足。而且可以提高淀粉的转化率， 最大程度保证淀粉酶的利用率，缩短生产周期，从而提高生产能力，并且大 大降低生产成本。
具体实施例方式
下面对本发明作进一步的详细说明。
实施例一
本发明以玉米淀粉为原料生产葡萄糖。 (1 )淀粉的液化
把淀粉调成质量分数为25%的粉浆，加入耐高温a-淀粉酶，酶用量 40U/g淀粉，pH值为6.0，液化温度10(TC，液化时间70min,得到液化液。 (2)淀粉的糖化
把液化液pH调为4.5，糖化温度为52°C，糖化时间为48h,糖化酶加 量为60U/g淀粉，得到葡萄糖。
(3) 淀粉的糖化液微滤
糖化以后，糖化液中除了目的产物葡萄糖以外，还存有没有水解的淀粉 及分子量比葡萄糖大的糊精、麦芽糖和麦芽三糖。如果直接进行超滤处理， 超滤膜会在较短时间就产生堵塞现象，影响分离效果。
因此对糖化液先进行微滤处理。微滤膜孔径比超滤膜大，先把没有水解 的、黏度较大的淀粉、糊精截留、分离。滤液中主要为葡萄糖与糖化酶。
选择微滤膜材料为聚砜，膜其孔径是0.22pm，操作压力为0.20MPa、 料液温度为6(TC时对溶液质量密度为1.09kg丄-l的糖化液的渗透通量可达 95.4 L m画2h-l。
(4) 淀粉的糖化液超滤
超滤膜采用截留分子量为30 000 (近似平均孔径4.7nm)的再生纤维素 膜，糖化酶的分子量为54 000, ^皮超滤膜截留，而葡萄糖分子量小的多 (180.16),进入滤液，实现产品葡萄糖与糖化酶的分离。在操作压力为0.25 MPa，料液温度为65'C时对溶液密度为1.06 kg 'L-1的淀粉糖化液的渗透通 量可达到85.2L m-2h-l，酶的固定化率可达95%以上，酶活力可以保持 80%以上，可以继续反复利用，从而大大节约生产成本。
本发明方法也适于其它原料生产的淀粉糖化的生产工艺。
权利要求
1、一种糖化酶的超滤膜固定化方法，它包括以下步骤:(1)淀粉的液化首先配淀粉浆:所述淀粉浆的组分是淀粉和水组成，其质量分配比为淀粉∶水＝20-50∶70-100；其次，把淀粉浆的pH值调至为5.0-7.0，加入耐高温α-淀粉酶进行液化，液化温度100-120℃，液化时间50-80min，得到液化液；所述耐高温α-淀粉酶用量为40-80U/g淀粉；(2)淀粉的糖化把所述液化液pH调为2.5-5.5，糖化温度为45-55℃，然后在调好pH与温度的液化液中加入淀粉糖化酶，糖化35-50h，得到葡萄糖；所述淀粉糖化酶加入量为60-80U/g淀粉；(3)淀粉的糖化液微滤选择微滤膜对糖化液进行微滤，所述微滤膜材料为聚砜膜，其孔径是0.22μm；所述微滤操作压力为0.20-0.30MPa、料液温度为60-80℃时，溶液质量密度为0.5-1.5kg.L-1的糖化液的渗透通量达100L·m-2h-1；(4)淀粉的糖化液超滤使用超滤膜将糖化液过滤，糖化酶被超滤膜截留，因葡萄糖分子量小的多，进入滤液，从而使葡萄糖与糖化酶分离，得到产品葡萄糖。
全文摘要
本发明属于生物化工酶工程技术领域，特别涉及使用超滤膜将淀粉糖化酶进行固定化的方法，它包括淀粉的液化、淀粉的糖化、淀粉的糖化液微滤、淀粉的糖化液超滤几个步骤，利用超滤膜把糖化反应后的糖化酶固定在反应器中，实现酶的反复利用，并将产物葡萄糖透过超滤膜与糖化酶分离。本发明中超滤膜与微滤膜地结合使用，不仅可以较好地解决传统的淀粉糖生产工艺中存在的不足，而且可以提高淀粉的转化率，最大程度保证淀粉酶的利用率，缩短生产周期，从而提高生产能力，且大大降低生产成本。
文档编号C12N11/00GK101381751SQ20081007957
公开日2009年3月11日 申请日期2008年10月17日 优先权日2008年10月17日
发明者桂 张, 赵国群 申请人:河北科技大学