专利名称：分子筛固定化葡萄糖淀粉酶及其制备方法
技术领域：
本发明是一种关于固定化葡萄糖淀粉酶的新载体——大孔分子筛及分子筛固定化葡萄糖淀粉酶制备方法。
以淀粉为原料生产的淀粉糖主要应用于食品工业、医药及化学工业等，1980年，美国的淀粉糖耗用量己达85亿磅。国内外对固定化葡萄糖淀粉酶的研究很多。国外已有中试和大规模生产的报道。Weetall等人，以胺烷基硅胶珠床为载体制备的固定化酶柱，在38℃连续运转了70天，以每天200～500Kg的流速供给30％的糊精溶液，生成DE值为92～93的糖浆。Tate和Lyle公司，以骨炭作为载体，采用丙酮沉淀，戊二醛交联的方式制备固定化葡萄糖淀粉酶，已应用于美国玉米加工厂中。中国科学院微生物研究所利用DEAE-交联葡萄糖凝胶来固定化葡萄糖淀粉酶，将30％的淀粉液化液糖化为DE值95的糖浆，可反复使用十次。黎高翔等人利用对胺基苯硫酰胺乙基纤维素重氮化偶联葡萄糖淀粉酶，在55℃装柱反应连续糖化，在218小时内可得DE值为93.9的糖液。赵尊等研究了氨基化处理的沸石固定化葡萄糖淀粉酶，装柱后45℃反应，计算得到半衰期为38天。但这些研究或由于制备工艺复杂，固定化成本太高，或不适于连续生产，使其工业化受到一定程度的限制。
本发明的目的是研究出一种操作方便，能反复使用，制备方法简单，价格低，效率高的分子筛固定化葡萄糖淀粉酶及其制备方法。
本发明的固定化葡萄糖淀粉酶以成型的分子筛为载体，其孔径范围在1-20nm之间，加入Al2O3为粘结剂。制备时采用物理吸附的方法将50-120mg/g葡萄糖淀粉酶吸附于载体上，然后以戊二醛作为交联剂，通过形成Schiff碱的方式将吸附的酶交联成网状，从而有效的避免了酶的解吸和流失，提高了固定化葡萄糖淀粉酶的稳定性。
本发明的分子筛固定化葡萄糖淀粉酶的制备方法以大孔分子筛为载体，其孔径范围在1-20nm之间。分子筛载体中加入5～30％的Al2O3粘结剂，混捏挤条，室温干燥后，500～600℃焙烧。根据实际使用情况，在成型过程中可将载体制成不同大小和形状，如颗粒，球形，片状和蜂窝状等。然后将上述分子筛载体装入反应柱，4-35℃下，用计量泵循环通入含有3000～20000μ/ml的葡萄糖淀粉酶溶液吸附5～30小时。载体对酶的吸附量，可以通过调节酶溶液的浓度来控制，酶溶液浓度越高，吸附量越大。将吸附好酶的载体以少量水洗后，以0.5～5％(wt％)的戊二醛溶液在pH4-7，温度4-35℃下交联5-36小时，即可。本发明的分子筛固定化葡萄糖淀酶使用一段时间后，活力会下降，将活力下降后的固定化葡萄糖淀粉酶在500-600℃焙烧，以上述同样的方法吸附和交联，则可继续使用。
本发明的分子筛固定化葡萄糖淀粉酶的分子筛载体以含大中孔的USY，DAY和β-沸石为较好，更好的吸附交联条件是23-30℃下吸附同样含量的葡萄糖淀粉酶溶液10-24小时，然后在该温度下，pH＝5-7条件下交联5-24小时即可。
由于单次交联较难达到较高的交联度，本发明采用了多次吸附酶，多次戊二醛交联的方法，即吸附酶→戊二醛交联→再吸附酶→再戊二醛交联，如此重复2～6次，可获得更为稳定的分子筛固定化葡萄糖淀粉酶。
本发明制得的分子筛为载体的固定化葡萄糖淀粉酶，经一段时间使用，活力下降后，可以原位重新进行酶的吸附和戊二醛交联。重新补充酶后的固定化葡萄糖淀粉酶可基本恢复原来的活力和使用寿命，这避免了固定化酶活力下降后，需对固定化酶重新进行更换，可节省更换新的固定化酶和操作所需的费用。
本发明所采用的载体可多次重复使用，失活后的固定化酶，烘干后，经500-600℃的高温焙烧，吸附的酶和有机杂质可全部烧掉。活化后的载体，重新制备固定化酶后，可达到原来的活力和使用寿命。由于载体可多次重复使用，从而降低了固定化葡萄糖淀粉酶的成本。
本发明所采用的载体，成型容易，固定化酶颗粒不变形，不粘结，具有刚性。固定化酶的制备方法简单，制备条件温和，基本可于室温下操作。采用多次吸附和多次交联的固定化技术，制得的固定化酶活力高，寿命长。使用分子筛固定化葡萄糖淀粉酶，同直接使用液体酶相比，反应器的体积可以缩小50倍以上，物料停留时间短，从而可以大大缩小厂房的面积，提高工业生产的效率。
实施例1将USY加入20％的Al2O3粘结剂，混捏挤条，挤条后室温干燥，550℃焙烧，破碎过筛至40-60目。将2.0g USY的载体装入直径5mm的玻璃管中，用蠕动泵循环打入含5000μ/ml的酶溶液，25℃吸附24小时，然后在pH6.0，25℃下用1％的戊二醛交联12小时。重复上述操作一次。用蒸馏水洗涤后，45℃下，用蠕动泵以30ml/h的流速供给10％的淀粉液化液，持续20天可产生DE值95以上的糖化液。30天后DE值仍可达91。实施例2载体制备同实施例1。将1.5gDAY的载体装柱，用微计量泵循环打入含10000μ/ml的酶溶液，20℃下吸附16小时，然后在pH5.0，20℃下用2.5％的戊二醛交联8小时。重复上述操作两次，用蒸馏水洗涤后，45℃下，用微计量泵以45ml/h的流速供给25％的淀粉液化液，初活力为4400μ/ml，16天后，活力为2300μ/ml。
权利要求
1.一种以分子筛为载体的分子筛固定化葡萄糖淀粉酶，由分子筛、粘结剂Al2O3、葡萄糖淀粉酶组成。其特征在于将挤条成型后孔径在1-20nm范围之间的分子筛载体吸附有50-120mg/g葡萄糖淀粉酶，并由戊二醛交联制成。
2.一种以分子筛为载体的固定化葡萄糖淀粉酶的制备方法，其特征在于(1)分子筛孔径范围为1-20nm；(2)分子筛载体中加入5-30％的Al2O3粘结剂，混捏挤条，室温干燥，焙烧，制成所需颗粒大小；(3)将上述载体装柱，4-35℃下通入含有3000-20000μ/ml的葡萄糖淀粉酶溶液吸附5-30小时，用0.5-5％的戊二醛溶液在pH4-7条件下交联5-36小时即可；(4)将多次使用失活的固定化葡萄糖淀粉酶经500-600℃焙烧，吸附，交联可继续使用。
3.根据权利要求2所述的分子筛固定化葡萄糖淀粉酶的制备方法，其特征在于(1)分子筛以USY，DAY，和β-沸石为较好；(2)葡萄糖淀粉酶在20-30℃下吸附10-24小时，用戊二醛在pH5-7条件下交联5-24小时即可；(3)将制备过程中所述吸附，交联过程重复2-6次，效果更好。
全文摘要
一种以分子筛为载体的固定化葡萄糖淀粉酶及其制备方法。现有的固定化葡萄糖淀粉酶制备工艺复杂，技术成本高。本发明以大孔分子筛作为载体，采用多次吸附酶并多次戊二醛交联的方法，制备的固定化葡萄淀粉酶装柱后，45℃下，供给10％的玉米淀粉液化液，持续20天可生成DE值95以上的糖化液，30天后，DE值仍可达91。本发明所用载体成型容易，固定化酶制备工艺简单，条件温和，适用于填充床反应器。
文档编号C12N11/14GK1127298SQ9511179
公开日1996年7月24日 申请日期1995年10月5日 优先权日1995年10月5日
发明者李全芝, 于家波, 陈海鹰, 胡仁其, 夏春镗 申请人:复旦大学