响应面法优化β-半乳糖苷酶法制备低聚半乳糖工艺

本文以乳糖为起始原料,在单因素实验的基础上,结合响应面分析法考察加酶量、反应温度、反应时间、反应pH等因素对低聚半乳糖总产率和低聚半乳四糖产率的影响,优化β-半乳糖苷酶法制备低聚半乳糖工艺。结果表明,β-半乳糖苷酶法制备低聚半乳糖的最佳工艺参数为起始乳糖浓度300 g/L、加酶量8.25 U/g乳糖、反应温度49 ℃、反应时间16 h、反应pH5.6。在此条件下,低聚半乳糖总产率为14.61%,低聚半乳四糖产率为3.31%。该方法针对性提高高聚合度低聚半乳糖的产率,可为低聚半乳糖的功能性应用及特医食品的研发提供参考。     

克雷伯氏菌产β-半乳糖苷酶的异源表达及低聚半乳糖合成工艺优化

β-半乳糖苷酶是低聚半乳糖制备过程中的关键酶。本文克隆生菌株克雷伯氏菌B5582Y的β-半乳糖苷酶基因lacZ,并成功构建大肠杆菌重组质粒pET28a-24。经IPTG诱导表达其酶活力比野生菌株提升近10倍。通过单因素及响应面法考察重组酶对低聚半乳糖合成的影响,得到最佳工艺条件为:加酶量130 U/mL,温度44℃,底物添加量90%,pH 7.0～7.5,反应时间10 h,低聚半乳糖的产率达44%。重组酶表现出较好的转糖苷活性,在低聚半乳糖合成领域具有较大的应用潜力。     

海藻酸钙固定化β-半乳糖苷酶催化合成低聚半乳糖

研究了强化海藻酸钙固定化β-半乳糖苷酶的方法以及固定化酶的性质,并用于制备低聚半乳糖。研究表明,用海藻酸钙包埋、戊二醛进行交联、对β-半乳糖苷酶进行固定,方法简便、酶的活力回收率高。所得固定化酶强度和活力高,对热、pH值耐受范围较游离酶宽,最佳反应温度和pH与游离酶相同,且贮存稳定性好。以乳糖为原料,用海藻酸钙固定化β-半乳糖苷酶催化合成低聚半乳糖,随着时间的延长,低聚半乳糖合成率呈抛物线变化。在温度55℃、pH6.0、乳糖浓度40%、反应时间为30h时,低聚半乳糖的合成率达最大值36.37%。     

低聚半乳糖酶法合成条件的研究

研究了低聚半乳糖(galactooligosaccharides,GOS)的酶法合成条件,利用高效液相色谱方法进行检测,以GOS产率为指标,考察了缓冲溶液类型及浓度、起始乳糖浓度、反应温度、加酶量、pH、反应时间等因素对GOS产率的影响。结果表明,酶法合成GOS的最佳条件为:缓冲溶液选取0.1 mol/L、pH 7.0的Na2HPO4/NaH2PO4,起始乳糖浓度为45%(W/V),反应温度为55℃,加酶量为20 U/g乳糖。在此条件下反应12 h,GOS产率可达44.5%。     

乳酸克鲁维酵母乳糖酶合成低聚半乳糖的研究

低聚半乳糖因其具有优越的生理功能而获得广泛关注。利用乳酸克鲁维酵母来源的β-半乳糖苷酶水解乳糖进行酶法合成低聚半乳糖的研究,应用薄层层析定性、HPLC-ELSD定量技术对低聚半乳糖进行分析,并对其合成条件进行优化。β-半乳糖苷酶水解乳糖合成低聚半乳糖的最佳反应条件为:底物(乳糖)浓度50%、加酶量40 U/g、p H7.5、50℃,以上条件下反应2 h,低聚半乳糖产率为23.4%。     

重组β-半乳糖苷酶的制备及转化条件优化

以前期构建的产Bacilluscirculansβ-半乳糖苷酶重组大肠杆菌E.coli BL21(DE3)/pET-20b-lac为菌种,进行摇瓶发酵诱导培养,培养24 h胞外上清酶活达15 U/mL。利用制备的β-半乳糖苷酶粗酶液进行酶转化实验。优化了酶转化条件,考查了初始pH、反应温度、乳糖质量浓度、加酶量和反应时间等因素对低聚半乳糖产率的影响。确定最优转化条件为:初始pH 6.5、反应温度55℃,起始乳糖质量浓度为700 g/L,加酶量为8 U/mL。在此条件下反应16 h,低聚半乳糖转化率可达57%。     

牛乳中原生低聚半乳糖的酶法合成及响应面优化

主要探讨了利用牛乳中的乳糖直接合成原生低聚半乳糖的可行性,同时低聚半乳糖(GOS)的合成量还能支持到膳食纤维(以低聚半乳糖计≥1.5%)宣称的工艺和配方。进一步,在探索酶法合成低聚半乳糖的过程中,主要通过单因素试验设计和响应面试验设计讨论了β-半乳糖苷酶添加量、牛乳中初始乳糖含量和反应时间对低聚半乳糖的合成量的影响。结果表明,在β-半乳糖苷酶添加量0.09%±0.01%、牛乳中初始乳糖含量6.0%±0.2%、反应时间4.5±0.5 h的条件下, GOS合成量达到2.07%±0.15%。试验结果可有效运用于新型乳品开发。     

Kluyveromyces fragilis β-D-半乳糖苷酶催化合成低聚半乳糖

低聚半乳糖具有促进肠道有益菌增殖、抗龋齿、低能量等特定的生理功能。研究了酶反应条件对脆壁克鲁维酵母(kluyveromyces fragilis)β-D-半乳糖苷酶催化合成低聚半乳糖的影响。以乳糖为底物,k.fragilis β-D-半乳糖苷酶催化合成低聚半乳糖的最适温度为40℃,最适pH值为7.0,反应20h低聚半乳糖的产率达到最大。底物初始浓度影响k.fragilis β-D-半乳糖苷酶催化合成低聚半乳糖的产率,乳糖起始浓度由110mg/mL增加到660mg/mL,低聚半乳糖的含量从43mg/mL增加到207mg/mL。     

β-半乳糖苷酶全细胞催化制备低聚半乳糖工艺优化

β-半乳糖苷酶能以乳糖为底物生产低聚半乳糖。利用前期构建的产β-半乳糖苷酶F441Y重组毕赤酵母为菌种,进行摇瓶发酵并诱导培养。酵母菌体经过离心、洗涤后作为全细胞催化剂用于转化乳糖制备低聚半乳糖。为了提高转化率,首先通过单因素实验,优化了反应的初始p H、温度、乳糖浓度、加酶量和反应时间等因素。在此基础上,采用正交实验进一步优化了反应条件,优化后的最佳条件为:反应初始p H 6.0,反应温度为80℃,乳糖浓度为80%(w/v),加酶量为5 U/m L。在最佳转化条件下,反应24 h,低聚半乳糖的最高转化率为59.9%。与游离酶转化方法相比,该反应体系中的杂蛋白和美拉德反应较少,更有利于低聚半乳糖产品的后续分离。该研究建立的全细胞酶转化方法,具有转化率高、简单易行以及容易操作等优点。     

低聚半乳糖合成研究现状与产业的发展趋势

低聚半乳糖是一种功能性低聚糖,具有卓越的生理功能,作为一种新型的食品营养强化剂,近年来逐渐成为国内外学者研究的热点。根据国内外近二十年的研究资料,本文综述了以乳糖为底物,利用β-半乳糖苷酶合成低聚半乳糖的反应机制;讨论了乳糖底物的初始浓度、反应体系中的水活度、反应温度、反应pH、抑制物(半乳糖、葡萄糖、低聚半乳糖产物)、反应时间等因素对低聚半乳糖产率的具体影响;总结了不同来源的β-半乳糖苷酶的类型、最佳反应条件下低聚半乳糖的产率,工业化低聚半乳糖的生产工艺流程;并对目前市场上销售的商用低聚半乳糖产品及其成分进行了介绍,探讨了目前制约低聚半乳糖产业在我国大规模发展的因素,以期促进我国低聚半乳糖产业的发展。     

β-呋喃果糖苷酶法合成低聚乳果糖工艺优化

目的：确定β-呋喃果糖苷酶合成低聚乳果糖的最佳工艺条件。方法：以蔗糖和乳糖为底物,利用β-呋喃果糖苷酶粗酶液合成低聚乳果糖,通过单因素和Box-Behnken试验,对酶法合成工艺进行响应面分析,得到酶法合成低聚乳果糖的最佳工艺参数。结果：最佳工艺条件为反应时间22.77h、pH7.0、反应温度35.0℃、底物质量浓度20.0g/100mL、底物与酶的体积比1:1,低聚乳果糖含量为22.70%。结论：Box-Behnken结合响应面优化果糖苷酶法合成低聚乳果糖工艺,模型可靠,方法可行。     

固定化乳糖酶水解乳清粉合成低聚半乳糖的研究

以脱盐乳清粉为原料,研究了用固定化乳糖酶水解乳清粉合成GOS的工艺条件。试验结果表明,反应时间、乳清粉浓度、温度、加酶量及pH对GOS的合成均能产生不同程度的影响,其中乳清粉浓度和反应时间影响较大,pH影响较小。通过正交试验优化出的乳糖酶水解乳清粉催化合成GOS的最佳工艺条件为:反应体系的pH5.0、乳清粉浓度50%、乳糖酶用量40U/g、温度55℃、反应时间为36h。在此条件下GOS的合成率为29.78%。     

β-呋喃果糖苷酶合成低聚乳果糖的工艺研究

以蔗糖和乳糖为底物,利用节杆菌β-呋喃果糖苷酶合成低聚乳果糖,通过单因素和正交实验获得酶反应的最佳工艺条件为:酶反应体系的pH为6.5,反应温度37℃,酶用量1500U/g蔗糖,酶反应时间12h,反应体系的固形物含量为40%,蔗糖和乳糖的比例为1:1,该条件下低聚乳果糖的最大转化率为160.83mg/mL.     

产β-D-半乳糖苷酶马克斯克鲁维酵母的分离鉴定及其产酶特性

从藏灵菇中分离筛选到的一株高产β-D-半乳糖苷酶菌株ZX-5,经ITS DNA序列分析,鉴定为马克斯克鲁维酵母。对产酶培养基的最佳碳源和氮源优化结果为半乳糖2.0%,胰蛋白胨1.0%;产酶优化条件:温度30℃,培养基初始pH 6.5,装液量30%,转速100 r/min,接种量2.0%,发酵36 h。粗酶液酶活力为2.60 U/mL;经硫酸铵分级沉淀和DEAE离子交换层析,获得纯化酶的比活力为157.35 U/mg。酶最适反应温度35℃,最适pH 6.0,在20~40℃和pH 5.0~7.0的范围内酶的稳定性较好;Mn2+对酶的活性有促进作用。利用菌株ZX-5β-D-半乳糖苷酶分解乳糖并合成低聚半乳糖(galacto-oligosaccharide,GOS),在35℃、乳糖质量浓度60 g/100 mL、酶浓度1.0 U/mL条件下,乳糖水解率达68.34%(50 h),GOS产率达34.70%(40 h),具有潜在的应用前景。     

酶法合成右旋糖酐的研究

利用肠膜状明串珠菌(Leuconstocmesenteriodes)右旋糖酐蔗糖酶催化蔗糖合成右旋糖酐.分别探讨了不同蔗糖浓度、加酶量、反应温度、pH值和反应时间等因素对蔗糖转化率的影响,从中选取影响较显著的3个因素如蔗糖浓度、反应温度、pH值,采用均匀设计试验方法对酶促反应条件进一步优化,确定酶促反应最佳工艺参数.实验结果表明:酶法合成右旋糖酐的最佳条件为:蔗糖浓度50g/L,加酶量为0.214U,反应温度12℃,pH值为7.5,反应时间为30h,蔗糖转化率约为31%.     

β-半乳糖苷酶催化乳糖合成低聚半乳糖

通过对环状芽孢杆菌B.circulans SK28.003的发酵获得β-半乳糖苷酶酶液,经过浓缩、盐析沉淀和低温冷冻干燥,制备酶粉。利用β-半乳糖苷酶的转糖苷功能催化乳糖合成低聚半乳糖(Galactooligosaccharides,GOS),采用单因素和正交试验优化,通过高效液相色谱法检测,以GOS产率为评价指标,确定最佳合成条件为:乳糖起始质量浓度为50 g/d L,加酶量为6 U/g,反应温度为60℃,p H 7.5。在此条件下反应12 h,GOS产率可达45.5%。     

环氧基载体固定化K.fragilis β-D-半乳糖苷酶催化合成低聚半乳糖

采用悬浮聚合法制备了表面含有活性环氧基的载体,研究了初始酶浓度及反应时间对该载体固定化K.fragilis-β-D-半乳糖苷酶效率的影响,应用环氧基载体固定化酶催化合成低聚半乳糖,探讨影响低聚半乳糖合成量的因素.结果表明:制备的环氧基载体为单一分散、近似球形、粒径约为150～200μm的球体.初始酶浓度为4.0mg/m L,环氧基载体对K.fragilis-β-D-半乳糖苷酶的固定化量达到最大值,为69.8mg/g载体,初始酶浓度为3.0mg/m L时,固定化酶的活力回收率最大,约为70％.固定化的酶量随着固定化的时间增加而增加,固定化10h时酶量达到最大值.固定化K.fragilis-β-D-半乳糖苷酶催化合成低聚半乳糖的最适底物浓度为150g/L,反应4h GOS的产率达到最大,为40g/L.     

响应面法优化低乳糖奶水解工艺

牛奶及乳制品营养丰富,容易消化吸收,人称"白色血液",是最理想的天然食品。近年来我国乳业发展迅速,但与世界平均水平仍存在巨大的差距,制约我国乳业发展的一个重要原因就是乳糖不耐症。利用β-半乳糖苷酶对牛奶进行水解可生成易被人体吸收的葡萄糖、半乳糖及"双歧因子"低聚半乳糖,不仅能解决乳糖不耐症问题,还能增加牛奶的营养价值。本文在单因素初步试验的基础上,以低聚半乳糖合成率为响应指标,通过响应分析法对低乳糖水解工艺进行优化。结果表明,当反应温度为45.3℃、加酶量为2.5mL及反应时间为69.7min时,低聚半乳糖得率达到最大值6.15%。通过乳果糖试剂盒测定水解后低乳糖奶中乳果糖含量,平均含量为158.17mg/L。     

固定化-甘露聚糖酶水解魔芋粉制备葡甘露低聚糖工艺研究

以魔芋精粉为原料,通过研究固定化β-甘露聚糖酶水解魔芋粉制备葡甘露低聚糖工艺条件。结果表明,反应时间、魔芋精粉浓度、反应温度、加酶量及pH等对葡甘露低聚糖的制备都有不同程度的影响,其中魔芋精粉浓度和反应时间影响较大,加酶量和pH影响较小。通过正交实验优化得出的固定化酶水解魔芋精粉制备葡甘露低聚糖的最佳工艺条件为:底物浓度为1.5%、加酶量为80×10~3 U/g、反应时间为6 h、反应温度为75℃,pH值为3.5。葡甘露低聚糖的得率为29.5%。     

植物乳杆菌透性化细胞催化生产低聚半乳糖的工艺优化

以乳糖为底物,利用含β-半乳糖苷酶的植物乳杆菌透性化细胞催化生产低聚半乳糖(GOS).在5L发酵罐上进行了以乳糖为碳源的植物乳杆菌WZ011的厌氧培养,β-半乳糖苷酶产量在发酵14 h时达到最大值5 U/mL.收获的植物乳杆菌菌体用于透性化全细胞催化生产GOS的研究.比较了乙醇、Tween 80、SDS、DMSO、丙酮这五种渗透剂对胞内β-半乳糖苷酶酶活的影响.结果表明以40％乙醇作为渗透剂处理最为有效,β-半乳糖苷酶胞内酶活可达500 U/g(细胞干重DCW).进一步对40％乙醇渗透处理后整细胞催化生产GOS的工艺条件进行了研究,结果表明乳糖浓度、初始pH、温度和反应时间对GOS合成均有显著影响.在乳糖质量浓度为400g/L,初始pH为7.0,温度50℃及反应进行10h的条件下,GOS产量达到最大值32％(质量分数).