大麦β-淀粉酶在枯草芽孢杆菌中异源表达

该研究拟采用枯草芽孢杆菌异源表达大麦来源β-淀粉酶。选择枯草芽孢杆菌WB800作为宿主,采用同源重组的方法构建表达载体p P4 3NMK-amy B,获得重组枯草芽孢杆菌WB-amy B。重组枯草芽孢杆菌在摇瓶发酵条件下酶活最高可达386 U/m L,纯化后测得其比酶活为613 U/mg。重组酶的最适温度为55℃,最适p H值为5. 0。重组β-淀粉酶水解产麦芽糖能力与大麦β-淀粉酶相当,与普鲁兰酶联用时麦芽糖最大转化率可达81. 8%。重组枯草芽孢杆菌摇瓶发酵水平产酶量高于类似文献报道,重组β-淀粉酶的酶学性质与大麦β-淀粉酶相比几乎相同,完全可以替代大麦β-淀粉酶在工业上的应用。     

碳源对枯草芽孢杆菌产α-淀粉酶的影响

研究可溶性淀粉、蔗糖、葡萄糖3种主要碳源对枯草芽孢杆菌产α-淀粉酶活力、细菌浊度及其发酵培养过程中培养基pH值变化的影响.结果表明,枯草芽孢杆菌在摇床发酵试验中,当发酵时间超过54 h酶活力基本达到最高且保持不变.以可溶性淀粉为碳源时最佳,枯草芽孢杆菌产α-淀粉酶酶活力最高为(114.5±2.3) U/mL,细胞浊度为2.342±0.023;其次是葡萄糖和蔗糖,最高酶活分别为(75.6±2.1),(72.2±1.2) U/mL,细胞浊度分别为2.515±0.031,2.421±0.044.可见枯草芽孢杆菌产生α-淀粉酶受淀粉的诱导,受蔗糖及葡萄糖的阻扼作用.     

橡子粉酶法制备低聚异麦芽糖的工艺研究

对橡子粉酶法制备低聚异麦芽糖的工艺过程进行优化,以期提高低聚异麦芽糖中异麦芽糖、潘糖和异麦芽三糖的含量。采用Box-Benhnken响应面法,优化以耐高温α-淀粉酶液化橡子粉的工艺条件。最佳的液化工艺条件为:以DE值13%为最佳液化指标,液化时间31 min、液化温度95℃、液化p H6.6、酶添加量13 U/g,结合生产实际最佳条件下的DE值为12.91%;继而采用正交实验,优化以普鲁兰酶、β-淀粉酶糖化橡子粉液化液的工艺条件,得到最佳的糖化工艺条件为:普鲁兰酶添加量25 U/g、β-淀粉酶添加量130 U/g、温度60℃、时间10 h,在此最佳工艺条件下糖化转苷后的(IG2+P+IG3)含量为36.11%±0.17%;转苷工艺过程的α-葡萄糖转苷酶最佳添加量为1.5 U/g,最佳条件下异麦芽糖、潘糖、异麦芽三糖含量之和为36.27%±0.18%。     

麦芽寡糖醇高效制备新方法的研究

麦芽寡糖醇是近年来发现的现代食品工业中重要的糖醇,其中由麦芽三糖衍生而得的麦芽三糖醇的含量决定了其质量与用途。以玉米淀粉为原料,首先研究耐高温α-淀粉酶对淀粉的液化作用,制得特定液化度的淀粉液化液;然后探究普鲁兰酶、β-淀粉酶和中温α-淀粉酶在淀粉糖化阶段的作用,获得高麦芽三糖含量的低聚麦芽寡糖。由此通过加氢反应制得高麦芽三糖醇含量的低聚麦芽寡糖醇。淀粉液化与糖化的最佳条件是:以25%(w/v)淀粉乳开始,控制淀粉液化后的DE值为20,分别按8、100、16 U/g的添加量同步加入普鲁兰酶、β-淀粉酶和中温α-淀粉酶,在pH5.5、55℃下糖化10 h。所得糖液经加氢制得的糖醇中麦芽三糖醇占42.18%、麦芽糖醇占48.51%,总低聚糖醇转化率达到98.76%。研究结果可指导高品质麦芽寡糖醇及其相关产品的高效制造。     

麦芽糖α-淀粉酶基因在枯草芽孢杆菌中的分泌表达

采用重叠PCR方法在麦芽糖α-淀粉酶编码基因5’端添加地衣芽孢杆菌α-淀粉酶基因信号肽编码区,获得重组基因BlMa。重组基因与芽孢杆菌表达载体pHY-P43连接后直接转化枯草芽孢杆菌,获得重组质粒pHY-P43-BlMa。枯草芽孢杆菌淀粉酶基因缺陷株1A717被用作BlMa基因表达宿主菌,重组菌命名为Bacillus subtilis/pHY-P43-BlMa。酶活检测和SDS-PAGE电泳均显示,B.subtilis/pHY-P43-BlMa表达的重组麦芽糖淀粉酶(BlMa)全部分泌到培养液中。HPLC检测表明,BlMa催化可溶性淀粉水解产物主要为麦芽糖。对B.subtilis/pHY-P43-BlMa摇瓶发酵条件进行优化。获得优化发酵培养基配方:10%玉米淀粉,2.5%药媒,0.3%(NH4)2SO4,0.03%CaCl2,0.1%NaH2PO4,在优化条件下重组菌发酵酶活为5.9 U/mL。     

液化工艺对甘薯渣制备低聚异麦芽糖含量的影响

以甘薯渣为原料,低聚异麦芽糖含量为指标,结合耐高温α-淀粉酶的酶解特性通过单因素试验和多重比较分析确定了最佳液化DE值和DE值在整个工艺的影响,再通过正交设计并应用SPSS软件对其数据分析对液化工艺进行优化。结果表明:以甘薯渣淀粉为原料制备低聚异麦芽糖时,最佳液化DE值为17,液化时底物浓度为15%、加酶量为0.15%、时间为2 h。     

酶法制备马铃薯高麦芽糖浆的研究

目的:以马铃薯淀粉为原料,利用酶制剂进行高麦芽糖浆的制备。方法:采用正交实验法和均匀实验法。选用耐高温α-淀粉酶、β-淀粉酶和普鲁兰酶分别对马铃薯淀粉进行液化和糖化。结果:得到的液化最佳工艺条件为:淀粉浆质量分数40%,pH值6.3,耐高温α-淀粉酶用量106U/g淀粉,液化温度94℃,液化时间10min;糖化的最佳工艺条件为:液化液pH值5.3,β-淀粉酶用量70.81DP°/g淀粉,普鲁兰酶用量0.808PUN/g淀粉,糖化时间48h,糖化温度50℃;所得糖化液中其麦芽糖含量达68.29%。结论:以马铃薯为原料制备的高麦芽糖浆产品达到标准要求,该试验结果为马铃薯高麦芽糖浆的工业生产提供了理论依据,也为下一步对马铃薯淀粉糖化液的精制奠定了理论基础。     

快速酶法制备低聚异麦芽糖工艺建立与优化

对多酶协同制备低聚异麦芽糖(IMOs)生产工艺进行研究,建立了以玉米淀粉为底物,使用耐高温α-淀粉酶进行液化,以α-葡萄糖苷酶、普鲁兰酶和β-淀粉酶同时糖化转苷制备IMOs的基本工艺。通过优化液化程度、糖化转苷过程作用温度和p H、糖化阶段α-葡萄糖转苷酶、普鲁兰酶和β-淀粉酶的添加量,形成了快速酶法制备低聚异麦芽糖的工艺。最优工艺如下:以25%(w/v)玉米淀粉为底物,液化还原糖含量(DE值)为20~30,糖化转苷温度为55℃,p H6.0,α-葡萄糖苷酶添加量为500~1000 U/g、普鲁兰酶添加量为0.9 U/g、β-淀粉酶添加量为500 U/g。结果表明:反应15 h可得到异麦芽二糖、异麦芽三糖和潘糖之和为49.09%的低聚异麦芽糖浆。本研究所建新工艺可以淀粉为原料快速高效制备IMOs,其有效组分明显高于现有生产工艺,制备周期也较现有生产工艺缩短70%以上,研究结果对现有IMOs生产技术的提升具有指导意义。     

枯草芽胞杆菌与酵母菌混合发酵奶牛精饲料的研究

对混菌发酵奶牛精饲料的发酵条件进行了研究。采用枯草芽孢杆菌与酵母菌混合发酵的方法,研究菌种比例、麸皮含量、水分、腐植酸钠添加量对发酵产物中淀粉酶和中性蛋白酶含量的影响。结果表明:奶牛精饲料的最佳发酵条件为:枯草芽孢杆菌与酵母菌的接种比例为3∶7,麸皮添加量为5%,水分为65%,腐植酸钠在种子液中的添加量为2%,在发酵底物中的添加量为2%。在此条件下发酵奶牛精饲料,测得产品中中性蛋白酶含量为1 476.00U/g,淀粉酶含量为6 339.24U/g,与未发酵精饲料相比,中性蛋白酶含量是未发酵精料的3倍,淀粉酶含量是未发酵精料的1.52倍。     

利用枯草芽孢杆菌生产中温淀粉酶发酵条件的优化研究

为了进一步研究枯草芽孢杆菌发酵产中温淀粉酶的工艺条件,在前期经过菌种筛选及诱变育种得到一株高产中温淀粉酶的枯草芽孢杆菌,并通过摇瓶发酵实验初步确定了在影响该菌株发酵产酶的主要营养因素及环境条件的基础上,以枯草芽孢杆菌为发酵菌,通过三因素三水平正交实验法对枯草芽孢杆菌的5L发酵罐发酵产酶条件进行优化。实验结果表明:枯草芽孢杆菌产中温淀粉酶的最优发酵条件为:接种量10%、初始发酵pH值为6、玉米粉与豆饼粉之比为3.5∶1、培养温度37℃,接种种龄20h、转速为450r/min、通风量为1vvm和发酵时间65h。经过三批发酵实验验证,最优条件下中温淀粉酶最高酶活达到6907U/mL。     

甘薯渣残留淀粉制备低聚异麦芽糖工艺的研究

以甘薯淀粉生产副产物薯渣为原料,通过液化、糖化、转苷等工序将薯渣中残留淀粉转化为低聚异麦芽糖(IMO)。研究结果显示,液化DE值控制为20%左右有利于液化工艺控制及后续糖化、转苷反应;β-淀粉酶的添加可加快转苷反应进程且有利于提高IMO得率;糖化、转苷同时进行对IMO得率没有影响,且有利于缩短反应时间;转苷酶的添加量对IMO的最终得率和成分组成影响显著。添加300 U/gβ-淀粉酶和30 U/gα-葡萄糖转苷酶,60℃糖化转苷反应2 h左右,糖浆中IMO含量可达最高值。以新鲜薯渣为原料生产IMO时,在得率相同的条件下可减少一半的β-淀粉酶添加量。     

响应面法优化木薯淀粉制备低聚异麦芽糖工艺

在单因素试验的基础上,选取真菌α-淀粉酶酶量、β-淀粉酶酶量、普鲁兰酶酶量、糖化转苷温度、糖化转苷pH、α-转移葡萄糖苷酶酶量6个因素为自变量,异麦芽糖、潘糖以及异麦芽三糖之和为响应值,采用响应面法优化木薯淀粉制备低聚异麦芽糖工艺中的糖化和转苷工艺.利用Design Expert软件进行模型预测以及响应面分析.优化后工艺:温度为41.9℃,pH 5.45,α-淀粉酶酶量为30.60 U/g(淀粉)、β-淀粉酶酶量为1.04U/g(淀粉)、普鲁兰酶酶量为1.10 U/g(淀粉)和α-转移葡萄糖苷酶酶量为0.48 U/g(淀粉).经试验验证,在此工艺条件下异麦芽糖、潘糖以及异麦芽三糖总和为0.417 2 g/g(淀粉),与预测值的相对误差为0.48％.     

产淀粉酶芽孢杆菌的分离和鉴定

从土壤中分离筛选出产淀粉酶的菌株,经淀粉培养基初筛后,采用DNS法对发酵提取的粗酶液进行总酶活和α-淀粉酶活力的测定,通过形态观察和生理生化反应对筛出的菌株进行鉴定。结果表明:分离到4株产淀粉酶芽孢杆菌,测得其透明圈直径与菌落直径比值在1.7~3.5之间,其中有2株菌株产淀粉酶能力较高,总酶活达到19.760 U/mL和15.432 U/mL;4株芽孢杆菌所产α-淀粉酶酶活在6.4 U/mL~10.4 U/mL之间。经鉴定,1株为枯草芽孢杆菌,3株为蜡样芽孢杆菌,枯草芽孢杆菌的产淀粉酶能力优于蜡样芽孢杆菌。     

响应面法优化酶解工艺在甘薯压差膨化工艺中的应用

采用中温α-淀粉酶酶解甘薯片中的甘薯淀粉以降低甘薯淀粉含量。应用响应面法优化酶解条件,并将获得的最佳酶解条件应用于甘薯压差膨化工艺中,目的在于获得一种效果较好的甘薯压差膨化工艺。响应面法优化中温α-淀粉酶酶解甘薯片中淀粉的最佳酶解条件是:料液比1∶4,pH为6.3,酶解温度66℃,酶解时间60min,酶添加量为0.95%;甘薯压差膨化的工艺条件是:压力差0.4MPa,切片厚度为2~3mm,膨化温度100℃,停滞时间10min,抽空温度90~95℃,抽空时间2h。在此条件下获得的甘薯脆片其品质高于未经酶解的甘薯脆片。     

酶作用条件对抗性淀粉形成的影响

本文研究了耐高温α-淀粉酶和普鲁兰酶对小麦抗性淀粉形成的影响。研究结果表明：酶作用的适宜条件是α-淀粉酶2U/g干淀粉、酶解时间20min、酶解温度85℃,普鲁兰酶4U/g干淀粉、酶解温度55℃、酶解时间4.5h,测得淀粉分子平均聚合度为77,抗性淀粉得率为16.0%,其中耐高温α-淀粉酶加量对抗性淀粉的得率影响最大。     

中温α-淀粉酶基因在枯草芽孢杆菌中的高效表达及其发酵条件优化

以枯草芽孢杆菌为表达系统,以中温α-淀粉酶为目标蛋白,研究了启动子和信号肽对外源蛋白表达分泌的影响。分别选取了4种启动子以及8种信号肽来进行筛选,结果表明,启动子PApr E的强度最高,信号肽SPnpr E的分泌效率最好。针对重组菌株1A751Q31进行系统的发酵优化,在72 h发酵液中α-淀粉酶酶活达到380U/m L。在7.5 L发酵罐中进行放大实验,发酵液中α-淀粉酶酶活最高达到853 U/m L。以上研究表明,α-淀粉酶适合在枯草芽孢杆菌中进行表达,同时表明枯草芽孢杆菌是良好的异源蛋白表达系统。     

响应面法优化甘薯淀粉酶解条件的研究

在加酶量、作用时间、反应温度及pH四个单因素试验的基础上,运用响应面分析法,以甘薯汁中还原糖量为评价指标,对耐高温α-淀粉酶酶解甘薯汁中淀粉的最佳工艺进行了研究,并利用统计学方法建立了耐高温α-淀粉酶酶解甘薯汁中淀粉的二次多项数学模型.结果表明,最佳酶解条件为:加酶量55 U/mL;作用时间80 min;反应温度90℃.在最佳酶解条件下,甘薯汁中还原糖量达3.706 g/100mL,淀粉的酶解率为75.33%.水解后的甘薯汁过滤制得的饮料,无需添加稳定剂,即可达到饮料稳定性的理想效果,在饮料保存期内无沉淀产生.     

中温α-淀粉酶处理提高甘薯回生抗性淀粉制备率

以甘薯淀粉为原料,以抗性淀粉制备产率为考察指标,研究中温α–淀粉酶处理对RS3型抗性淀粉制备产率影响。结果表明,中温α–淀粉酶处理制备甘薯回生抗性淀粉最佳工艺条件为:淀粉乳10%,中温α–淀粉酶添加量为0.02 U/mL,酶解温度80℃,酶解时间15 min,淀粉乳pH7.0;在最佳条件下制备甘薯回生抗性淀粉产率达25.45%,比对照组提高1.68倍。     

超声波-酶法制备小麦RS3型抗性淀粉工艺参数的优化

以小麦淀粉为原料,抗性淀粉得率为指标,采用超声波-酶法制备小麦RS3型抗性淀粉,在优化的超声波作用条件(淀粉乳浓度15%,超声波功率225W,超声温度50℃,超声作用时间50min)基础上,通过单因素及正交试验确定最佳的酶解工艺:耐高温α-淀粉酶添加量1U/g干淀粉,耐高温α-淀粉酶作用时间20 min,普鲁兰酶添加量10 U/g干淀粉,普鲁兰酶酶解温度50℃,酶解时间7 h。经反复验证,超声波-酶法制备小麦RS3型抗性淀粉得率为13.155%。     

紫甘薯红酒酿造工艺优化及成分分析

目的：以冀紫薯1号为原料,采用酶解淀粉与酵母菌酒精发酵相结合,制得感官色泽酷似红葡萄酒的紫甘薯红酒。方法：通过正交试验优化淀粉液化、糖化和发酵的工艺条件,气相色谱-质谱联用技术分析检测紫甘薯红酒的香气成分,高效液相色谱技术分析检测氨基酸和有机酸含量。结果：当料液比为1∶3（m/V）,淀粉酶添加量3 U/g,92 ℃液化60 min,再加入糖化酶300 U/g,控制50 ℃、pH 4.5、糖化60 min,淀粉水解率达92%。在紫甘薯汁中接入2×106 个/mL安琪活性干酵母菌,于23 ℃、pH 4.0,发酵7 d,酒精体积分数12.4%。紫甘薯红酒中含有46 种香气物质、17 种氨基酸和9 种有机酸,花色苷含量为145 mg/L。结论：冀紫薯1号所酿造的紫甘薯红酒风味独特、营养物质齐全,具有开发价值。