蔗汁中葡聚糖清除技术和效果研究

2019/20年榨季后期勐捧糖厂采用在初压汁中添加葡聚糖酶的生物技术清除蔗汁中的葡聚糖的试验,葡聚糖酶添加量约8 mg/kg甘蔗(酶活10000 U/mL),结果表明葡聚糖酶能有效清除蔗汁中的葡聚糖,清除率达到89.9%,产品白砂糖中的葡聚糖含量未检出,并且与不加酶的空白试验对比,产糖率提高了0.12个百分点(绝对值),投入产出比达到1∶6。葡聚糖酶是目前糖厂因葡聚糖对制糖生产和产品质量带来诸多不良影响的有效解决方法,并对因葡聚糖造成的糖浆粘度增加使产糖率下降的问题有修复的功效。     

α-葡聚糖酶在甘蔗制糖中的应用研究进展

国外研究表明,α-葡聚糖酶可用于整个制糖生产过程,最佳添加点为提汁车间,α-葡聚糖酶的使用可取得良好的经济效益。国内还未见有相关工业应用研究的报导。本文简要分析葡聚糖对制糖生产的影响,并介绍国内外α-葡聚糖酶研究情况及其在甘蔗制糖生产过程中的应用进展,以期为α-葡聚糖酶的后续深入研究提供一定参考。     

α-葡聚糖酶在制糖工业中的应用

葡聚糖是由肠膜明串珠菌繁殖代谢产生的一种通过糖苷键连接且分子质量很大的聚合物。其对制糖工艺中的澄清、过滤、煮糖等环节有很多不利影响。α-葡聚糖酶可以切断糖苷键从而降低葡聚糖含量,因此在制糖过程中添加α-葡聚糖酶有利于减少糖分损失,改善过滤性能等作用。该文对制糖过程中α-葡聚糖所带来的不利影响进行分析,并对不同类型的α-葡聚糖酶在国内外制糖工业中的应用现状进行归纳和整理,为解决α-葡聚糖在制糖生产过程中所带来的问题提供了参考。     

葡聚糖酶在甘蔗混合汁澄清中的应用

制糖工业中葡聚糖给生产带来严重危害。利用葡聚糖酶降解甘蔗糖厂混合汁中的葡聚糖。首先监测混合汁在自然静置下葡聚糖含量、过滤速度等指标的变化。其次在不同条件(酶剂量、pH、温度及酶解时间)下对葡聚糖酶的降解作用进行研究,得到此葡聚糖酶的最佳降解范围为:酶剂量10～15mg/kg,酶解pH5.0～6.0,酶解温度50～65℃,酶解时间10～15min。在酶解的最佳范围内模拟糖厂实际生产流程进行实验验证,加入10mg/kg葡聚糖酶,清汁中葡聚糖含量降低了61.32%,沉降时间减少了13.46%,简纯度提高了0.65%,而pH、锤度无明显变化。     

葡聚糖对制糖工业的影响及对策(上)

由甘蔗或甜菜带来的肠膜明串珠菌形成的葡聚糖会造成制糖过程处理困难和糖分损失,从而明显地影响糖厂的经济效益.本文主要介绍葡聚糖对制糖工业的负面影响及其在制糖过程中产生的原因、预防措施、测定和去除的方法.     

葡聚糖酶应用于甘蔗混合汁的工艺优化

制糖过程葡聚糖的存在不仅造成蔗糖损失,其高粘性也给生产带来严重的影响。利用响应面法(RSM)对葡聚糖酶降解糖厂混合汁中的葡聚糖进行了工艺优化。基于单因素实验,以葡聚糖酶剂量(mg/kg)、酶解pH、酶解温度(℃)、酶解时间(min)为响应因子,混合汁中葡聚糖含量为响应值,作四因素三水平响应面分析,得到酶解的最优工艺条件。结合糖厂实际生产,提出可供糖厂应用葡聚糖酶降解葡聚糖的参考工艺条件:葡聚糖酶剂量10～15mg/kg蔗汁,反应时间10～15min,反应pH为4.5～5.5(最优为4.90),反应温度为50～60℃(最优为54.3℃)。在此工艺范围内,得到混合汁中的葡聚糖含量为313～354mg/kg·Brix,对应其去除率为74.45%～71.10%。     

毛壳菌来源的α-葡聚糖酶酶学性质分析及制糖生产辅料对其活性影响

为了方便毛壳菌来源的α-葡聚糖酶在制糖生产中的应用,本文研究了该酶的基本酶学性质以及制糖生产中常见辅料对其活性的影响。实验表明:α-葡聚糖酶最适反应条件是60℃,pH 5.5,底物浓度2.0%。酶的活性在此条件下会随着反应时间的延长而衰减,同时,pH值对酶活的影响最明显。在控制反应pH的前提下,辅料H_3PO_4、SO_3~(2-)、Ca~(2+)和聚丙烯酰胺的加入对酶活的影响不大。     

α-葡聚糖酶的酶学性质初步研究

α-葡聚糖酶能够很好地解决制糖工业中的葡聚糖问题,在制糖工艺过程通过添加α-葡聚糖酶去除α-葡聚糖是目前最佳选择。本文初步研究了基因工程菌株GSll5-dex生产的。α-葡聚糖酶的酶学性质。结果显示：该酶的最适反应温度为50℃;最适反应pH为5．0;FeH、Mg2＋和Co2＋对酶有激活作用,Ca2＋、Kr＋、Zn2＋、Na＋、Al3＋的作用不明显,而Cu2＋、Ba2＋、Fe2＋、Sn2＋、Ag＋对酶有抑制作用;30℃以下保存28h酶活损失很小,而40℃保存16h,就已损失60％,在45℃保存30min,就已损失56％,保存温度越高,酶活损失越快;该酶在pH为4～6的范围内较稳定,高浓度蔗糖对该酶起到很好的保护作用,甘油次之,氯化钠基本没有保护作用。     

葡聚糖酶在甘蔗制糖过程的应用试验研究

2013/14年榨季后期及2014/15年榨季前期在生产过程中使用葡聚糖酶进行了生产性试验研究,结果表明葡聚糖酶可有效清除制糖物料中的葡聚糖含量,除去率达到88.89%以上;在2013/14年榨季后期试验期间,废蜜重力纯度从37.89降至37.51,混合产糖率提高0.35个百分点。     

朱黄青霉α-1,6-葡聚糖酶在毕赤酵母中的分泌表达

α-1,6-葡聚糖酶是专一作用于α-1,6糖苷键产生小分子葡聚糖的一类水解酶,广泛的运用于制糖工业和啤酒工业中。采用PCR法扩增朱黄青霉（Penicillium minioluteum）C12114的α-1,6-葡聚糖酶基因,将其插入毕赤酵母表达载体pPIC9K。经SacI酶线性化电击转入毕赤酵母基因组,构建重组酵母GS115/pPIC9K-dex。对构建成功的转化子进行1.5%的甲醇诱导表达,在30℃条件下培养7d时酶活达到最大值,为88.35U/mL。     

α-葡聚糖酶在蔗汁澄清工艺中的应用研究

使用细丽毛壳菌发酵生产的α-葡聚糖酶粗酶液在蔗汁中进行试验,试验结果表明,在混合汁中添加粗酶液,用常规的亚硫酸法工艺进行澄清处理,过滤速度与沉降速度均提高了40%,葡聚糖除去率为20%,清汁混浊度降低60%,色值降低10%。在混合汁、清汁与糖浆中添加粗酶液,葡聚糖含量分别减少20%、15%与5%。葡聚糖酶的加入对蔗糖无影响。     

右旋糖酐酶结构、性质及其应用研究进展

右旋糖酐酶(dextranase)能够专一性地水解右旋糖酐中的α-1,6糖苷键，降低蔗汁的粘度、防止仪器堵塞、增加目标产品的回收率和质量。右旋糖酐酶在降解右旋糖酐的同时生成异麦芽糖、异麦芽三糖等低聚糖，这些低聚糖不被人体消化吸收可直接进入大肠选择性地增殖双歧杆菌等有益菌，有润肠通便、促进矿物质元素吸收、增强免疫力等功效。文章结合国内外相关研究进展，对右旋糖酐酶的结构、右旋糖酐酶生产菌株、右旋糖酐酶酶活及酶学性质改进技术进行综述，发现传统诱变技术和发酵条件的优化可以在一定程度上提高右旋糖酐酶的发酵水平，通过构建基因工程菌，可有效提高右旋糖酐酶的异源表达水平，结合酶固定化技术提高酶在不利条件下的稳定性和回收率，在低聚糖制备及制糖工业中有广泛的应用前景。本文为后期右旋糖酐酶的研究方向提供一定的参考。     

酶解除去蔗汁中的右旋糖酐

右旋糖酐对制糖过程以及糖产品的危害早已在国内外引起高度关注。目前除去蔗汁中存在的右旋糖酐最有效的方法是酶解。在单因素实验基础上,通过响应面法优化,建立回归模型,得到应用右旋糖酐酶催化水解蔗汁中右旋糖酐的最佳反应条件：酶剂量0．05U／mL蔗汁、pH5-3、反应时间15min、反应温度51℃。在该条件下,可将蔗汁中含量为800～900mg／kg°Bx的右旋糖酐完全去除。     

酒精Haze改良法测定蔗汁α-葡聚糖含量

为了快速准确测定糖厂蔗汁中α-葡聚糖含量,对传统的酒精Haze法进行改良。利用淀粉酶与α-葡聚糖酶降解蔗汁中的淀粉与α-葡聚糖,以无淀粉与蔗汁α-葡聚糖的蔗汁作为空白制作α-葡聚糖在蔗汁中的工作曲线,测定样品α-葡聚糖含量。试验结果表明:该方法RSD为2.95%,加标回收率在94.2%～96.7%之间。与传统酒精Haze法测定结果相比准确度有了显著提高。该方法克服了其他检测方法的缺点,简化了实验步骤,加快了实验速度,为糖厂实时检测糖汁中的α-葡聚糖含量提供了新的途径。     

Biochemical characterization of dextranase from Arthrobacter oxydans and its cloning and expression in Escherichia coli

Appreciably elevated levels of dextranase from Arthrobacter oxydans (AODex) isolated from sugar-cane farm soil was resulted from the culture on the Luria-Bertani (LB) medium containing 1%(w/v) soluble starch, glycerol, or dextran. The responsible gene (aodex) was cloned, its nucleotide sequence was determined, and expression of the encoded protein was achieved in Escherichia coli. An open reading frame was composed of 1,863 bp putatively encoding a 68.3 kDa protein. Recombinant A. oxydans dextranase (rAODex) was purified about 16 fold by nickel-nitrilotriacetic acid affinity column chromatography; K _m value for dextran T2000 was 0.85 mg/mL (w/v). AODex treatment of stale sugar cane juice resulted in a yield of square and light-colored sugar crystals.     

棘孢青霉菌发酵产右旋糖酐酶的条件优化

为优化棘孢青霉菌F1001产右旋糖酐酶的发酵条件,以培养基装载量、蛋白胨和右旋糖酐T70添加量为主要影响因素,结合其他发酵条件,在单因素试验的基础上,运用Box-Behnken试验设计原理,探讨培养基装载量、蛋白胨和右旋糖酐T70添加量的最佳组合。结果表明,蛋白胨添加量3 g/L、右旋糖酐T70添加量14 g/L、培养基装载量85 mL/250 mL,右旋糖酐酶活力最高可达到453 U/mL,比优化前提高88%。通过测定发酵过程中酶活力、pH值、蛋白质含量的变化,进一步验证发酵84 h酶活力达到最大,此时蛋白质含量达到最高,pH值达到3.9。     

右旋糖酐酶调控右旋糖酐分子质量条件研究

小分子质量右旋糖酐在医学、化工、食品等领域有广泛的应用,为了得到特定分子质量的右旋糖酐,采用酶解法对大分子质量右旋糖酐的分子质量及分子质量分布进行调控。实验结果表明:在酶解过程,通过控制右旋糖酐酶浓度、底物浓度和反应温度、pH值及时间,可有效调控右旋糖酐的分子质量,且产物均一性较好。较适宜酶解条件:酶浓度为10 U/mL、反应温度为50 ℃、pH值为5.0、底物浓度为30 mg/mL。右旋糖酐酶解前后结构未发生改变,但是其构象从球形链变为柔顺链,右旋糖酐产物分子质量约为5000 u时,在溶液中为较紧凑的球形链构象。酶解法降解右旋糖酐速度快、反应条件温和、能耗低且无污染,在生产特定分子质量的右旋糖酐方面具有良好的应用前景。     

Cloning and characterization of a dextranase gene from Lipomyces starkeyi and its expression in Saccharomyces cerevisiae

A dextranase-encoding cDNA from L. starkeyi KSM22 was isolated and characterized. The 2052 bp cDNA fragment (lsd1) harbouring the dextranase gene exhibited one open reading frame (ORF) composed of 1824 bp flanked by a 41 bp 5'-UTR and a 184 bp 3'-UTR, including a 27 bp poly(A) tail. The lsd1 gene contains no introns. The open reading frame encodes a 608 amino acid polypeptide (LSD1) with a 67.6 kDa predicted molecular mass. There was a 77% deduced amino acid sequence identity between the LSD1 dextranase and the dextranase from Penicillium minioluteum. The primary structure of LSD1 dextranase exhibits distant similarity with the enzymes of the glycosyl hydrolase family 49 that comprises Penicillium dextranase. The optimum pH of LSD1 was 6.0 and the optimum temperature was 37 degrees C. LSD1 dextranase activity was substantially abolished by exposure to 1 mM Hg2+, Ag3+ and Mn2+. LSD1 exhibited high hydrolysing activity towards dextran (100%), soluble starch (22%) and mutan (8%).     

棘孢青霉右旋糖酐酶基因克隆及其在毕赤酵母中的表达

以右旋糖酐酶产生菌棘孢青霉F1001基因组为模板反转录合成右旋糖酐酶的cDNA（dex）,基因全长1 866 bp,根据毕赤酵母密码子偏好性优化dex序列获得优化右旋糖酐酶基因（opt-dex）,分别构建dex-pPICZαA和opt-dex-pPICZαA重组质粒,电击转入毕赤酵母X33中构建重组子。通过蓝色右旋糖酐T-2000平板以及摇瓶发酵筛选获得产右旋糖酐酶的重组酵母菌株。重组酶的酶学性质分析显示,重组酶分子质量65?kDa、最适pH?5.0、最适温度35?℃,专一作用于α-1,6糖苷键。在摇瓶水平上对重组毕赤酵母表达条件进行优化,优化培养条件为培养温度25?℃、初始pH?5.0、每24?h甲醇添加量1%（体积分数）、每24?h山梨醇添加量5?g/L、吐温-80添加量4?g/L、摇瓶装液量50?mL/500?mL锥形瓶,优化后的重组右旋糖酐酶分泌表达酶活力提高到240.74?U/mL。重组酵母X33是一株适合外源表达棘孢青霉右旋糖酐酶基因的工程菌,该重组酶可替代棘孢青霉右旋糖酐酶直接应用于工业生产催化制备右旋糖酐。