α-葡聚糖酶制糖工業論文

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1α-葡聚糖酶的研究

1．1組成型α-葡聚糖酶工程菌的構建及表達研究

梁達奉等克隆了朱黃青霉（PenicilliumminioluteumHI-4）的α-葡聚糖酶基因dex，構建組成型表達載體pGAPZαA-dex；還以畢赤酵母KM71H為受體菌，構建了組成型表達α-葡聚糖酶的畢赤酵母工程菌KM71H／pGAPZαA-dex。他們的研究結果顯示，搖瓶發酵120h，α-葡聚糖酶酶活達到60．4U／mL。且該菌種培養方法簡單，遺傳特性穩定，在發酵過程中無需誘導，避免了甲醇的使用，這不但提高了安全性，還降低了成本，為大規模工業生產α-葡聚糖酶打下基礎。

1．2酶學性質及其穩定性研究

黎志德等研究了KM71H／pGAPZαA-dex所產α-葡聚糖酶的酶學性質。結果表明，α-葡聚糖酶的最適反應溫度為50℃，最適反應pH值為5．0；酶的儲存穩定性較好，pH值在4．5～5．0時α-葡聚糖酶較穩定，4℃保存，半衰期約為35d。他們發現：采用葡萄糖作保護劑可以最大限度減少酶活損失，以蔗糖作為保護劑時，在室溫下酶活基本沒有損失；α-葡聚糖酶在pH值5．5時，溫度4～25℃保存150h，相對酶活仍有90％以上；但是當貯存溫度超過30℃，酶活在較短時間明顯下降，且溫度越高，酶活下降速度越快；α-葡聚糖酶在pH值4～6，4℃下保存一周，相對酶活仍有80％以上；α-葡聚糖酶液中添加甘油濃度達到30％時，室溫下保存56d，相對酶活仍有80％以上。

1．3分離純化研究

黎志德等研究了α-葡聚糖酶在PEG-（NH4）2SO4雙水相體系中的分配行為，并從中尋找該雙水相體系中分離純化的最佳工藝條件。他們以兩相比、酶活、蛋白濃度、比活力以及萃取率為參數進行比較，探討使用不同分子量的PEG、不同的PEG濃度以及不同（NH4）2SO4濃度下對酶分配行為的影響。發現，α-葡聚糖酶在質量分數13％的PEG4000以及13％的（NH4）2SO4雙水相系統中，可以獲得較高的比活力（2364．97U／mg）以及萃取率（99．94％）。

1．4制糖生產中添加α-葡聚糖酶的工藝條件研究

岑成福等通過響應曲面法優化建立回歸模型，得到α-葡聚糖酶催化水解蔗汁中α-葡聚糖的最佳反應條件：酶劑量0．05U／mL蔗汁、pH值5．3、反應時間15min、反應溫度51℃。在該條件下使用α-葡聚糖酶可將蔗汁中含量為800～900ppm的α-葡聚糖完全去除。

2α-葡聚糖酶在制糖工業的應用研究

2．1在甘蔗制糖工業的應用

在廣東某糖廠壓榨車間，蟻細苗等添加α-葡聚糖酶后測定蔗汁及糖漿中α-葡聚糖的含量，發現加酶后中和汁中α-葡聚糖減少約78．9％，粗糖漿中α-葡聚糖減少約64．4％。在廣西某糖廠的加酶試驗結果表明，混合汁中α-葡聚糖減少約70．2％，中和汁中α-葡聚糖減少54．0％。抽查加酶前后每天兩個編號白砂糖樣品，發現加酶后白砂糖中α-葡聚糖的清除率達到95％，說明加入α-葡聚糖酶能有效清除白砂糖中的α-葡聚糖，提高糖產品品質。

2．2在原糖煉糖工業過程的應用馬步等

在原糖煉糖企業的研究中發現，在煮糖過程加入α-葡聚糖酶有利于糖漿過濾。加酶后壓濾機的平均處理時間延長了5．3％，說明過濾流量降至需要卸泥的時間延長了，而且每臺機器的處理量也增大了，日總處理量增加了7．6％。這可能是因為加酶后大部分α-葡聚糖在溶糖箱被降解，稀汁黏度下降，令過濾更加順暢；也可能是因為α-葡聚糖被降解后改變了濾泥的結構，令濾層阻力減少，增加了壓濾機處理量。在煮糖過程加入α-葡聚糖酶有利于煮煉收回。本實驗所在精煉糖廠采用了七系煮糖法（煮糖罐編號分別為R1、R2、R3、R4、A、B、C。原糖溶解澄清后進入R1煮糖罐，罐里的糖漿稱為R1糖漿，煮出來的糖膏稱為R1糖膏，分蜜后得出的糖為R1糖，蜜為R1蜜，R1蜜用作R2的糖漿，如此類推）。結果顯示，加酶后R1糖漿的簡純度較加酶前上升了0．08％，這可能是因為原糖糖漿中的α-葡聚糖被降解后，原糖糖漿黏度下降，部分含雜質的膠體體系被破壞，從而令過濾和脫色過程中清凈效率提高，使R1糖漿簡純度提高。R3、R4、A、B和C糖漿的簡純度均比加酶前下降，且A、B和C糖漿的下降幅度較大，這可能是由于前面兩系煮糖的結晶率提高，高純度物料前移，加酶后糖漿的α-葡聚糖含量明顯降低，從而降低了物料的粘度，加速了蔗糖的結晶速率，令糖漿的純度降低，從而提高了煮煉收回。理論上，α-葡聚糖的存在增加糖漿的粘度，影響蔗糖吸收、結晶速度，延長煮糖時間，α-葡聚糖的除去可縮短煮糖時間。試驗結果表明，加酶后R1、R2糖漿純度提高，R1、R2糖的煮糖時間縮短，R3糖漿以后的煮糖時間也有相同規律，說明加入α-葡聚糖酶還有利于縮短煮糖時間。

3展望

α-葡聚糖酶在糖廠的應用結果表明，α-葡聚糖酶能有效降解蔗汁（或原糖糖漿）中的α-葡聚糖，提高清凈效果，提高過濾效率，提高加熱與蒸發過程的傳熱效率，增強煮糖物料循環流動性，改善分蜜效果，降低廢蜜重力純度，提高煮煉收回；使用α-葡聚糖酶后，白砂糖中α-葡聚糖含量降至無法檢出，質量和適用性顯著提高。目前，解決α-葡聚糖危害的最佳方法是利用α-葡聚糖酶在制糖工藝過程直接去除α-葡聚糖。該方法不僅效果好，而且安全環保，但是其不足在于酶活性不高，且生產成本較高。基因工程技術和蛋白質定向進化技術將在提高α-葡聚糖酶酶活、提高熱穩定性、增強底物特異性等方面發揮重要作用，成為今后的研究熱點。

作者：梁達奉馬步柳穎梁逸曾練強黃曾慰黃玉南林榮珍單位：廣西農墾糖業集團股份有限公司廣州甘蔗糖業研究所