论文总字数：17016字

摘 要

低聚果糖是一种独特的保健食品，能够改善胃肠道功能、降低血脂、提高机体免疫力，广泛应用于食品行业、饲料工业、医药等行业，前景广阔。

本实验利用β-D-呋喃果糖苷酶，以蔗糖为底物，通过非水相催化和双酶法的方法，研究低聚果糖的合成。

通过实验，在催化合成低聚果糖的工艺优化过程中，发现：反应介质为乙醇，乙醇添加量为10%，底物质量浓度为500g/L，加酶量9.75U/g蔗糖，温度30℃，pH5.5，反应时间36h，能很好地抑制β-D-呋喃果糖苷酶水解活性，提高低聚果糖的产量。此方法较在水相介质中催化，反应产物FOS提高到60.6%，优化效果显著。

在双酶法催化低聚果糖的合成中，β-D-呋喃果糖苷酶以蔗糖为底物合成低聚果糖，反应副产物葡萄糖会抑制酶促反应。通过加入葡萄糖异构酶，将葡萄糖转化为果糖，解除葡萄糖抑制作用。实验发现：以500g/L蔗糖溶液作为底物，加酶量分别为9.75U/g蔗糖的β-D-呋喃果糖苷酶和16U/g蔗糖的葡萄糖异构酶，反应温度30℃，反应pH5.5，反应时间24h，低聚果糖最大合成量可比不加葡萄糖异构酶提高7.6%，并明显减少反应时间。

通过非水相催化与双酶法的工艺，生物催化合成低聚果糖的生产，将再次向前迈进又一大步，具有更广阔的前景。

关键词：β-D-呋喃果糖苷酶 非水相催化 双酶法 低聚果糖 工艺优

Optimization of β-D-fructofuranosidase enzymatic synthesis of FOS

ABSTRACT

Oligofructose is a unique health food to improve gastrointestinal function, reduce cholesterol, improve immunity, is widely used in the food industry, feed industry, pharmaceutical industry, the prospects are bright.

In this study, the use of β-D-fructofuranosidase, sucrose as the substrate, through a non-aqueous phase and dual enzymatic catalysis method to study the synthesis of FOS .

Through the experiment, In the process optimization process of the catalytic synthesis of oligo-fructose, found: the reaction medium is ethanol, 10% ethanol dosage, substrate concentration of 500g/L, the amount of enzyme 9.75U/g sucrose, temperature 30℃, pH5.5, reaction time 36h, could well inhibit β-D-fructofuranosidase hydrolytic activity and increased production of FOS. This method is compared with the phase catalysis in aqueous medium, the reaction product FOS is increased to 60.6%, and optimize the effect is significant.

Enzymatic synthesis of double the oligofructose, β-D-fructofuranosidase using sucrose as substrate synthesized fructooligosaccharides, glucose of reaction by-products inhibits the enzymatic reaction .By the addition of glucose isomerase, the conversion of glucose to fructose, glucose released inhibition. It was found that: a 500g / L sucrose as a substrate, the amount of enzyme were 9.75U / g sucrose of β-D-fructofuranosidase, and 16U / g sucrose of glucose isomerase, the reaction temperature is 30℃, reaction pH5.5, reaction time 24h, oligofructose than the maximum amount without synthetic glucose isomerase improve by 7.6%, and，the reaction time is significantly reduced.

Under the process of non-aqueous phase and dual enzymatic catalysis, biocatalysis synthesis FOS production, will once again another step forward with a broader outlook.

KeyWords:β-D-fructofuranosidase;Non-aqueous-phase;Dual-enzymatic;Fructo-oligosaccharides; Process Optimization

目 录

摘 要 I

ABSTRACT II

第一章 文献综述 1

1.1国内外研究综述 1

1.1.1酶法合成低聚果糖的工艺优化 2

1.1.2非水相催化低聚果糖的合成 2

1.1.3双酶法合成低聚果糖的工艺优化 3

1.2研究的目的及意义 3

第二章 酶法合成低聚果糖的工艺优化 4

2.1 实验材料 4

2.1.1菌株和培养基 4

2.1.2材料与试剂 4

2.1.3仪器与设备 5

2.2 实验方法 5

2.2.1低聚果糖的检测 5

2.2.2 β-D-呋喃果糖苷酶粗酶液的制备 6

2.2.3 β-D-呋喃果糖苷酶酶活测定 7

2.2.4 β-D-呋喃果糖苷酶催化合成FOS反应条件优化 7

2.3 结果与讨论 7

2.3.1反应温度对低聚果糖合成的影响 7

2.3.2 pH对低聚果糖合成的影响 8

2.3.3蔗糖浓度对低聚果糖合成的影响 8

2.3.4加酶量对低聚果糖合成的影响 9

2.3.5不同反应介质对低聚果糖合成的影响 10

2.3.6乙醇浓度对低聚果糖合成的影响 11

2.3.7酶法合成低聚果糖反应进程曲线 11

2.4 本章小结 13

第三章 双酶法生产低聚果糖 14

3.1实验材料 14

3.1.1仪器与试剂 14

3.2实验方法 15

3.2.1β-D-呋喃果糖苷酶粗酶液制备 15

3.2.2葡萄糖异构酶活力测定 15

3.2.3双酶法合成低聚果糖反应条件优化 15

3.3结果与讨论 16

3.3.1 β-D-呋喃果糖苷酶反应的最适温度 16

3.3.2 β-D-呋喃果糖苷酶反应的最适pH 16

3.3.3 葡萄糖异构酶反应的最适温度 17

3.3.4 葡萄糖异构酶反应的最适pH 17

3.3.5 β-D-呋喃果糖苷酶的温度稳定性 18

3.3.6 β-D-呋喃果糖苷酶的pH稳定性 19

3.3.7 葡萄糖异构酶的温度稳定性 20

3.3.8 葡萄糖异构酶的pH稳定性 20

3.3.9双酶法—葡萄糖异构酶与β-D-呋喃果糖苷酶联合催化合成低聚果糖 21

3.4 本章小结 22

第四章 结论与展望 23

4.1结论 23

4.2展望 23

参考文献 24

第一章 文献综述

低聚果糖（Fructo-oligosaccharides，简称FOS）是功能糖家族中非常重要的一种，是通过β-（2,1）糖苷键在蔗糖的果糖基上连接1～3个果糖基而成的蔗果三糖（GF2）、蔗果四糖（GF3）、蔗果五糖（GF4）的混合物^[1]。

由于低聚果糖很难被人唾液中的消化酶、胃液和小肠黏膜中的酶消化水解，几乎不被分解直达大肠，故能促使双歧杆菌迅速增殖，从而抑制有害菌的生长，维护肠道菌群平衡。且很少被转化为脂肪，对降低血酯、调节机体平衡、提高免疫力等也有明显的作用。因此低聚果糖被广泛应用于保健食品、饮料、乳制品、糖果等食品行业，饲料工业以及医药等领域中，应用前景十分广阔，而低聚果糖的生产主要依赖酶法合成。

1.1国内外研究综述

由于糖苷化合物化学合成存在着反应复杂、产率低、副产物多等缺点，所以低聚果糖的生产一般采用微生物酶法合成。糖基转移酶（glycosyltransferases）和糖苷酶（glycosidases），是具有转糖基作用的两种酶，可以催化合成糖苷类化合物 ^[2-4]。糖基转移酶催化的合成反应通常需要活化的核苷磷酸糖作为糖基供体，但由于核苷磷酸糖的制备工艺复杂，成本过高，所以工业上一般采用糖苷酶催化各种糖苷类化合物的反应。且糖苷酶酶源广泛，能催化合成多种类型的糖苷化合物。其中，经节杆菌(Arthrobactersp.)发酵产生的β-D-呋喃果糖苷酶是一种胞外酶，它同时具有水解活力和果糖基转移活力，能将蔗糖水解成葡萄糖和果糖基，并通过转移活力将果糖基转移到蔗糖的还原性末端C1原子上，得到低聚果糖^[5-6]，是一种具有潜在开发价值的糖苷酶。

请支付后下载全文，论文总字数：17016字