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异麦芽酮糖是蔗糖的一种同分异构体,具有与蔗糖类似的物理性质和口感。异麦芽酮糖不吸湿、耐酸解,具有很好的防龋齿功能,可供糖尿病人群和减肥人士食用,食用安全性高。本文以提高生物催化法生产异麦芽酮糖的水平为目标,对该过程进行了较为深入的研究,取得的主要研究成果如下:
建立了适用于该催化体系的检测方法DNS法和HPLC法。对DNS法测定还原糖条件进行了研究。优化后的HPLC色谱条件如下:色谱柱:Hypersil NH2;检测器:示差折光检测器;流动相:乙腈:水(v/v)=75:25;流动相流速:0.8 mL/min;柱温:40℃。精密度试验RSD=1.24%~2.31%,回收率为96.82%~101.98%(n=5)。该方法准确可靠、快速简便、重现性好。
对Erwinia rhapontici NX-5的最优产酶条件进行了研究,在考察单因素水平的基础上对培养基进行三因素标准中心复合设计实验,得到最优的营养条件组合为:蔗糖56 g/L,酵母膏10 g/L,Na2HPO46 g/L,在此培养基条件下酶活可达1.49 U/mL。此外还对游离细胞催化过程进行了研究,得到最优条件如下:细胞培养液:蔗糖溶液(50%)(v/v):=5:1,催化温度为30℃,底物浓度为55%,在该条件下,底物蔗糖的转化率大于99%,异麦芽酮糖得率高达85%。
进行了固定化Erwinia rhapontici NX-5催化蔗糖生产异麦芽酮糖的研究,确定了最优固定化条件:海藻酸钠浓度为2%,细胞包埋量为20%,CaCl2浓度为2%,固定化时间为12 h。利用该条件下的固定化细胞催化初始浓度为550 g/L的蔗糖溶液,蔗糖平均转化率大于99%,异麦芽酮糖平均得率在80%以上,固定化细胞的半衰期大于40天。