蔗糖为底物双酶法合成直链糊精的研究

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直链糊精(Amylodextrin)具有较好的水溶性,在食品、医药等领域具有广泛的应用。直链糊精的性质主要依赖于平均聚合度(DP),但目前的制备方法不能有效控制产物的聚合度,无法得到表观聚合度分布集中的直链糊精。本论文研究了以蔗糖为底物,蔗糖磷酸化酶(Sucrose Phosphorylase,SP)和葡聚糖磷酸化酶(Glucan Phosphorylase,GP)双酶法合成直链糊精的方法,确立了制备工艺条件,研究了反应条件与聚合度的关系,实现了直链糊精聚合度的可控性,为工业化制备直链糊精提供一定的理论依据。在液质联用法确定产物为葡萄糖-1-磷酸(Glucose-1-Phosphate,G-1-P)的前提下,以蔗糖到G-1-P的转化率为指标,探讨了蔗糖浓度、SP酶浓度、pH、温度及反应时间对SP合成G-1-P的影响。通过单因素及响应面分析实验,得到合成G-1-P的最适条件为:蔗糖浓度0.10mol/L,SP酶浓度4.5U/mL,pH6.5,温度40℃,反应时间4h。此时,转化率由37.5%提高至76.9%。在阴离子色谱法(HPAEC-PAD)确定产物为直链糊精的前提下,以G-1-P到直链糊精的转化率为指标,探讨了G-1-P浓度、麦芽四糖浓度、GP酶浓度、pH、温度对GP合成直链糊精的影响。通过单因素和正交实验,得到合成直链糊精的最适条件为:G-1-P浓度0.08mol/L,麦芽四糖浓度0.04mol/L,GP酶浓度5.0U/mL,pH4.5,温度40℃,反应时间4h。优化后,转化率由30.3%提高至67.8%。在上述实验基础上,研究了反应条件对SP、GP双酶共反应法合成直链糊精的影响。以麦芽四糖到直链糊精的转化率为指标,通过单因素实验得到最适反应条件为:pH5.5,温度40℃。采用HPAEC-PAD法探讨了SP、GP双酶反应时间和底物配比(蔗糖/麦芽四糖)对直链糊精表观聚合度分布的影响。结果表明:底物配比一定的条件下,反应时间从5min到240min,聚合度逐渐增大,产物中DP5~10的产量由100%降低至56.4%,而DP11~15的由0增大至37.3%;反应时间一定的条件下,产物聚合度受底物配比影响作用显著,不同底物配比所得直链糊精表观聚合度分布不同,可初步实现聚合度5~40范围内的直链糊精聚合度的可控性。研究了反应副产物--果糖的最佳回收条件,结果表明:果糖浓度范围为0.15~0.20g/mL,反应液与Ca(OH)2沉淀剂体积比为1:0.75时,回收率最高。采用最优回收条件,可得反应液中果糖的回收率为95.3%。
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