共固定化生物催化剂的制备及其应用

固定化酶和固定化细胞业已用于工业、化学分析、环境保护等领域。近年来建立的酶与微生物细胞(或二种微生物细胞)共固定化技术,进一步扩大了固定化生物催化剂的应用范围。本文就共固定化生物催化剂的制备方法及其在食品发酵工业中的应用作一概要介绍。     

固定化酵母发酵酱油的新工艺

用把酵母吸附固定在陶瓷载体上的生物反应器来生产酱油,所要求的全部时间被缩短至8天但不影响产品质量,使用酵母为接合酵母(Zygosaccharomyes.rouxii)和假丝酵母(Candida versatilis).前者经历乙醇发酵并且产生2—苯乙醇,后者产生4—乙基—愈创木酚.最近,除传统工艺外,固定化酶和固定化微生物的生物反应器在食品行业的使用已经普遍.已经研究了不同于传统而使用固定化细胞生物反应器发酵酱油的新工艺.     

发酵技术中新的生物催化剂—联合固定化系统

常用的固定化生物催化剂是将一种酶或一种微生物固定化,制成固定化酶或固定化细胞。近年来,德国、丹麦等科学家报道了一种新的联合固定化方法。该法是将一种微生物与另一种来源的酶固定在同一载体上,以形成联合固定化系统。目前已报道了两种联合固定化方法,一是将酶首先固定在载体上,再将微生物细胞包埋到固定酶中;二是将一种酶溶液与一种微生物混合,再经戊二醛或单宁等处理得到联合固定化物。丹麦Godtfzedson等人报道了将一种酶交联在葡聚糖凝胶上,再将不溶性的固定化葡聚     

酒精酵母固定化后强化技术的研究

固定化酵母生产酒精是近年来迅速发展起来的一项新技术,与传统的游离酵母生产酒精的技术相比,具有很多优点。然而,目前固定化酵母在酒精生产中的应用仍处于实验室阶段,其主要原因是固定微生物细胞的载体机械强度不够;另一原因是载体价格昴贵,不适合大规模工业化生产。包埋法是固定化细胞应用最广泛的一种方法,常用的载体有琼脂、海藻酸盐、K-角叉菜等。琼脂凝胶的优点是生活细胞在凝胶基质中生长得快,但在葡萄糖的酒精发酵期     

两相体系中低聚半乳糖的合成

利用乳糖酶转移半乳糖苷活力,以环己烷和乙酸乙酯为有机相主体总蛋白在１５％水分手条件下,得到占总产物３５％以上的低聚半乳糖。在这两相体系中,研究了温度、缓冲液ＰＨ、乳糖浓度、半乳糖和葡萄糖,以及酶的固定化等因素对低地乳糖合成的影响：温度及起始乳糖浓度对低聚糖的影响不明显;加入半乳糖和葡萄糖对低聚糖的合成有一定的影响;以树脂Ｄ３４５固定化乳糖酶作生物催化剂,低聚糖的得率可达６４．７８％。     

解脂耶氏酵母细胞表面展示乳糖水解酶高效水解乳糖

乳糖是婴幼儿获取能量的重要碳源之一,但乳糖需要在乳糖酶的作用下水解成半乳糖与葡萄糖后才能被吸收。缺少乳糖分解酶的婴幼儿在摄入含乳糖的食品后,未被消化的乳糖会直接进入大肠,刺激大肠蠕动加快,造成一系列不适应症状即乳糖不耐症,我国属于乳糖不耐症高发国家。因此,解决乳糖的体外水解问题对减轻该症状有重要的意义。研究通过将β-半乳糖苷酶(也称为乳糖水解酶)表面展示在食品安全微生物解脂耶氏酵母(Yarrowia lipolytica)细胞表面,通过培养获得该酵母,然后直接利用酵母细胞来水解乳糖生成半乳糖与葡萄糖。采用该工程酵母细胞(HCY10),能在24小时内完全水解50g/L的乳糖,生成半乳糖与葡萄糖。该方法具有高效、简便的优点,能为乳糖的高效水解提供一条新的途径。     

新型乳糖酶的研制在中国农科院取得重要突破

乳糖酶又名β 半乳糖苷酶 ,广泛存在于植物、动物组织和微生物中 ,它的主要功能分解牛奶和乳制品中的乳糖。有些人群特别是儿童 ( 3～ 1 5岁 ) ,体内缺乏这种酶者占87% ,其中乳糖不适应症占 2 0 %左右 ,喝了鲜牛奶或某些乳制品后容易发生腹胀、腹泻或乳糖不适应症等不良后果。然后 ,乳糖酶在食品和乳制品工业中又未得到广泛应用 ,其因有 ( 1 )乳糖酶单位产量较低 ;( 2 )市场出售的乳糖酶系胞内酶 ,耐热性差 ;( 3 )源于微生物的胞内乳糖酶要经过细胞破碎、提取和纯化、工艺较为复杂 ,( 4 )酶售价过高 ,成本贵 ,适用范围窄 ,不能满足食品和乳…     

MOFs固定5-羟甲基糠醛氧化酶及其催化活性的研究

固定化酶作为一种绿色高效的生物催化剂,其性能远超游离酶。目前酶的固定化技术适用范围仍然较小,酶的研究范围多停留在模型酶阶段,扩大固定化酶的研究范围具有十分重要的意义。金属有机骨架材料(MOFs)作为酶固定化的载体在近些年得到了广泛的探索,但是具有生物功能的酶-MOFs复合材料的许多特性仍有待挖掘。采用仿生矿化的合成方法将5-羟甲基糠醛氧化酶(HMFO)固定到以沸石咪唑酯(ZIF-8)为代表的MOFs材料中,制备得到一种新的生物催化剂HMFO@ZIF-8,扫描电子显微镜表征其形态区别于经典的菱形十二面体。采用考马斯亮蓝法测定蛋白质浓度,计算得到酶的固定化效率达到89. 0%。HMFO@ZIF-8催化5-羟甲基糠醛的转化率达到84. 3%,收率和选择性均高于游离酶。拓展了MOFs固定化酶的研究范围,为研究其他生物大分子复合材料的生物催化剂提供一定的借鉴意义。     

固定化细胞技术发酵玉米醪生产酒精的研究

本文报导了固定化酵母(S.cerevisiae 9064)批次发酵玉米醪生产酒精的研究。采用自制“多层分隔式生物反应器”在最适发酵条件下,成熟醪的终酒精浓度达10％(V/V)左右,发酵时间可由传统发酵的72h缩短到22h左右,酒精生产力提高了3倍。在吨级反应器连续运转试验时,固定化增殖酵母细胞活性稳定性可持续半年以上,PVA—凝胶粒的机械强度和弹性等以及醪液中酒精含量基本保持不变。     

树脂固定化β-半乳糖苷酶制备低聚半乳糖

以树脂为载体研究β-半乳糖苷酶固定化条件,来改善酶性质。以吸附率和回收率最高的离子交换树脂I002为载体,通过先吸附后交联的方法固定β-半乳糖苷酶,优化固定化条件。结果表明:加酶量为51.8 U(以1 g树脂计),固定p H为6.5,温度是25℃,吸附时间12 h,戊二醛体积分数为4%,交联温度是40℃,时间是6 h时,固定化效果最好。获得的固定化酶活可达16.2 U,固定酶回收率为39.1%,得到低聚半乳糖(GOS)的产率为24.2%。该研究为工业化利用固定化乳糖酶连续生产低聚半乳糖提供了技术依据。     

新生物催化剂的筛选与开发

生物催化剂是具有催化作用的游离或固定化细胞和游离或固定化酶的统称.目前,筛选新生物催化剂的方法有两种:一是从环境样品中筛选全新的生物催化剂;二是探索现有生物催化剂的非天然新活力.本文详细综述了筛选新生物催化剂的方法及策略,并着重介绍了从微生物源开发新生物催化剂的方法.     

固定化生长酵母连续生产酒精的研究中间试验报告

造粒器与柱式生物反应器成—封闭系统,采用正交试验确定的最适固定化条件,以海藻酸钙凝胶法进行细胞固定化,连续造粒,在反应器中完成固定化。固定化酵母在反应器中通气培养20小时左右,凝胶球细胞数达2×10~9/me,其增长速度比传统工艺自然细胞快10倍。固定化生长细胞用于生物反应器连续发酵甜菜糖蜜酒精,酒精生产能力为22.1—23.67g/L凝胶球/小时,为传统工艺酒精生产能力的10倍。停留时间为3小时。反应器系统由两个0.7KL柱式反应器和1个0.8KL成熟醪接收器组成。发酵周期由传统工艺的20小时左右,缩短为4小时,酒精含量为8.5—9.0％(V/V),对1.2号反应器的动态变化及其在发酵中的作用进行了系统研究,糖蜜中可发酵糖75％的转化是在1号反应器中完成的。     

纤维凝胶固定化增殖酵母连续生产酒精的研究

本文比较了纤维胶固定增殖酵母与海藻酸钙凝胶球、纤维海藻酸铝凝胶与纤维海藻酸钙凝胶、以及不同厚度的纤维凝胶固定化增殖酵母的发酵结果。重点进行了纤维凝胶固定化增殖酵母连续生产酒精试验。采用１．１Ｌ柱式生物反应器,ＣＯ２排出通畅,停留时间为４小时,成熟醪中酒精含量为１０．１－１１．０％（Ｖ／Ｖ）,平均为１０．５５％,酒精生产能力为９．４ｇ／Ｌ．ｈ,总糖利用率为９４．５％。     

微生物集群效应的固定化酵母生产燃料乙醇

利用改性的纤维介质作为酵母固定化载体,在1 m3发酵罐中,考察温度、初始p H及循环量对固定化酵母发酵的影响。结果显示:在温度34℃、初始p H 4.4和循环量为2.0 m3/h的条件下,淀粉利用率可达86.7%,生产1 t乙醇的粮耗达2.89 t。在最优的工艺条件下,进行了30 t罐模拟放大试验,分析不同淀粉质原料条件下的淀粉转化率和粮耗。结果表明:固定化酵母发酵淀粉转化率和产1 t乙醇粮耗分别为85.8%和2.93 t;在高浓度糖条件下,酒精度可达15.3%(体积分数),实现高浓酒精发酵;利用玉米原料,同样可以达到长期稳定发酵的效果,满足工业原料多元化的生产。从本次实验的小试和中试结果来看,利用基于微生物集群效应的固定化酵母发酵体系具有较强的工业应用价值。     

膜片状填料固定化酵母薯干酒精发酵生物反应器的研究

针对以薯干为原料固定化酵母带渣酒精发酵的特点,研制了一种新型的容积为1m~3的膜片状填充床生物反应器,并历时半年多考察了该反应器的操作稳定性,得出较佳的发酵周期和醪液循环量等.实验结果表明:膜片状填充床固定化酵母生物反应器的酒精发酵速率远大于传统式发酵罐;其淀粉利用率可达91～92%,乙醇生产能力可达9.5kg EtOH/m~3·h.     

微胶囊固定化酵母培养的研究*

进行了NaCS-PDMDAAC微胶囊固定化酒精酵母和产朊假丝酵母的实验研究。考察了这两种酵母的培养规律,发现微胶囊固定化酒精酵母的产酒精情况与游离培养基本一致,在连续发酵16批后,仍具有良好的性能。同时固定化产谷胱甘肽(GSH)的产朊假丝酵母的研究也表明固定化培养GSH产量与游离细胞产量相近。     

固定化生长酵母连续生产酒精的研究

采用固定化生长细胞方法,以柱式生物反应器连续发酵甜菜糖蜜酒精。酒精能力为39.45g/L凝胶/h,停留时间1.8小时。生物反应器具有良好的稳定性,连续工作50天,发酵醪酒精含量在8.5％(v/v)以上。系统研究了最适固定化条件,用L_(16)(4~5)正交试验确定了最佳发酵条件。     

固定化生物催化剂技术新进展──联合固定化技术及其应用

本文介绍了联合固定化生物催化剂及其发展过程,综述了联合固定生物催化剂体系的应用,展望了联合固定化生物催化剂体系在发酵工业中的应用前景。     

食品上的应用

924233用固定化的完整酵母细胞生物催化剂酶促水解蔗枪〔英]/Hasal,P.…/Enzyme Mierob.Te-ehnol一1992,14(3)一221~229〔译自DBA,1992,11(8),92一04582」 通过将面包酵母细胞与聚乙烯亚胺和戊二醛共价结合制备了具有转化酶(刀一D一吠喃果糖普酶)活性的新的粒状固定化生物催化剂,无需用固体支持物。生物催化剂比活性为300~15o0U/g、最适pH为4.6。60~75℃时的半衰期为500~1000小时。65℃以下蔗糖水解的活化能为36.2KJ/kmol。底物浓度高于1.。~1.5M对反应有抑制作用(与颗粒大小有关)。在生物催化剂半衰期内水解蔗糖的总产率为2000~l000o…     

采用固定化细胞生产溶剂

<正> 采用固定化活细胞生产工业上重要的溶剂——酒精、丙酮丁醇、2、3-丁二醇、正-丁醇-异丙醇,是发酵法溶剂生产中的一个新趋向。按照美国燃料酒精发展规划,1985年酒精产量增至1.8×10~9加仑,到1990年达到9.0×10~9加仑。生产酒精可采用各种不同原料,如谷物糖、废糖蜜、葡萄汁、葡萄糖、乳糖、乳清等。所采用的菌种,酵母菌有酿酒酵母(Saccharomyces cerevisiae)、卡尔酵母(S. carsbergensis)、清酒酵母(S. Sake)、脆壁克鲁维酵母(Kluyveromyees fragilis),细菌有运动发酵单