酶改性淀粉工艺研究

●化学品●肢术进步echnol ogy酶每改性淀粉工艺研究■夏新兴薛玉可(陕西科技大学陕西省造纸技术和特种纸开发重点实验室陕西西安710021)目前纸张表面施胶最常用的施自英国)。胶剂是氧化淀粉。传统的氧化淀粉改1.3酶活性测定及计算性方法存在成本高、氧化程度难控1.3.1酶活性测定及计算制、对环境有污染等缺点。而用酶改准确吸取2%可溶性淀粉溶液性淀粉工艺可以克服传统的氧化淀20m,置于50m比色管中,加入粉工艺所存在的不足5mpH植直6.2缓冲溶液,摇匀,于60℃酶改性淀粉是一种用α-淀粉酶水浴预热10miη,然后准确加入1对原生淀粉进行改性所得的产品,这稀释酶液,立即计时并摇匀,于60℃夏新兴,博士,副教授,研究生导师,主要究方向为湿部化学及特种纸。种改性方法具有操作工艺简单、成本水浴保温酶解5mn,立即取出1m反低、无污染等优点。我国已有一些造应液,于含有0.5m0.1mol/盐酸中摘要用Q-淀粉酶对原生玉米淀纸厂开始利用a-淀粉酶对淀粉进行终止反应,然后加入5m碘液,摇匀,粉进行改性,分析讨论了温改性,作为表面施胶剂使用,但使用以稀碘液为空白,用10m比色皿在度、pH值、底物浓度、反应时的淀粉酶几乎都是从国外进口酶改660nm波长下测定吸光度A1,2间以及a-淀粉酶加入量等性淀粉工艺方面的研究也从未见到酶活力由如下曲线回归方程式影响因素与淀粉粘度的关报道。因此,进行这方面的研究是十计算可得:系。结果表明,优化反应条件分有必要的。C=n(48.96-59.38|ogA)为:pH植直6.2,温度60℃,底物式中:C一酶活力,U/m;A吸浓度为20%Ca2浓度60rg1实验光度;n一酶液稀释倍数反应时间10~15mn,a-淀1.1原料相对活力:以60℃下测得的酶粉酶加入量0.05%对绝干淀原生玉米淀粉:取自陕西户县精活力为基准100%其它温度下测得的粉),在此条件下将所得产品美纸业有限公司;α-淀粉酶:取自诺酶活力与之比较所占的比例应用于表面施胶,纸张的表维信(中国)生物技术有限公司:a·132粘度检测方法面强度有明显提高淀粉酶液的配制:取原酶液1m定容在实验中粘度的测定采用关键词:玉米淀粉;a-淀粉酶:粘度;于1000m的容量瓶中待用稀释倍LVDV-Ⅱ粘度仪,在50℃、淀粉浓影响因素;表面强度数的选择以最终反应液与碘液的显度为5%则定其粘度色来决定中图分类号:TS72712仪器2结果与讨论文献标识码:DR/4000U分光光度计(产自美2.1反应温度、pH植的影响文章编号:1007-9211(2007)08-0067-03国哈希公司);DV-I+粘度计(产自由于酶本身就是一种蛋白质,对美国 Br ook Fi el d公司);YQz-28印其环境条件有一定要求,所以在改性刷适应性测定仪(四川长江造纸仪器过程中必须确定最佳的反应温度和有限公司);K303MTI涂布机和pH值对酶活Pri nt Coat i nstr uents lt d中国煤化工的,本实验研究CNMHGChina Pulp Paper Idustry WiN. 28, Na. 8 Aa, 2007 67echnol ogy●化学品●了不同温度、不同pH值条件下对α-的这一特点,在实际生产过程中,应尽因子的有金属离子、辅酶和副底物(。淀粉酶活力的影响,以保证α-淀粉量使反应体系旳ρH值接近6.2,以充辅因子本身并不具备催化作用,但在酶在反应过程中活性达到最大。其结分发挥酶的活力,减少酶的用量,当反酶催化反应中起着运输转移电子、原果如图1、图2所示。应结束时,可使体系处于酸性或碱性子或某些功能基团的作用。在此研究中,使得残余的酶失活,以保证所得反中采用金属离子作为辅因子。在确定应物的稳定性。故此反应过程中体系的温度、pH埴值及底物浓度下,向体系的pH值直控制在6.2左右。中分别加入CaC2、FeSO4、MC2及22底物浓度对α·淀粉酶活力的CusO等溶液,检测金属离子对a影响淀粉酶的影响,然后再确定其加入的以玉米淀粉为底物,在最适酶促最佳量。反应温度和pH植值直条件下,研究了底物温度℃c浓度对α-淀粉酶活力的影响酶促反应的初速度通常较大,但图1温度对a淀粉酶活力的影响是随着反应的进行,酶促反应的速度达到最大之后逐渐下降。引起酶促反0.E应速度下降的原因很多,其中最重要的原因是底物的消耗和反应终产物80对酶促反应的抑制作用4。因此,低浓5254565860温度℃度的反应底物是不利于酶促反应进6.06.26.46.66,87.0DH值行的,但过高的底物浓度必然也会带图4金属离子对a-淀粉酶活力的影响来高浓度的反应终产物,由于终产物图2pH值对a·淀粉酶活力的影响对酶促反应的抑制作用,其结果也会导致酶促反应速度的下降因些,对a由图1可见,α-淀粉酶的相对活个特定的酶促反应,在反应温度和自30力随着反应温度升高先增加,当温度pH一定的情况下,应该有一个最适为60℃时,α-淀粉酶的反应活力达合的底物浓度。由图3可见,当底物浓20到最大值,然后,随着温度进一步升度为209时,淀粉粘度下降率最大,因020406080高,酶的相对活力开始下降。这是由此在本实验中确定的温度为60℃,Ca2加入量mg于在一定的温度范围内,随着温度升pH值为6.2,底物浓度为20%图5Ca2对a-淀粉酶活力的影响高酶的活性增大,反应速率增加。但2.3金属离子对α-淀粉酶活力的是,当反应温度过高时,会引起酶的影响由图4可见,粘度值的变化显示失活加速,使酶分子结构部分失活,酶反应常需要辅因子的參与,辅了cu2和Fe2对α-淀粉酶产生抑制导致具有活性的酶量减少,从而使酶因子是非蛋白化合物,酶与辅因子结作用,而M2和ca2对a-淀粉酶具的反应活力降低。通常,我们所说的合形成有催化活性的复合物,作为辅有激活作用。由于α-淀粉酶是一种酶的最适反应温度是指酶促反应达金属酶,Ca2使α-淀粉酶保持适当到最大速度时的温度,因此,本实验的构象,从而维持其最大的活性和稳控制反应过程的温度在60℃左右。定性,所以在选择促进α-淀粉酶活般酶的反应具有温和的反应条力的金属离子时选择Ca2,图5为不件,酶反应一般是在接近中性的pH同Ca添加量对α-淀粉酶活力的影件下进行,因此,在本实验中取其反响。由图5可以看出,随着Ca2加入量应pH植直为6.0~7.0由图2可见,当反15的增加,粘度随之下降,但当Ca2加底物浓度%应体系的pH植为6.2时,α-淀粉酶的入量达到一定值时,粘度有所上升。反应活力最大,当pH增大或者减小沱粉酶起到激活作中国煤化工时,酶的反应活力均随之降低,根据酶图3底物浓度对α-淀粉酶活力的影CNM酶的活性,但是68宰风第28若第8期207年8月●化学品●肢术进步echnol ogy金属离子的浓度要适当,太高的离子表1表面施胶后纸张物理性能强度会引起酶的失活。因此在本实定量拉毛速度耐破指数耐折度白度抗张指数验中选择Ca2加入量为60mg/mskPa·mN·m2.4反应时间对粘度的影响施胶前48.70.64在上述所确定的反应条件下,研施胶后0.2164320.410.74究了反应时间对粘度的影响,结果如图6所示。由图6可见,随着反应时间的延长,粘度逐渐下降,但随着反应时间继续延长,粘度下降缓慢这是因为在反应的过程中随着反应的进20行,反应产物浓度不断增加,从而对酶促反应起到了抑制作用,导致酶促0.040.060.080.100.12510152030反应速度的下降。因此取反应时间为a-淀粉酶加入量%反应时间min10~15mn最为适宜。2.5α-淀粉酶加入量对粘度的影图6反应时间对粘度的影响图7α-淀粉酶加入量对粘度的影响淀粉,并将其浓度调至8%在酶改性为0.05%相对于绝干淀粉)。在此反在上述确定的反应条件及相同的淀粉温度60℃时,用K303型涂布机对应条件下制得酶改性淀粉进行表面反应时间內,研究了α-淀粉酶的加入新闻纸进行表面施胶,施胶后的纸页施胶,可以显著提高纸张的强度性能量对粘度的影响,结果如图7所示。在电动上光机上逐步升温干燥,并将指标。口由图7可见,在相同的反应时间、干燥后的纸张进行恒温恒湿处理,然温度下,改变酶的加入量(相对于绝后,检测其物理指标。检测结果如表参考文献干淀粉),所测粘度随着α-淀粉酶加1所示。]卫文娴梁兴泉杨连生.α-淀粉酶的特性及入量的增加呈下降趋势,即酶促反应由表1可见,在表面施胶量为其在淀粉粘合剂中的应用[J].广西科学随着αˉ淀粉酶浓度的增加而加快,3~1.5g/m时,施胶后纸张的各种强1974(4):279-281这与MM’程3所表示的酶反应动度性能指标得到明显改进:拉毛速度[2徐良增,许时婴杨瑞金酶法液化玉米淀粉力学关系所得出的反应速率与酶的提高105%耐破指数提高13.5%耐制备麦芽糊精的研究[].食品工业,2001,浓度成正比关系的结论相符。折度提高18.5%抗张指数提高15.(3)2.6表面施胶应用实验6%白度无明显变化。3戚以政,夏杰生物反应工程M.北京:化学应用实验的酶改性淀粉的工艺工业出版社,2004条件为:pH直6.2,温度60℃,底物浓3结论4林剑,郑舒文,孙利芹温度和p植对耐高温度20%Ca2浓度60mg/l,反应时间结果表明,酶改性淀粉最佳工艺α-淀粉酶活力的影响[J].中国食品添加剂,10~15mn,a-淀粉酶加入量0.05%条件为:pH值6.2,温度60℃,底物2003(5)(相对于绝干淀粉)。浓度20%Ca2浓度60mg/,反应时[5岑沛霖生物工程导论M北京:化学工业出在上述反应条件下制得酶改性间为10~15mn,a-淀粉酶加入量版社,2004.a study on the modification of corn starch with enzymeXIA Xin-xing, XUE Yu-ke(Shaanxi Province Key Laboratory of Papermaking Technology Specialty Paper, Shaanxi Universityof Science and Technology, Xi an 710021, Shaanxi, China)Abstract: The com starch was modified by a-amylase and the relationship between starch viscosity and influencing factors such as temperature,oH value, substrate consistency, reaction time and dosage of a-amylase were explored. The results show that the optimum condition was phvalue 6.2, temperature 60C, consistency of corn starch of 20%, consistency of Ca"of 60 mg/l, reaction time of 10-15min and the dosagamylase of 0.05%0.06%(based on dry starch ). The obtained products under the optimum conditions was used in surface sizing and the resultsshow that the surface strength of paper was improved remarkablyKey words: corn starch; a -amy lase; viscosity; influencing factor; surface strength中国煤化工CNMHG007-03-16(修改稿hina Pulp Paper ndustry WN.28, Na. 8 Aag 2007 69