一种葡萄糖酸生产专用复合酶及其应用制造技术

本发明专利技术属于生物化学领域，具体涉及一种葡萄糖酸生产专用复合酶及其应用。所述复合酶中各组分及其含量分别为葡萄糖氧化酶1500

【技术实现步骤摘要】
一种葡萄糖酸生产专用复合酶及其应用


[0001]本专利技术属于生物化学领域，具体涉及一种葡萄糖酸生产专用复合酶及其应用。

技术介绍

[0002]葡萄糖酸及其衍生物在工业、食品及医药等领域具有广阔的应用前景。葡萄糖酸盐是由葡萄糖酸与碱性物质如氢氧化钠、碳酸钙、氧化锌等通过一定的化合反应得到的。在工业领域，葡萄糖酸钠可以用作水泥缓凝剂，电镀清洗剂等；在医药领域，葡萄糖酸锌可以用作营养补充剂等。葡萄糖内酯是由葡萄糖酸经蒸发浓缩、结晶、分离和干燥制得的，在食品领域，葡萄糖酸、葡萄糖酸内酯可以用作蛋白凝固剂、酸味剂、防腐剂等。
[0003]现有葡萄糖酸的生产方法主要有3种，分别为：1）电化学法：以葡萄糖为原料，向电解槽中加入葡萄糖溶液和电解质，在恒定温度、电压和恒定电流下将葡萄糖电解氧化，该工艺因耗能多且条件不易控制，因而在工业化生产中应用较少。2）葡萄糖酸盐离子交换法：该工艺主要是以葡萄糖酸钙或葡萄糖酸钠为原料，通过离子交换将其转化为葡萄糖酸， 该方法要消耗大量的酸、工艺复杂，三废严重。3)酶法：在35
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37℃条件下，在乙醇水溶液中，葡萄糖氧化酶将葡萄糖氧化为葡萄糖内酯，葡萄糖内酯在水中水解为葡萄糖酸，过氧化氢酶将生成的过氧化氢分解为氧气和水，生成的氧气继续参与葡萄糖氧化。该工艺具有反应周期短、产物易分离等特点。然而该工艺反应生成的葡萄糖酸使环境处于低酸性，葡萄糖氧化酶的酶活性在反应后期受到严重抑制，导致葡萄糖转化率较低，而且乙醇的使用增加了生产成本和工艺复杂性。由于酶法生产对环境友好、优势突出，所以目前越来越多的企业采用这一方法，因此如何提高酶法生产葡萄糖酸效率成为本领域急需解决的问题。

技术实现思路

[0004]本专利技术为解决现有技术问题，提供了一种葡萄糖酸生产专用复合酶及其应用。所述复合酶可实现葡萄糖酸一步法直接合成，且转化率显著高于现有酶法工艺。
[0005]为实现上述专利技术目的，本专利技术采用如下的技术方案：本专利技术一方面涉及一种葡萄糖酸生产专用复合酶，包含葡萄糖氧化酶、过氧化氢酶和二氧化锰。
[0006]所述的复合酶，还包含四氧化三铁。
[0007]所述的复合酶中各组分及其含量分别为葡萄糖氧化酶 1500
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6500u/g，过氧化氢酶 2000
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20000u/g，二氧化锰15
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60mg/g，四氧化三铁15
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50mg/g。
[0008]进一步优选的，所述复合酶中各组分及其含量分别为葡萄糖氧化酶1500u/g，过氧化氢酶 20000u/g，二氧化锰30mg/g，四氧化三铁 50mg/g。
[0009]本专利技术还涉及所述复合酶在葡萄糖酸生产中的应用。
[0010]本专利技术还涉及一种葡萄糖酸的生产工艺，包括如下步骤：（1）将200
‑
400g/L的葡萄糖溶液维持15℃
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60℃恒温；（2）按20
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40g/L的比例将上述复合酶添加到葡萄糖溶液中，搅拌混匀，维持15℃
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60℃恒温；（3）使用蠕动泵向葡萄糖溶液中流加过氧化氢溶液。
[0011]上述步骤（3）中所述过氧化氢溶液的浓度为60
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300g/L。
[0012]上述步骤（3）中所述过氧化氢溶液的流加速度为0.05
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0.25rpm,流加时间2
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10h。
[0013]进一步优选的，所述葡萄糖酸的生产工艺，包括如下步骤：（1）将200g/L的葡萄糖溶液维持15℃恒温；（2）按40g/L的比例将上述复合酶添加到葡萄糖溶液中，设置磁力搅拌转速为500rpm，维持15℃恒温；（3）使用蠕动泵按30%的体积比向葡萄糖溶液中流加浓度为300g/L的过氧化氢溶液，流速为0.05rpm,流加时间9.5h。
[0014]本专利技术提供的复合酶可专门应用于葡萄糖酸的生产，能显著提高葡萄糖酸的产率，达78%
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85%。
[0015]复合酶中的四氧化三铁能有效提高葡萄糖氧化酶和过氧化氢酶的催化效率。与对照酶相比，添加了四氧化三铁的复合酶可使葡萄糖酸的产率提高50%以上，效果非常显著。其中，当复合酶中四氧化三铁的含量为10
‑
50mg/g时，随着四氧化三铁含量的增加，葡萄糖酸的产率不断提高，最高达到82%；而当四氧化三铁含量超过50mg/g时，葡萄糖酸的产率不再升高反而开始下降，取得了预料不到的技术效果。
[0016]本专利技术提供的葡萄糖酸的生产工艺不需要添加缓冲液，不需要额外通入空气，反应后也无需进行离子交换，可实现葡萄糖酸一步法直接合成，且转化率高于现有酶法工艺，应用前景广阔。
具体实施方式
[0017]下面将结合本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0018]实施例1一种葡萄糖酸生产专用复合酶，其组分及含量分别为：葡萄糖氧化酶 4000u/g，过氧化氢酶 10000u/g，二氧化锰15mg/g，四氧化三铁20mg/g，此为1#复合酶。
[0019]实施例2一种葡萄糖酸生产专用复合酶，其组分及含量分别为：葡萄糖氧化酶 1500u/g，过氧化氢酶 20000u/g，二氧化锰 30mg/g，四氧化三铁 50mg/g，此为2#复合酶。
[0020]实施例3一种葡萄糖酸生产专用复合酶，其组分及含量分别为：葡萄糖氧化酶 6500u/g，过氧化氢酶2000u/g，二氧化锰 60mg/g，四氧化三铁15mg/g，此为3#复合酶。
[0021]实施例4 复合酶在葡萄糖酸生产中的应用1、实验用复合酶（1）对照酶：葡萄糖氧化酶 1500u/g，过氧化氢酶 20000u/g，二氧化锰30mg/g；（2）实施例1
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3所述1#
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3#复合酶。
[0022]2、复合酶在葡萄糖酸生产中的应用配制200g/L的葡萄糖溶液，并将其升温至15℃。
[0023]量取50ml葡萄糖溶液到100ml蓝盖瓶中，置于磁力搅拌器上，瓶中加入转子；按20
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40mg/mL的比例分别将上述复合酶添加到葡萄糖溶液中。设置磁力搅拌转速为500rpm，温度为15℃；用蠕动泵向体系中流加15ml浓度为300g/L的过氧化氢溶液，按照流速为0.05
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0.25rpm,流加时间2
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10h的速度流加。流加结束后，利用HPLC测定反应液中葡萄糖酸的含量，计算葡萄糖酸的产率。具体结果见表1。
[0024]葡萄糖酸产率=反应结束后葡萄糖酸含量/起始葡萄糖含量
×
100%。
[0025]表1 复合酶对葡萄糖酸产率的影响复合酶添加量过氧化氢流加时间产率对照酶20mg/本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种葡萄糖酸生产专用复合酶，其特征在于，所述的复合酶包含葡萄糖氧化酶、过氧化氢酶和二氧化锰。2.如权利要求1所述的复合酶，其特征在于，所述的复合酶还包含四氧化三铁。3.如权利要求2所述的复合酶，其特征在于，所述的复合酶中各组分及其含量分别为葡萄糖氧化酶 1500
‑
6500u/g，过氧化氢酶 2000
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20000u/g，二氧化锰15
‑
60mg/g，四氧化三铁15
‑
50mg/g。4.如权利要求3所述的复合酶，其特征在于，所述复合酶中各组分及其含量分别为葡萄糖氧化酶1500u/g，过氧化氢酶 20000u/g，二氧化锰30mg/g，四氧化三铁 50mg/g。5.权利要求3或4所述的复合酶在葡萄糖酸生产中的应用。6.一种葡萄糖酸的生产工艺，其特征在于，所述生产工艺包括如下步骤：（1）将200
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400g/L的葡萄糖溶液维持15℃
‑
60℃恒...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘晓慧，唐波，曹体爽，孙海燕，单凯，
申请(专利权)人：无锡蔚蓝生物科技有限公司，
类型：发明
国别省市：