《酶反应器讲稿.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《酶反应器讲稿.ppt（65页珍藏版）》请在taowenge.com淘文阁网|工程机械CAD图纸|机械工程制图|CAD装配图下载|SolidWorks_CaTia_CAD_UG_PROE_设计图分享下载上搜索。
1、关于酶反应器第一页，讲稿共六十五页哦酶工程原理和基本过程酶工程原理和基本过程菌种菌种 扩大培养扩大培养 发酵发酵 发酵酶液发酵酶液酶的提取酶的提取酶成品酶成品 原料原料 前处理前处理 杀菌杀菌 酶反应器酶反应器 反应液反应液 产品提取产品提取 产品产品酶的固定化酶的固定化第二页，讲稿共六十五页哦Contents酶反应器简介酶反应器简介酶反应器的类型及特点酶反应器的类型及特点酶反应器的选择酶反应器的选择酶反应器的设计酶反应器的设计GoGoGoGo酶反应器的操作酶反应器的操作Go第三页，讲稿共六十五页哦一、酶反应器简介一、酶反应器简介n 游离酶和固定化酶在体外进行催化反应时，都必游离酶和固定化酶在
2、体外进行催化反应时，都必须在一定的须在一定的反应容器反应容器中进行，以便控制酶催化反应的中进行，以便控制酶催化反应的各种条件和催化反应的速度。各种条件和催化反应的速度。n 酶反应器酶反应器(enzyme reactor)：用于酶进行催化反应：用于酶进行催化反应的容器及其附属设备。的容器及其附属设备。n 酶反应器为酶催化反应提供合适的场所和最佳的酶反应器为酶催化反应提供合适的场所和最佳的反应条件，以便在酶的催化下，使底物（原料）最反应条件，以便在酶的催化下，使底物（原料）最大限度地转化成产物。大限度地转化成产物。第四页，讲稿共六十五页哦酶催化反应过程示意图酶催化反应过程示意图酶反应器酶反应器 消
3、消毒毒原料原料预处理预处理 产物分产物分离提纯离提纯 产产品品过程调控过程调控（固定化（固定化）酶制备酶制备空气空气除菌除菌能量能量热量热量第五页，讲稿共六十五页哦二、酶反应器的类型及特点二、酶反应器的类型及特点按按形状、结构形状、结构区分：区分：n搅拌罐式反应器（搅拌罐式反应器（stirred tank reactor,STR）n鼓泡式反应器（鼓泡式反应器（bubble column reactor,BCR）n填充床式反应器（填充床式反应器（packed column reactor,PCR）n流化床式反应器（流化床式反应器（fluidized bed reactor,FBR)n膜反应器（膜
4、反应器（membrane reactor,MR）第六页，讲稿共六十五页哦二、酶反应器的类型及特点二、酶反应器的类型及特点按按操作方式操作方式区分：区分：n分批式反应器（分批式反应器（batch reactor）n流加分批式反应器（流加分批式反应器（feeding batch reactor）n连续式反应器（连续式反应器（continuous reactor）按按结构与操作方式结合结构与操作方式结合区分：区分：n分批搅拌罐反应器（分批搅拌罐反应器（batch stirred tank reactor，BSTR）n连续搅拌罐反应器（连续搅拌罐反应器（continuous stirred tank
5、reactor,CSTR）第七页，讲稿共六十五页哦u有有搅拌装置搅拌装置的的罐式罐式反应器。反应器。u组成：组成：反应罐反应罐、搅拌器搅拌器和和控温装置控温装置u适用：适用：游离酶、固定化酶游离酶、固定化酶 1.搅拌罐式反应器搅拌罐式反应器stirred tank reactor,STR第八页，讲稿共六十五页哦（1）分批搅拌罐反应器）分批搅拌罐反应器 batch stirred tank reactor,BSTRn特点特点：底物与酶一次性投入底物与酶一次性投入反应器内，反应反应器内，反应结束后将结束后将产物一次性取出产物一次性取出。n适用适用：游离酶、固定化酶：游离酶、固定化酶n优点优点：装置
6、简单，造价低，传热、传质阻力小，：装置简单，造价低，传热、传质阻力小，反应完全，条件易于控制。反应完全，条件易于控制。n缺点缺点：操作麻烦，游离酶难分离，固定化酶：操作麻烦，游离酶难分离，固定化酶经反复回收易失活。经反复回收易失活。第九页，讲稿共六十五页哦（2）连续搅拌罐反应器）连续搅拌罐反应器continuous flow stirred tank reactor,CSTRn特点特点：固定化酶与底物溶液反应达到平：固定化酶与底物溶液反应达到平衡后，以恒定的流速衡后，以恒定的流速连续流入底物溶液连续流入底物溶液，同时以相同流速同时以相同流速输出反应液输出反应液。n适用适用：固定化酶：固定化酶n
7、优点优点：结构简单，混合良好，底物与：结构简单，混合良好，底物与固定化酶接触好，利用效率高。固定化酶接触好，利用效率高。n缺点缺点：连续搅拌易损坏固定化酶结构。：连续搅拌易损坏固定化酶结构。第十页，讲稿共六十五页哦改进方法：改进方法：u 反应器出口装上滤器：反应器出口装上滤器：连续流动搅拌罐连续流动搅拌罐-超滤膜超滤膜反应器（反应器（CSTR/UFR）u 用尼龙网罩住固定化酶用尼龙网罩住固定化酶u 固定在容器壁或搅拌轴上固定在容器壁或搅拌轴上u 制成制成磁性固定化酶磁性固定化酶（2）连续搅拌罐反应器）连续搅拌罐反应器continuous flow stirred tank reactor,CS
8、TR第十一页，讲稿共六十五页哦连续搅拌罐连续搅拌罐-超滤反应器超滤反应器n在在CSTR出口处设置一个出口处设置一个超滤器超滤器。n为为小分子产物与大分子底物小分子产物与大分子底物的分离、底物较彻底的转化的分离、底物较彻底的转化以及以及固定化酶的反复使用固定化酶的反复使用提供提供了可能，但酶易因循环超滤了可能，但酶易因循环超滤而失效损失。而失效损失。CSTR/ultrafiltration reactor,CSTR/UFR第十二页，讲稿共六十五页哦1.搅拌罐式反应器搅拌罐式反应器stirred tank reactor,STR第十三页，讲稿共六十五页哦l 特点特点：将固定化酶填充于反应器内，：将
9、固定化酶填充于反应器内，底物按一定方向以恒定速度流过。底物按一定方向以恒定速度流过。l 活塞流反应器活塞流反应器(plug flow reactor,PFR)：在其横截面上液体流动速度完：在其横截面上液体流动速度完全相同，沿流动方向底物及产物的浓度全相同，沿流动方向底物及产物的浓度逐渐变化，但同一横切面上浓度一致。逐渐变化，但同一横切面上浓度一致。l 适用适用：固定化酶：固定化酶 2.填充床反应器填充床反应器 packed column reactor,PBR第十四页，讲稿共六十五页哦l优点优点：催化剂催化剂 密度大、催化效率高密度大、催化效率高l 易操作、结构简单易操作、结构简单l 适用于各
10、种形状的固定化酶和适用于各种形状的固定化酶和不含固体颗粒、不含固体颗粒、l 黏度不大黏度不大的底物溶液。的底物溶液。l缺点缺点：传质、传热系数低，温度、传质、传热系数低，温度、pH难以控制难以控制 底物和产物会产生轴向浓度分布底物和产物会产生轴向浓度分布 清洗和更换部分固定化酶麻烦清洗和更换部分固定化酶麻烦 床内压力降大，底物须在加压下进入床内压力降大，底物须在加压下进入 2.填充床反应器填充床反应器 packed column reactor,PBR第十五页，讲稿共六十五页哦 2.填充床反应器填充床反应器 packed column reactor,PBR第十六页，讲稿共六十五页哦l 特点特
11、点：底物以一定速度由下向上：底物以一定速度由下向上流过，使固定化酶颗粒在浮动状态流过，使固定化酶颗粒在浮动状态下进行反应。下进行反应。l 适用适用：固定化酶：固定化酶 3.流化床反应器流化床反应器 fluidized bed reactor,FBR第十七页，讲稿共六十五页哦l优点优点：传质、传热性能好，传质、传热性能好，pH、温度控制及气体的、温度控制及气体的 l 供给容易供给容易 不易堵塞，可适用于处理不易堵塞，可适用于处理黏度高黏度高的液体的液体 能处理能处理粉末状粉末状底物底物 压力降小压力降小l缺点缺点：需保持一定流速，难于放大需保持一定流速，难于放大 固定化酶处于流动状态，易破损固定
12、化酶处于流动状态，易破损 空隙体积大，酶浓度低空隙体积大，酶浓度低 3.流化床反应器流化床反应器fluidized bed reactor,FBR第十八页，讲稿共六十五页哦l改进方法改进方法：使用几个流化床组成的反应器组，或使用使用几个流化床组成的反应器组，或使用锥形流锥形流化床化床。底物进行底物进行循环循环，避免固定化酶冲出，促进底物完，避免固定化酶冲出，促进底物完全转化为产物。全转化为产物。3.流化床反应器流化床反应器fluidized bed reactor,FBR第十九页，讲稿共六十五页哦循环反应器循环反应器recycle reactor,RCRn特点特点：把部分流出液与：把部分流出液
13、与加料液混合，然后再令加料液混合，然后再令其进入反应器。其进入反应器。n优点优点：可提高液体的流：可提高液体的流速和减少底物向固定化速和减少底物向固定化酶表面传递的阻力。酶表面传递的阻力。第二十页，讲稿共六十五页哦l 特点特点：利用从反应器底部通入的：利用从反应器底部通入的气体产生的大量气泡，在上升过气体产生的大量气泡，在上升过程中起到程中起到提供反应底物提供反应底物和和混和混和两种两种作用。作用。l 三相流化床反应器三相流化床反应器：在使用固定化：在使用固定化酶进行催化反应时，反应系统中存在酶进行催化反应时，反应系统中存在固、液、气固、液、气三相三相l 适用适用：游离酶、固定化酶：游离酶、固
14、定化酶4.鼓泡式反应器鼓泡式反应器bubble column reactor,BCR第二十一页，讲稿共六十五页哦4.鼓泡式反应器鼓泡式反应器bubble column reactor,BCRn优点优点：结构简单，操作容易结构简单，操作容易 传质、传热性能好，剪切力小传质、传热性能好，剪切力小 适合于需要气体参与的反应适合于需要气体参与的反应n缺点缺点：液体返混严重，气泡易聚并，效率低：液体返混严重，气泡易聚并，效率低n改进办法改进办法：锥形、多段式：锥形、多段式第二十二页，讲稿共六十五页哦污水处理污水处理4.鼓泡式反应器鼓泡式反应器bubble column reactor,BCR第二十三页，
15、讲稿共六十五页哦l 特点特点：将酶催化反应与：将酶催化反应与半透膜半透膜的分离作用相结合的分离作用相结合l 适用适用：游离酶、固定化：游离酶、固定化酶。酶。l 分类分类：游离酶膜反应器、：游离酶膜反应器、固定化酶膜反应器固定化酶膜反应器 5.膜反应器膜反应器 membrane reactor，MR第二十四页，讲稿共六十五页哦游离酶膜反应器游离酶膜反应器第二十五页，讲稿共六十五页哦l 特点特点：由膜状或板状固定化酶组装的反应器：由膜状或板状固定化酶组装的反应器。l 分类分类：平板状或螺旋状反应器平板状或螺旋状反应器 转盘型反应器转盘型反应器 空心酶管反应器空心酶管反应器 中空纤维膜反应器中空纤维
16、膜反应器 固定化酶膜反应器固定化酶膜反应器第二十六页，讲稿共六十五页哦l 特点特点：放大容易；单位体积催化剂有效面积小：放大容易；单位体积催化剂有效面积小平板状或螺旋状反应器平板状或螺旋状反应器第二十七页，讲稿共六十五页哦l 有立式和卧式两种，卧式适用于需氧反应或产物有挥发有立式和卧式两种，卧式适用于需氧反应或产物有挥发性物质，广泛应用于水处理装置。性物质，广泛应用于水处理装置。转盘型反应器转盘型反应器第二十八页，讲稿共六十五页哦l 特点特点：酶固定在细管的内壁上，底物溶液流经细管：酶固定在细管的内壁上，底物溶液流经细管时，只有与管壁接触的部分进行酶反应。时，只有与管壁接触的部分进行酶反应。l
17、 多与自动分析仪等组装，用于多与自动分析仪等组装，用于定量分析定量分析。空心酶管反应器空心酶管反应器第二十九页，讲稿共六十五页哦l 特点特点：由外壳和数以千计的醋酸纤维制成的：由外壳和数以千计的醋酸纤维制成的中空纤维中空纤维组成组成l 内层：内层：半透膜半透膜，可截留大分子物质而允许小分子物质通过，可截留大分子物质而允许小分子物质通过 l 外层：多孔的海绵状支持层，外层：多孔的海绵状支持层，酶酶被固定在海绵状支持层中被固定在海绵状支持层中l 中空纤维可承受较大压力，通过正常中空纤维可承受较大压力，通过正常超滤超滤程序将底物压入内壁与程序将底物压入内壁与海绵状介质上的酶起反应海绵状介质上的酶起反
18、应中空纤维反应器中空纤维反应器第三十页，讲稿共六十五页哦6.喷射式反应器喷射式反应器projectional reactor，PRn特点特点：通入高压喷射蒸汽，实现酶与底物的混合，：通入高压喷射蒸汽，实现酶与底物的混合，进行进行高温短时催化高温短时催化反应反应n组成：组成：喷射器、维持罐喷射器、维持罐n适用适用：耐高温游离酶：耐高温游离酶n优点优点：结构简单，催化效率高：结构简单，催化效率高第三十一页，讲稿共六十五页哦第三十二页，讲稿共六十五页哦食糖是日常生活必需品，也是食糖是日常生活必需品，也是食品、医药等工业原料。食品、医药等工业原料。世界食糖的需求每年以世界食糖的需求每年以4的速率增加，
19、而产量每年只的速率增加，而产量每年只增加增加2-3，供不应求。，供不应求。目前各国都竞相生产高果糖浆目前各国都竞相生产高果糖浆(High Fructose Syrup，甜甜度为蔗糖的度为蔗糖的173.5)。在美国、日本等发达国家。在美国、日本等发达国家2/3的食糖的食糖已为高果糖浆代替。已为高果糖浆代替。高果糖浆采用高果糖浆采用固定化葡萄糖异构酶固定化葡萄糖异构酶和和固定化含酶菌体固定化含酶菌体进进行生产。行生产。例：利用固定化酶生产高果糖浆例：利用固定化酶生产高果糖浆第三十三页，讲稿共六十五页哦高高果果糖糖浆浆的的生生产产工工艺艺 葡萄糖异构酶葡萄糖异构酶第三十四页，讲稿共六十五页哦双酶法制
20、糖工艺流程图双酶法制糖工艺流程图第三十五页，讲稿共六十五页哦小结：各类反应器的特点小结：各类反应器的特点反应器类型适用操作方式适用酶优点搅拌罐式分批式流加分批式连续式游离酶固定化酶反应较完全，反应条件易调控填充床式连续式固定化酶催化剂密度大，可提高酶催化反应速度流化床式分批式流加分批式连续式固定化酶混合均匀，传质和传热效果好，温度和pH值的调节控制容易，不易堵塞，可催化粘度大的反应液第三十六页，讲稿共六十五页哦反应器类型适用操作方式适用酶 优点鼓泡塔式分批式流加分批式连续式游离酶固定化酶结构简单，操作容易，剪切力小，混合效果好，传质、传热效率高,适于有气体参与的反应膜反应器连续式游离酶固定化酶
21、清洗较困难 喷射式连续式游离酶酶与底物混合充分，催化效率高，适用于耐高温酶的反应各类反应器的特点各类反应器的特点第三十七页，讲稿共六十五页哦三、酶反应器的选择三、酶反应器的选择酶反应器的选择依据酶反应器的选择依据n n酶的应用形式酶的应用形式酶的应用形式酶的应用形式 n n酶反应动力学性质酶反应动力学性质酶反应动力学性质酶反应动力学性质n n底物和产物的理化性质底物和产物的理化性质底物和产物的理化性质底物和产物的理化性质n n其他其他其他其他第三十八页，讲稿共六十五页哦（1）游离酶游离酶：STR、MR、BCR、PR。u 常用常用STRu气体参与气体参与 BCRu高价酶高价酶MRu耐高温酶耐高温
22、酶PR1.酶的应用形式酶的应用形式第三十九页，讲稿共六十五页哦1.酶的应用形式酶的应用形式（2）固定化酶固定化酶：STRSTR、PCR、BCRBCR、FBRFBR、MRMRn n颗粒状颗粒状颗粒状颗粒状STRSTR、PCRn n小颗粒状小颗粒状小颗粒状小颗粒状FBR FBR、BCRBCRn n片状、膜状或纤维状片状、膜状或纤维状片状、膜状或纤维状片状、膜状或纤维状PCRn n平板状、直管状、螺旋管状平板状、直管状、螺旋管状平板状、直管状、螺旋管状平板状、直管状、螺旋管状MRMR第四十页，讲稿共六十五页哦u 混合效果混合效果STR、FBRu 酶受高浓度底物抑制酶受高浓度底物抑制BSTRu 酶受产
23、物反馈抑制酶受产物反馈抑制MR、PCRu 酶耐受高温酶耐受高温PR2.酶反应动力学性质酶反应动力学性质第四十一页，讲稿共六十五页哦 分子量大分子量大不适用不适用MR 溶解性物质溶解性物质 任何类型反应器任何类型反应器n 底物底物 颗粒物质颗粒物质 胶体物质胶体物质 气体气体BCRSTR、FCR3.底物和产物的理化性质底物和产物的理化性质 第四十二页，讲稿共六十五页哦u 成本：成本：低低u 使用：使用：方便，易清洗方便，易清洗u CSTR应用的可塑性较大，结构简单，成本较低。应用的可塑性较大，结构简单，成本较低。u PBR可塑性较差，但应用广泛。可塑性较差，但应用广泛。4.其他其他第四十三页，讲
24、稿共六十五页哦选择反应器需考虑的因素选择反应器需考虑的因素n n酶的机械强度、密度酶的机械强度、密度n n反应操作的要求反应操作的要求n n反应速率方程式的类型反应速率方程式的类型n n对付杂菌污染的措施对付杂菌污染的措施对付杂菌污染的措施对付杂菌污染的措施n n酶的稳定性、再生、更换的难易酶的稳定性、再生、更换的难易酶的稳定性、再生、更换的难易酶的稳定性、再生、更换的难易n n反应器内催化表面积与反应器体积之比反应器内催化表面积与反应器体积之比反应器内催化表面积与反应器体积之比反应器内催化表面积与反应器体积之比第四十四页，讲稿共六十五页哦n生物反应器设计的主要目标：生物反应器设计的主要目标：
25、产品的质量最高，生产成本最低。产品的质量最高，生产成本最低。(4)应具有最佳的无菌条件应具有最佳的无菌条件(1)所用生物催化剂应具有较高的比活和酶浓度（或细胞浓度），所用生物催化剂应具有较高的比活和酶浓度（或细胞浓度），得到较大的产品转化率得到较大的产品转化率(2)能用电脑自动检测和调控，从而获得最佳的反应条件能用电脑自动检测和调控，从而获得最佳的反应条件(3)应具有良好的传质和混合性能应具有良好的传质和混合性能四、酶反应器的设计四、酶反应器的设计第四十五页，讲稿共六十五页哦设计步骤设计步骤1.确定确定酶反应器的类型酶反应器的类型n根据酶、底物和产物的性质确定反应器类型。根据酶、底物和产物的性
26、质确定反应器类型。2.确定确定反应器的制造材料反应器的制造材料n不锈钢不锈钢3.进行进行热量衡算热量衡算n设计控温装置：夹套、列管设计控温装置：夹套、列管4.进行进行物料衡算物料衡算n酶反应动力学参数、底物用量、酶量、反应体积、酶反应动力学参数、底物用量、酶量、反应体积、反应器数量反应器数量夹层冷却夹层冷却蛇形管冷却蛇形管冷却第四十六页，讲稿共六十五页哦1.酶反应器操作条件的确定及调控酶反应器操作条件的确定及调控（1）反应温度反应温度的确定与调控的确定与调控 u 酶的催化反应有一个酶的催化反应有一个最适温度最适温度。过低，反应速度减慢；。过低，反应速度减慢；过高，引起酶的变性失活。过高，引起酶
27、的变性失活。u 换热装置换热装置夹套或列管等夹套或列管等五、酶反应器的操作五、酶反应器的操作第四十七页，讲稿共六十五页哦（2）pH值值的确定与调控的确定与调控n酶的催化反应有一个酶的催化反应有一个最适最适pH值值。过低或过高均使。过低或过高均使反应速度减慢，甚至使酶变性失活。反应速度减慢，甚至使酶变性失活。n操作：加入操作：加入稀酸稀酸或或稀碱稀碱进行调解，必要时可采用进行调解，必要时可采用缓冲液缓冲液维持反应液的维持反应液的pH值。值。五、酶反应器的操作五、酶反应器的操作第四十八页，讲稿共六十五页哦（3）底物浓度的确定与调控）底物浓度的确定与调控n底物浓度底物浓度是决定酶促反应速度的主要因素
28、。是决定酶促反应速度的主要因素。n底物浓度低，酶催化反应速度随底物浓度的增底物浓度低，酶催化反应速度随底物浓度的增加而升高；当底物浓度达到一定值时，反应速加而升高；当底物浓度达到一定值时，反应速度趋于平衡，不再与底物浓度成正比。度趋于平衡，不再与底物浓度成正比。n操作：适宜浓度，操作：适宜浓度，流加操作流加操作五、酶反应器的操作五、酶反应器的操作第四十九页，讲稿共六十五页哦（4）酶浓度的确定与调控）酶浓度的确定与调控n酶浓度酶浓度也是决定酶促反应速度的主要因素。也是决定酶促反应速度的主要因素。n底物浓度足够高时，酶催化反应速度与酶浓度底物浓度足够高时，酶催化反应速度与酶浓度成正比；但提高酶浓度
29、，会增加成本。成正比；但提高酶浓度，会增加成本。n操作：综合考虑操作：综合考虑反应速度反应速度和和成本成本五、酶反应器的操作五、酶反应器的操作第五十页，讲稿共六十五页哦（5）搅拌速度的确定与调控）搅拌速度的确定与调控n搅拌罐反应器搅拌罐反应器：搅拌速度过慢，影响混合均匀性；：搅拌速度过慢，影响混合均匀性；搅拌速度过快，产生的剪切力使酶的结构受影响搅拌速度过快，产生的剪切力使酶的结构受影响n操作：预先确定搅拌转速，适时调节操作：预先确定搅拌转速，适时调节五、酶反应器的操作五、酶反应器的操作第五十一页，讲稿共六十五页哦（6）流速的确定与调控）流速的确定与调控nFBR：过慢，影响酶和底物均匀接触；过
30、快，：过慢，影响酶和底物均匀接触；过快，固定化酶结构受到破坏。可控制固定化酶结构受到破坏。可控制进液口的流速进液口的流速和和进液管的方向和排布进液管的方向和排布。nPCR：过慢，酶和底物接触时间长，反应完全，：过慢，酶和底物接触时间长，反应完全，但生产效率低。但生产效率低。nMR：流速快，可以降低或者清除产物的反馈抑制：流速快，可以降低或者清除产物的反馈抑制作用，但容易产生浓度差极化而使膜阻塞。以适当作用，但容易产生浓度差极化而使膜阻塞。以适当的速度进行的速度进行搅拌搅拌，控制流动速度和流动状态。，控制流动速度和流动状态。五、酶反应器的操作五、酶反应器的操作第五十二页，讲稿共六十五页哦2.酶反
31、应器操作的注意事项酶反应器操作的注意事项u 保持酶反应器的操作稳定性保持酶反应器的操作稳定性u 防止酶的变性失活防止酶的变性失活u 防止微生物污染防止微生物污染五、酶反应器的操作五、酶反应器的操作第五十三页，讲稿共六十五页哦本章思考题本章思考题1.何谓酶反应器？主要有哪些种类？何谓酶反应器？主要有哪些种类？2.试比较常见酶反应器的优缺点并画出结试比较常见酶反应器的优缺点并画出结构简图构简图（STR、PCR、BCR、FBR）。）。3.酶反应器的选择依据包含哪些方面？如何酶反应器的选择依据包含哪些方面？如何根据反应特点确定反应器类型？根据反应特点确定反应器类型？第五十四页，讲稿共六十五页哦 低聚糖
32、低聚糖：指：指2-10个单糖分子通过糖苷键连结起来，个单糖分子通过糖苷键连结起来，形成直链或分支链的一类寡糖的总称。形成直链或分支链的一类寡糖的总称。研究现状：国际市场低聚糖年总产量达研究现状：国际市场低聚糖年总产量达6万吨，万吨，已广泛应用于饮料、糖果、糕点、乳制品、冷饮、已广泛应用于饮料、糖果、糕点、乳制品、冷饮、调味料、疗效食品等产品中。调味料、疗效食品等产品中。应用种类：应用种类：异麦芽寡糖、蔗果寡糖、半乳糖基寡糖、异麦芽寡糖、蔗果寡糖、半乳糖基寡糖、半乳糖基转移寡糖、帕拉金糖、偶合糖、大豆低聚糖、半乳糖基转移寡糖、帕拉金糖、偶合糖、大豆低聚糖、异构乳糖异构乳糖等。等。酶法生产新型低聚
33、糖酶法生产新型低聚糖第五十五页，讲稿共六十五页哦 生理功能生理功能：促进双歧杆菌增殖；抑制腐败菌的促进双歧杆菌增殖；抑制腐败菌的生长繁殖；低热能，防止肥胖和糖尿病、抗龋齿、生长繁殖；低热能，防止肥胖和糖尿病、抗龋齿、抗肿瘤等。抗肿瘤等。第五十六页，讲稿共六十五页哦第五十七页，讲稿共六十五页哦 酶的发酵生产酶的发酵生产：对菌种进行基因工程改造，以提：对菌种进行基因工程改造，以提高酶的活力和产量，运用现代发酵技术和新型生物高酶的活力和产量，运用现代发酵技术和新型生物反应器，达到最优化控制以提高发酵酶的产量反应器，达到最优化控制以提高发酵酶的产量 低聚糖的酶法合成低聚糖的酶法合成：采用固定化酶或固定
34、化菌：采用固定化酶或固定化菌体来连续合成低聚糖体来连续合成低聚糖 分离精制分离精制：一般包括过滤、脱色、脱盐、分离、：一般包括过滤、脱色、脱盐、分离、纯化、浓缩等操作过程。纯化、浓缩等操作过程。低聚糖的生产过程低聚糖的生产过程第五十八页，讲稿共六十五页哦又称为蔗果寡糖，其分子结构是在蔗糖又称为蔗果寡糖，其分子结构是在蔗糖(GF)分子分子上结合上结合13个果糖分子的寡糖的总称个果糖分子的寡糖的总称主要有：蔗果三糖主要有：蔗果三糖(GF2)、蔗果四糖、蔗果四糖(GF3)、蔗果、蔗果五糖五糖(GF4)，蔗糖与果糖分子以，蔗糖与果糖分子以-l，2糖苷键连接糖苷键连接普遍存在于高等植物中，尤其以洋葱、牛
35、蒡、普遍存在于高等植物中，尤其以洋葱、牛蒡、芦笋、香蕉等植物中含量较高。芦笋、香蕉等植物中含量较高。目前工业上用目前工业上用-果糖转移酶果糖转移酶（为胞内酶，来自于黑（为胞内酶，来自于黑曲霉）作用于蔗糖，进行分子间果糖转移反应生产低曲霉）作用于蔗糖，进行分子间果糖转移反应生产低聚糖。聚糖。低聚果糖的生产低聚果糖的生产第五十九页，讲稿共六十五页哦第六十页，讲稿共六十五页哦环状糊精：环状糊精：是一种由是一种由6个以上的葡萄糖以个以上的葡萄糖以-1,4糖苷键糖苷键结合的环状低聚糖。结合的环状低聚糖。应用应用环状糊精葡萄糖基转移酶环状糊精葡萄糖基转移酶的催化作用自淀粉的催化作用自淀粉或葡萄糖分子间转化
36、而成。或葡萄糖分子间转化而成。酶的产生菌：酶的产生菌：嗜碱性芽孢杆菌嗜碱性芽孢杆菌。环状糊精产品的主要种类：环状糊精产品的主要种类：l-环状糊精环状糊精：由：由6个脱水葡萄糖单位组成个脱水葡萄糖单位组成l-环状糊精环状糊精，由，由7个脱水葡萄糖单位组成个脱水葡萄糖单位组成l-环状糊精环状糊精，由，由8个脱水葡萄糖单位组成个脱水葡萄糖单位组成酶法生产环状糊精酶法生产环状糊精第六十一页，讲稿共六十五页哦环状糊精环状糊精(CD)的生产一般分为三个阶段的生产一般分为三个阶段：第一阶段：制造环状糊精合成酶第一阶段：制造环状糊精合成酶第二阶段：利用酶作用于淀粉糊合成环状糊精第二阶段：利用酶作用于淀粉糊合成环状糊精第三阶段：环状糊精的分离提取与精制第三阶段：环状糊精的分离提取与精制第六十二页，讲稿共六十五页哦环状糊精的作用环状糊精的作用1.使易挥发、氧化和光分解的物质稳定化使易挥发、氧化和光分解的物质稳定化2.改变物质的物理和化学性质改变物质的物理和化学性质3.改变被包接络合物分子的反应性能改变被包接络合物分子的反应性能 第六十三页，讲稿共六十五页哦第六十四页，讲稿共六十五页哦感谢大家观看第六十五页，讲稿共六十五页哦