果胶酶讲解

葡萄糖异构酶

从以下六个方面来了解和认识：

1.酶的催化特性和来源

2. 酶的功能用途

3. 酶的结构和理化性质

4. 酶的生产方法和提取纯化工艺

5. 酶制剂在生产中的应用

6. 该酶制剂的发展趋势

一、酶的催化特性和来源

•葡萄糖异构酶又称木糖异构酶，它可以催化D-木糖、D-葡萄糖，D-核糖等醛糖转化为相应的酮糖。

•目前为止，发现的产酶菌为细菌和放线菌，还有少量的米曲霉和酵母中。

1、催化特性

由于葡萄糖异构化为果糖具有重要的经济意义，因此工业上习惯将D-木糖异构酶称为葡萄糖异构酶。

该酶一般只能催化C2与C4羟基为顺式的戊糖和己糖异构化，即只能催化D-木糖、D-核糖和D-葡萄糖异构化为对应的酮糖

大多数微生物该酶是胞内酶，可以直接利用细胞进行异构化反应，但也有一些微生物可以产生胞外酶，因菌种菌龄培养条件而异。

2、来源

细菌

•主要是乳酸杆菌，如短乳杆菌、发酵乳杆菌、盖氏乳杆菌、李氏乳杆菌、甘露醇乳杆菌、产气气杆菌、阴沟气杆菌、果聚糖气杆菌、凝结芽孢杆菌、嗜热芽胞脂肪杆菌等。

放线菌

•主要是链霉菌和诺卡菌，如白色链菌、包氏链霉菌、多毛链霉菌、黄微绿链霉菌、橄榄色链霉菌、秀红链霉菌、委内瑞拉链霉菌、达氏诺卡菌等。

•还有密苏里游动放线菌

其他

•米曲霉

•酵母菌

密苏里游动放线菌胞内酶达95%以上，嗜热放线菌M1033的胞外异构酶达99%，我国7号淀粉酶链霉菌M1033菌株也可以产生胞外葡萄糖异构酶。

生产葡萄糖异构酶的微生物分为

诱导型需要木糖作为诱导剂

组成型不添加木糖，是工业生产发展的方向

二、酶的功能用途

1. 将葡萄糖异构化为高果糖浆，味道纯正，具有较强保温性、着色性和防腐性，营养价值较高

2. 可不经消化直接被肠胃吸收，果糖的代谢不受胰岛素调节，糖尿病人可以利

用。

3. 是饮料、糕点等食品工业的理想用糖，在蜂蜜中含量最为丰富，它的甜度约为蔗糖的1.2-1.8倍。

4. 目前在全国范围内各国都大力发展果葡糖浆和结晶果糖的生产

三、酶的结构和理化性质

•淀粉的浆液经过α-淀粉酶的催化作用，可以形成糊精，糊精经过糖化酶的催化作用形成葡萄糖，葡萄糖在葡萄糖异构酶的催化作用下，分子的结构变化，这叫做G的异构化，G经异构化就形成了果糖，如果把果葡糖浆中的果糖和葡萄糖分离开来，经分离出来的葡萄糖再次进行异构化，并且如此反复多次，最后的混合物中果糖的含量可以达到70%-90%，这样的混合物就叫做高果糖浆。

葡萄糖异构酶的理化性质

1.热稳定性

2.底物专一性

3.金属离子的影响

4.最适pH值和温度

该酶能催化D2葡萄糖至D2果糖的异构化反应，它是工业上大规模从淀粉制备高果糖浆的关键酶，且该酶可将木聚糖异构化为木酮糖，再经微生物发酵生产乙醇。

四、酶的生产方法和提取工艺

1、酶的生产菌种的选择

2、酶的发酵条件

3、主要菌种工艺介绍

4、酶的筛选

1、生产菌种的选择

•产生该酶的异构物很多，但适合于工业生产的菌种并不多。目前工业上主要采用的菌种有暗色产色链霉菌、凝结芽孢杆菌、橄榄色链霉菌、密苏里游动放线菌以及节杆菌等

•多数微生物的葡萄糖异构酶为诱导型，需要木糖的诱导，当有葡萄糖时异构酶的产生受到抑制，可诱变选育抗葡萄糖分解代谢阻遏物的突变株获得组成型突变株，以提高酶产量。

2、发酵条件

1.胞内外酶的分布和酶的稳定化

2.碳源

3.氮源

4.金属离子

5.pH

6.培养温度和时间

7.通风量

（1）碳源

•多数野生型菌株需要木糖诱导产酶。木二糖的诱导力更强，特别是与木糖共存时，诱导产酶的效果更好。

•G是组成型酶生产菌种常用的碳源，但是G异构酶的产生也受到G分解代谢阻遏物的调节，一般是在G耗尽之后开始产酶。

•此外，可以作为碳源的还有果糖、蔗糖、甜菜糖蜜、淀粉、阿拉伯糖、山梨糖与甘油、乳糖。

（2）氮源

•胨、玉米浆、酪蛋白水解物、大豆粉、肉粉等有机氮均是生产G异构酶良好的氮源。

•不同形式的铵盐，对不同菌株的效果不同。

（3）金属离子

•不同菌株对金属离子依赖性不同

•主要对其有重要作用的离子有：Cu2+、Ni2+、Zn2+、Fe2+、Mn2+、Al3+、Co2+、Mg2+

（4）pH

•生产异构酶的培养基初始pH在中性附近，当培养基组成不同时，同一菌株的最适pH也不同。

（5）培养基温度和时间

•链霉菌为24~30，密苏里游动放线菌29~33，高温放线菌要求45，嗜热脂肪、凝结芽孢杆菌需要50~60,。

•中温菌一般培养24~28h可达到产酶高峰，嗜热菌在较短时间可达到高峰。（6）通风量

•链霉菌发酵时，强烈的通风搅拌能促进生长与产酶，通风强弱可影响链霉菌内外酶的分布。

•凝结芽孢杆菌是碱性微生物，在氧成为限制因子时，可以提高产酶。•限制断乳杆菌氧的供应可促进产酶，强烈的通风，不利于生长和酶的合成。

（7）胞内外酶的分布和酶的稳定化

•不同菌株产生的胞内外酶的比例不同，同时也受培养条件、菌龄的影响。

•可以低温保存，但在-20℃冰冻可使之顷刻失活。

3、主要生产菌种工艺介绍

1.密苏里游动放线菌G异构酶生产

2.乳酸杆菌G异构酶生产

3.嗜热放线菌G异构酶生产

4.链霉菌G异构酶生产

不同菌对培养基和发酵工艺要求不同，但都有相似的过程。

培养基

斜面培养基种子培养基发酵培养基

发酵工艺

斜面菌种培养种子培养发酵罐培养

4、酶的筛选