玉米淀粉双酶法制取葡萄糖

综合实验报告

题目：玉米淀粉双酶法制取结晶葡萄糖的工艺研究姓名：何雄飞

学号：080700104

学院：生物科学与工程学院

专业：生物工程

指导教师：朱秋享

2010年11月29日-2010年12月28日

综合实验

淀粉是植物体中贮存的养分，贮存在种子和块茎中，各类植物中的淀粉含量都较高，大米中含淀粉62％～86％，麦子中含淀粉57％～75％，玉米中含淀粉65％～72％，马铃薯中则含淀粉超过90％。

葡萄糖在自然界中分布极广，游离状态的葡萄糖存在于植物果实中，动物中也有存在。葡萄糖是有机体能量的主要来源，是许多糖类化合物的组成部分，是多种有机醇和抗生素的糖质原料。本实验所制结晶葡萄糖是主要以玉米淀粉乳为原料，采用双酶法降解转化为葡萄糖后，经过活性炭脱色、过滤等净化处理后，再经过蒸发浓缩、降温冷却结晶、分离、烘干等工序精制而成的一种全结晶体状态的葡萄糖，在经济上有较为诱人的应用价值。

本实验在前人工作的基础上，有针对地对双酶法制取葡萄糖晶体这一工艺进行了研究，主要进行了液化条件的优化选择。

一、实验原理

酶液化和酶糖化工艺称为双酶法、双酶法生产葡萄糖工艺是以作用专一的酶制剂作为催化剂，反应条件温和，复合分解反应较少，因此采用双酶法生产葡萄糖，可以提高转化率及糖液浓度，改善糖液质量，是目前最为理想的制糖方法。首先对淀粉进行调浆;用纯碱调pH值至6.0左右，再加入耐高温的α-淀粉酶，搅拌均匀。将调好后的淀粉浆进行糊化，其目的是打破淀粉分子的结晶结构，初步凝聚蛋白质。待到液化均匀一致，达到合格的液化液，即合理的DE值、外观透明、无白色沉淀、粘度低、蛋白质絮凝好，液化

II

结束。将料液用酸将pH值调至4.5，加人糖化酶。经过一定糖化周期后，料液达到预期的DE值，此时可以进行料液脱色以及离子交换的纯化处理（本次实验由于时间限制以及安排不当，故未能进行离子交换）。最后，通过阶梯式降温的方法使晶体析出。

二、实验仪器

1、淀粉前处理

800mL烧杯一只、350mL烧杯三只、玻璃棒、500mL量筒、电子天平、药匙、胶头滴管、pH试纸

2、液化

温度计、水浴锅

3、糖化

pH试纸、水浴摇床

4、净化处理

布氏漏斗、纱布、滤纸、真空泵、水浴摇床、玻璃棒

5、浓缩结晶

水浴锅、阿贝折射仪、玻璃棒

6、DE测定

酸式滴定管、250mL（或200mL）三角瓶、沸石、5mL移液枪一只、1mL移液枪一致、电炉、镊子、50mL量筒、电子天平、阿贝折射仪、秒表

7、酶活测定

分光光度计、移液枪、试管、水浴锅、酸式滴定管、锥形瓶胶头滴管

三、实验试剂

III

玉米淀粉、碳酸钠溶液（调pH用）、盐酸溶液（调pH用）、氯化钙溶液、α-淀粉酶、糖化酶、活性炭、3，5-二硝基水杨酸、五水硫酸铜、四水合酒石酸钾纳、氢氧化钠、无水D-葡萄糖、亚甲基蓝、柠檬酸、柠檬酸钠、浓硫酸、碘、碘化钾

四、实验步骤

1、淀粉前处理

量取蒸馏水600mL，加入到事先称取好的200g淀粉中搅拌均匀，得到1：3淀粉浆液。平均分装到三只350mL烧杯中，用Na2CO3溶液以及HCl溶液调整pH至6.0左右，加入CaCl2溶液2mL，混匀。

2、液化最优条件的正交实验

按步骤1继续配制淀粉浆液6瓶。将烧杯置于75℃的水浴锅中，持续搅拌至淀粉浆液粘稠成糊状。立即加入α-淀粉酶，搅拌均匀。分别置于55℃、65℃、75℃的水浴锅中，温度恒定不同的时间，期间持续搅拌。时间到后移入100℃水浴10分钟，以充分使酶灭活。冷却后测定其DE值（本实验采取的DE测定为费林滴定参考自“GB/T 22482.1-2008：淀粉水解产品还原力和葡萄糖当量测定”，这里便不再赘述），以DE落在15-20内为佳。具体的实验条件控制如下：

表1：液化最优条件正交实验表

列号试验号温度/℃液化时间/min 酶用量/(g/50g淀

粉)

A B C

1 1（55）1（20）1（0.1）

2 1 2（30）2（0.15）

3 1 3（40）3（0.2）

IV

4 2（65） 1 2

5 2 2 3

6 2 3 1

7 3（75） 1 3

8 3 2 1

9 3 3 2

3、糖化

研究出最佳液化条件之后，在最佳液化条件重新进行液化。灭活后料液冷却，调整pH为4.5，每个烧杯加入糖化酶1.20g。搅拌混匀之后分别置于60℃、65℃、70℃的水浴摇床中，震荡反应16h,取出，测定其DE值，以DE值接近96为好。

4、净化

糖化液冷却后用四层纱布过滤。粗略地除去絮凝物后，加入事先干燥好的3.5g活性炭（分两次添加，第一次稍多），。置于80℃的水浴摇床中震荡20min后取出，先用四层纱布过滤，后用布氏漏斗抽滤。得到无色澄清透明糖液。

5、浓缩

将糖液置于间歇沸腾的水浴锅蒸发浓缩，至干物质含量达70%，取出。冷却至45℃。在45℃的水浴锅中保温12h后，降至39℃继续保温12h。再降至33℃保温12h，最后降至27℃保温12h，取出。

6、结晶干燥

将含晶体的溶液用布氏漏斗抽滤，得到固体。将固体置于烘箱中，得到干燥的晶体，即为葡萄糖。

V

7、0.1%α-淀粉酶活力的测定

配制实验试剂如下：

①标准葡萄糖溶液（1mg/mL):准确称取100mg葡萄糖，用蒸馏水溶解并定容至100mL；

②3，5-二硝基水杨酸试剂：精确称取3，5-二硝基水杨酸1g，溶于20mL 2mol/L 的NaOH溶液中，加入50mL蒸馏水，再加入30g酒石酸钾钠，待溶解后用蒸馏水定容至100mL。盖紧瓶塞，勿使CO2进入。若溶液浑浊可过滤后使用。

③0.1mol/L pH5.6的柠檬酸钠缓冲液

A液（0.1mol/L柠檬酸）：称取C6H8O7·H2O 21.01g，用蒸馏水溶解并定容至1L；

B液（0.1mol/L柠檬酸钠）：称取Na3C6H5O7·2H2O 29.41g,用蒸馏水溶解并定容至1L；

取A液55mL与B液145mL混匀，即为0.1mol/L pH5.6的柠檬酸钠缓冲液；

④2%淀粉溶液：称取2g淀粉溶于100mL0.1mol/L pH5.6的柠檬酸钠缓冲液中；

实验步骤如下：

①葡萄糖标准曲线的制作

取7只干净的试管，编号，按表二加入试剂，做两份平行。

表2：葡萄糖标准曲线的制作

试剂

管号

1 2 3 4 5 6 7

葡萄糖标准液/mL 0 0.1 0.3 0.5 0.7 0.9 1.0 蒸馏水/mL 1.0 0.9 0.7 0.5 0.3 0.1 0 3，5-二硝基水杨酸/mL 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0

VI