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(2)底物浓度
底物浓度对酶解效果的影响如图2,底物浓度越大酶解效率越低,达到高还原糖得率所需的时间就越长。在反应进行到60h的时候底物浓度为10g/L的得率为67.25%,底物浓度为70g/L的得率只有48.42%。在实际生产过程中,过高或过低的底物浓度都不适合用来工业生产,因此选择30g/L、40g/L、50g/L进行优化试验。
(3)pH
pH对还原糖得率的影响如图3所示,从图中可以看出,随着pH的降低外切酶的酶解效果越来越好。在pH为3时反应60h还原糖得率可以达到73.38%。所以选择pH为3、4、5进行优化试验。
(4)加酶量
加酶量对酶解效果的影响如图4,加酶量越大达到反应平衡的时间就越短酶解效果就越好。加酶量为20U/g时反应60h的还原糖得率为42.18%,加酶量为100U/g,反应36h就可达70.13%。尽管加酶量越大酶解效果就越好,但综合经济因素,选择40U/g,60U/g,80U/g进行优化试验。
2、正交试验结果
使用Minitab进行正交试验分析,按照一般线性模型进行方差分析。极差分析结果表明,各因素的主次顺序为:D(加酶量)>C(底物浓度)>B(pH)>A(温度)。表3的方差分析结果表明加酶量D,底物浓度C是显著的影响因素与极差分析结果相符合。考虑到工业生产中的经济因素,pH越接近中性添加的缓冲剂就越少,原料成本就越低因此选择pH=5;较低的温度所需的能耗就越低,因此选择温度为450C。结合方差与极差结果分析菊粉外切酶酶解最佳的工艺条件为A1B3C3D3,即选择450C的反应温度,pH为5,底物浓度50g/L,加酶量80U/g作为酶解的最佳反应条件。
3、重复性试验结果
按照正交试验的结论进行验证试验,在450C,pH=5,加酶量为80U/g,底物浓度为50g/L的条件下反应60h。进行6组平行试验结果如表4,重复6组平行试验平均得率为83.63%。汪伦记等使用实验室自纯化菊粉外切酶可以达到73.52%的酶解率(定义与本文中得率定义相同)。菊粉酶来源不同,菊粉原料产地不同可能是酶解率可能是酶解率差别的主要原因。
三、结论
本试验采用菊粉外切酶酶解菊粉生产高果糖浆,通过单因素试验与正交试验,得出各因素影响还原糖得率的大小顺序依次为:底物浓度>加酶量>pH>温度。最终确定最佳酶解条件为:底物浓度为50g/L,加酶量80U/g(底物),pH=5,温度450C,在此最优条件下可以获得83.63%的还原糖得率。重复性试验说明,该方案具有良好的重复性,可为工业生产高果糖浆提供理论依据与参考。
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