磁性奈米顆粒固定化β-葡萄糖苷酶技術於半乳寡糖生產之應用探討
學生姓名:
黃培騏
指導教授:
方翠筠
學期:
113上
摘 要:
乳糖為乳製品工業之副產品且為廉價的雙醣，其可透過 β-葡萄糖苷酶的轉半乳糖反應轉化為更具價值的產品，如低聚半乳寡糖(GOS) ( EC 3.2.1.21 )。就乳糖轉化及GOS 生產而言，酵素工程可為其提供高轉醣作用及水解率。而磁性奈米顆粒（MNPs）技術廣泛應用於固定化酵素以提升生物製程的穩定性和效率。以來自海棲熱袍菌(Thermatoga maritima)的 β-葡萄糖苷酶(Tm-β-Glu)固定於幾丁聚醣(Cs) 功能化的磁性奈米顆粒(Cs-MNPs) 進行研究，採用批次法提高乳糖轉換成 GOS 的速率，其固定化效率和產率均為 79%，而固定化之 β-葡萄糖苷酶透過磁力分離程序被有效回收。GOS 產率和殘留的酵素活性分別為 28.76 和 40.44%。另以新型熱穩定性幾丁質結合域（TtChBD）將 Tm-β-Glu 固定在幾丁質功能化的磁性奈米顆粒上，該技術展示在高溫及 pH條件下的顯著穩定性。另透過磁分離技術回收固定化酵素，在第 10 次循環後固定化酵素的 GOS 產率和殘留活性分別為 31.23%和 66%。再就海藻酸鈉包覆的磁性奈米顆粒（SAFe3O4 MNPs）固定化β-葡萄糖苷酶進行研究，理想的 pH 值維持在 7.0，最適溫度增加到 85℃，Km和 Vmax分別增加 65%和 41%，固定化提供低活化能並增強 pH 和熱穩定性。SAFe3O4 MNPs 在第 6 次循環使用仍維持 39.52%的酵素有效性，其 GOS 的產率為 28.13%，顯示其高重複使用性和產率。綜上，磁性奈米顆粒固定酵素技術在提高半乳寡糖生產效率和酵素穩定性方面有巨大潛力，為工業化應用提供新穎解決方案，且透由簡易磁分離實現酵素回收與再利用。
專討報告摘要(黃培騏).pdf