探討改善環狀糊精葡萄糖基轉移酶特性及連續生產 β-環狀糊精條件
學生姓名:
李旭傑
指導教授:
方翠筠
學 號:
10432043
學期:
104下
摘 要:
環狀糊精 (cyclodextrin, CD) 為以 α-1,4 鍵結之環狀寡醣，其構型是中空的圓錐體，表面具有親水性，內面則為疏水性，因此可溶於水，而在內部疏水特性能夠承載疏水性分子形成複合物，此特性可用於不同的用途，如保護芳香物質或其他敏感成分及控制食品成分釋放等，環狀糊精葡萄糖基轉移酶 (cyclodextringlycosyltransferase, CGTase) 可將澱粉藉由分子內糖基轉移作用轉換成環狀糊精，可應用在食品等工業上。本次報告擬探討提升 CGTase 對產物 β-CD 的特異性、熱穩定性及固定化以提升 β-CD 產量。原生型 CGTase 會產出 α-CD、β-CD、γ-CD 的混合物，可利用突變來提升 β-CD 產量降低分離成本，並加入聚乙二醇 (PEGs) 來提升 CGTase 熱穩定性，最後探討將 CGTase 以共價方式固定化於幾丁聚醣球體上並利用充填床反應器來連續生產 β-CD。結果顯示 A31R、A31P 及 A31T 的突變可增加 β-CD 生成量，表示這些突變增強 CGTase 的 β-CD 特異性。尤其是 A31R，比原生型 CGTase 增加約 26% β-CD 產量。而加入 10-15% PEG 400 可增加約 20% 的 CGTase 活性，螢光光譜及圓二色光譜分析分別顯示 PEGs 可保護 β-CGTase 的三級和二級結構，15% PEG 1000 在 60 ˚C 下比未添加延長 6.5 倍的半衰期。最後在充填床反應器中，流速及基質濃度會影響β-CD 的產量，最適基質濃度 4% (w/v)，且在流速 3 mL/min 下有最高的 β-CD產率，連續反應 52 小時後活性降為原來的 78%，但若用緩衝溶液清洗幾丁聚醣球體，可回復至初始活性，此活性可維持 50 小時。
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