一種用果聚糖蔗糖酶生產(chǎn)低聚乳果糖的方法
【專(zhuān)利摘要】一種用果聚糖蔗糖酶生產(chǎn)低聚乳果糖的方法，屬于食品生物【技術(shù)領(lǐng)域】。本發(fā)明涉及一株從土壤中篩選而來(lái)的甲基營(yíng)養(yǎng)芽孢桿菌（Bacillus?methylotrophicus）SK21.002，以其為發(fā)酵菌株，以蔗糖為碳源、酵母浸出物和蛋白胨為氮源等組成發(fā)酵培養(yǎng)基，發(fā)酵生產(chǎn)果聚糖蔗糖酶，發(fā)酵后經(jīng)檢測(cè)，酶活達(dá)到1-50U/mL。將該果聚糖蔗糖酶添加到質(zhì)量濃度10%-40%蔗糖-乳糖溶液（1:1）中催化合成低聚乳果糖，轉(zhuǎn)化12-48h，轉(zhuǎn)化率達(dá)10%以上。本發(fā)明方法生產(chǎn)的低聚乳果糖產(chǎn)品安全可靠，是一種很有市場(chǎng)潛力的功能性食品配料。
【專(zhuān)利說(shuō)明】一種用果聚糖蔗糖酶生產(chǎn)低聚乳果糖的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種能夠生產(chǎn)低聚乳果糖的甲基營(yíng)養(yǎng)芽孢桿菌OfeciJAz1Sme thy1 trophi cus )) SK21.002和利用該菌株發(fā)酵生產(chǎn)果聚糖鹿糖酶,并將該酶用于生物制備低聚乳果糖(Iactosucrose)的方法,屬于食品生物【技術(shù)領(lǐng)域】。
【背景技術(shù)】
[0002]低聚乳果糖(Iactosucrose )是功能性低聚糖的一種,低甜度,低熱量,難以被人體消化，具有促進(jìn)雙歧桿菌增殖，抑制致病菌產(chǎn)生、抗齲齒、調(diào)整腸道功能、降血脂、降膽固醇、促進(jìn)礦物質(zhì)吸收等生理功能。國(guó)外生產(chǎn)的商品化低聚乳果糖是一種包括低聚乳果糖、蔗糖、乳糖、葡萄糖以及其他微量的低聚糖在內(nèi)的混合物。近年來(lái)，功能食品成為廣大消費(fèi)者關(guān)注的熱點(diǎn)，更是廣大食品從業(yè)者研發(fā)的重點(diǎn)。糖尿病、肥胖和心血管疾病人群的逐年増加和低齡化，使得低熱量和具有更多功能營(yíng)養(yǎng)特性的功能食品配料成為關(guān)注的熱點(diǎn)。
[0003]低聚乳果糖作為一種功能性食品添加劑可廣泛應(yīng)用于多種食品，具有廣闊的應(yīng)用前景。
[0004]酶法合成是工業(yè)化生產(chǎn)低聚乳果糖的主要途徑。酶法合成主要有兩種方法:一是利用半乳糖苷轉(zhuǎn)移酶將乳糖分解產(chǎn)生的β -半乳糖基轉(zhuǎn)移至蔗糖中葡萄糖的C4羥基上，如β -半乳糖苷酶；二是利用果糖基轉(zhuǎn)移酶將蔗糖分解產(chǎn)生的果糖基轉(zhuǎn)移至乳糖還原性末端的C1羥基上,適合的酶類(lèi)有果聚糖鹿糖酶(Ievansucrase )和β_呋喃果糖苷酶(β-fructofuransidase)。酶法合成低聚乳果糖的產(chǎn)率受多種因素影響,其中酶的來(lái)源直接影響酶法合成低聚乳果糖 的產(chǎn)率。
[0005]本發(fā)明使用一株能產(chǎn)生果聚糖蔗糖酶的新微生物，利用此酶與蔗糖-乳糖(1:1)反應(yīng)能得到高轉(zhuǎn)化率的低聚乳果糖，并通過(guò)濃縮、干燥等步驟得到低聚乳果糖的糖漿或粉末。基于上述發(fā)現(xiàn)提出了本發(fā)明。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的是提供一種新的微生物，它能夠生產(chǎn)高酶活的果聚糖蔗糖酶。
[0007]本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種使用該果聚糖蔗糖酶與蔗糖-乳糖(1:1)溶液反應(yīng)的方法，以得到高轉(zhuǎn)化率的低聚乳果糖。
[0008]本發(fā)明的再一個(gè)目的是提供一種低聚乳果糖提純與精制的方法，以得到高濃度低聚乳果糖糖漿或粉末。
[0009]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一株來(lái)源于土壤的甲基營(yíng)養(yǎng)芽孢桿菌
me thy1 trophi cus ) SK21.002,該菌株能夠產(chǎn)生果聚糖鹿糖酶,并利用該酶生成低聚乳果糖。
[0010]本發(fā)明的技術(shù)方案:一種用果聚糖蔗糖酶生產(chǎn)低聚乳果糖的方法，轉(zhuǎn)化蔗糖-乳糖生產(chǎn)低聚乳果糖時(shí)，向蔗糖:乳糖質(zhì)量比為1:1的蔗糖-乳糖底物溶液中添加果聚糖蔗糖酶進(jìn)行催化生產(chǎn)低聚乳果糖，轉(zhuǎn)化條件為:底物溶液的質(zhì)量濃度為10%-40%，果聚糖蔗糖酶添加量0.5-50U/g底物，pH5.0-8.0，轉(zhuǎn)化反應(yīng)溫度為30_60°C，轉(zhuǎn)化反應(yīng)時(shí)間12_48h，轉(zhuǎn)化率可達(dá)10%以上，得到含有低聚乳果糖的酶反應(yīng)液，進(jìn)一步加工處理用來(lái)制備低聚乳果糖糖漿或低聚乳果糖粉末。
[0011]所用果聚糖鹿糖酶來(lái)源于甲基營(yíng)養(yǎng)芽孢桿菌me thy I o trophi cus )SK21.002菌株發(fā)酵產(chǎn)生的果聚糖蔗糖酶。
[0012]在本 申請(qǐng)人:的另一專(zhuān)利ZL 201210012005.7 “一株產(chǎn)果聚糖蔗糖酶的菌株及用該酶生產(chǎn)果聚糖的方法”中已公開(kāi)了發(fā)酵法制備果聚糖蔗糖酶的方法，出發(fā)菌株為產(chǎn)果聚糖鹿糖酶的菌株甲基營(yíng)養(yǎng)芽抱桿菌Cfeci77w5.me thy1 trophi cus ) SK21.002,即CCTCC NO:M2011476菌株，制備步驟為:
(1)種子培養(yǎng)
種子培養(yǎng)基:酵母膏l(xiāng)-10g/L，蛋白胨l_20g/L，葡萄糖l-40g/L，pH6.0-8.0，去離子水配制；
種子培養(yǎng)條件:CCTCC NO:M 2011476菌株于30-37°C、150-250rpm的振蕩速度下在種子培養(yǎng)基中培養(yǎng)10-20h活化該菌株；
(2)發(fā)酵培養(yǎng)
發(fā)酵培養(yǎng)基:酵母膏l(xiāng)_20g/L，蛋白胨l-20g/L，蔗糖l-30g/L，pH6.0-8.0，去離子水配
制；
發(fā)酵條件:接種量1%-10%，30-37°C、攪拌速度100-700rpm、空氣流量0.1-1.0 vvm的條件下在發(fā)酵培養(yǎng)基中發(fā)酵10-48h生產(chǎn)果聚糖蔗糖酶；
(3)發(fā)酵后處理
發(fā)酵液經(jīng)冷凍離心后收集上清液即為粗酶液，經(jīng)檢測(cè)酶活達(dá)到l_50U/mL ；
所得粗酶液進(jìn)一歩超濾濃縮，或用硫酸銨沉淀蛋白質(zhì)，離心和冷凍干燥得到果聚糖蔗糖酶的粗酶粉。
[0013]含有低聚乳果糖的酶反應(yīng)液進(jìn)一步加工處理為進(jìn)行脫色、脫鹽、濃縮和干燥。
[0014]所述的脫色使用活性炭或離子交換樹(shù)脂進(jìn)行。
[0015]所述的脫鹽通過(guò)離子交換法或膜過(guò)濾法進(jìn)行。
[0016]低聚乳果糖糖漿的制備方法，步驟為:
(1)脫色
在含有低聚乳果糖的酶反應(yīng)液中添加酶反應(yīng)液固形物質(zhì)量含量0.2%-2.0%的活性炭，在50-80°C下溫育10-60min，然后進(jìn)行硅藻土過(guò)濾，取脫色液；
(2)脫鹽
將脫色液先后通過(guò)陽(yáng)離子交換柱001*7和陰離子交換樹(shù)脂313進(jìn)行脫鹽，取脫鹽液；
(3)濃縮
將脫鹽液真空蒸發(fā)濃縮至固形物質(zhì)量含量為10%-70%，即得低聚乳果糖糖漿。
[0017] 低聚乳果糖粉末的制備方法，步驟為:
(1)脫色
同低聚乳果糖糖漿制備所述的脫色步驟；
(2)脫鹽
同低聚乳果糖糖漿制備所述的脫色步驟；(3)濃縮
將脫鹽液真空蒸發(fā)濃縮至固形物質(zhì)量含量為10%-70%的濃縮液；
(4)噴霧干燥
控制進(jìn)風(fēng)溫度150-200°C、出風(fēng)溫度50-100°C，將低聚乳果糖濃縮液噴霧干燥，得到低聚乳果糖粉末。
[0018]本發(fā)明的有益效果:本發(fā)明涉及一株從土壤中篩選而來(lái)的甲基營(yíng)養(yǎng)芽孢桿菌(.Bad Ilus me thy1 trophi cus) SK21.002,以此為發(fā)酵菌株，以鹿糖為碳源、酵母浸出物和蛋白胨為氮源等組成發(fā)酵培養(yǎng)基，發(fā)酵生產(chǎn)果聚糖蔗糖酶，發(fā)酵后經(jīng)檢測(cè)，發(fā)酵酶活達(dá)到l-50U/mL。將該果聚糖蔗糖酶添加到質(zhì)量濃度10%-40%蔗糖-乳糖溶液(1:1)中催化合成低聚乳果糖，轉(zhuǎn)化12-48h，轉(zhuǎn)化率達(dá)10%以上。本發(fā)明方法生產(chǎn)的低聚乳果糖產(chǎn)品安全可靠，是一種很有市場(chǎng)潛力的功能性食品配料。
【具體實(shí)施方式】
[0019]以下是甲基營(yíng)養(yǎng)芽抱桿菌Cfeci77tts me thy I o trophi cus ) SK21.002進(jìn)行發(fā)酵生產(chǎn)果聚糖蔗糖酶及酶法轉(zhuǎn)化生產(chǎn)低聚乳果糖的實(shí)施實(shí)例，但本發(fā)明并不限于所列出的幾個(gè)實(shí)例。
[0020]實(shí)施例1微生物發(fā)酵產(chǎn)酶
用SK21.002進(jìn)行培養(yǎng)發(fā) 酵，按說(shuō)明書(shū)所述的發(fā)酵條件，通過(guò)對(duì)不同發(fā)酵時(shí)間產(chǎn)酶的檢測(cè)，發(fā)現(xiàn)發(fā)酵21h后酶活趨于平穩(wěn)，故確定發(fā)酵時(shí)間為21h左右。
[0021]實(shí)施例2酶法轉(zhuǎn)化蔗糖生成低聚乳果糖
向質(zhì)量濃度40%蔗糖-乳糖溶液(1:1)中添加果聚糖蔗糖酶催化轉(zhuǎn)化，轉(zhuǎn)化條件為:PH6.5，果聚糖蔗糖酶添加量0.5-50U/g底物，轉(zhuǎn)化反應(yīng)溫度為40°C，轉(zhuǎn)化反應(yīng)時(shí)間24h。
[0022]實(shí)施例3低聚乳果糖糖漿的制備
(1)脫色
在含有低聚乳果糖的酶反應(yīng)液中添加酶反應(yīng)液固形物質(zhì)量含量0.2%-2.0%的活性炭，在50-80°C下溫育10-60min，然后進(jìn)行硅藻土過(guò)濾，取脫色液；
(2)脫鹽
將脫色液先后通過(guò)陽(yáng)離子交換柱001*7和陰離子交換樹(shù)脂313進(jìn)行脫鹽，取脫鹽液；
(3)濃縮
將脫鹽液真空蒸發(fā)濃縮至固形物質(zhì)量含量為10%-70%，即得低聚乳果糖糖漿。
[0023]實(shí)施例4低聚乳果糖粉末的制備
(1)脫色
同實(shí)施例3的脫色條件；
(2)脫鹽
同實(shí)施例3的脫鹽條件；
(3)濃縮
將脫鹽液真空蒸發(fā)濃縮至固形物質(zhì)量含量為10%-70%的濃縮液；
(4)噴霧干燥
控制進(jìn)風(fēng)溫度150-200°C、出風(fēng)溫度50-100°C，將低聚乳果糖濃縮液噴霧干燥，得到低聚乳果糖粉末。
【權(quán)利要求】
1.一種用果聚糖蔗糖酶生產(chǎn)低聚乳果糖的方法，其特征在于向蔗糖:乳糖質(zhì)量比為I: I的蔗糖-乳糖底物溶液中添加果聚糖蔗糖酶催化生產(chǎn)低聚乳果糖，轉(zhuǎn)化條件為:底物溶液的溶質(zhì)質(zhì)量濃度為10%-40%，果聚糖蔗糖酶添加量0.5-50U/g底物，pH 5.0-8.0，轉(zhuǎn)化反應(yīng)溫度為30-60°C，轉(zhuǎn)化反應(yīng)時(shí)間12-48h，得到含有低聚乳果糖的酶反應(yīng)液，進(jìn)一步加工處理用來(lái)制備低聚乳果糖糖漿或低聚乳果糖粉末； 所用果聚糖鹿糖酶來(lái)源于甲基營(yíng)養(yǎng)芽孢桿菌(AaciBw1S me thy1 trophi cus ) SK21.002菌株發(fā)酵產(chǎn)生的果聚糖蔗糖酶。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于含有低聚乳果糖的酶反應(yīng)液進(jìn)一步加工處理為進(jìn)行脫色、脫鹽、濃縮和干燥。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于所述的脫色使用活性炭或離子交換樹(shù)脂進(jìn)行。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于所述的脫鹽通過(guò)離子交換法或膜過(guò)濾法進(jìn)行。`
【文檔編號(hào)】C12P19/14GK103695501SQ201310660568
【公開(kāi)日】2014年4月2日 申請(qǐng)日期:2013年12月10日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月10日
【發(fā)明者】江波, 張濤, 吳超, 沐萬(wàn)孟, 繆銘 申請(qǐng)人:江南大學(xué)