一種高含量低聚半乳糖的簡便生產方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種低聚糖的制備方法，具體涉及一種低聚半乳糖的制備方法。
【背景技術】
[0002]低聚半乳糖(G0S)是一種功能性低聚糖，是在乳糖分子的半乳糖基一側連接上1-4個半乳糖基的低聚糖類。天然存在的的低聚半乳糖源自動物的乳汁中。低聚半乳糖是腸道內雙歧桿菌的增殖因子，嬰幼兒的腸道菌群的建立很大程度上依賴母乳中低聚半乳糖組分。此外，低聚半乳糖還能夠改善脂肪代謝、促進鈣質的吸收等作用。廣泛應用在烘焙食品、嬰幼兒乳品、防齲齒食品等。低聚半乳糖作為一種新資源食品，組分要求含57%以上。
[0003]β -半乳糖苷酶是低聚半乳糖的生產用酶，可以催化乳糖生成低聚半乳糖(G0S)。在完整的催化過程中，半乳糖苷酶包含水解反應和轉糖基反應兩個過程。以乳糖分子為底物，半乳糖苷酶分解為一分子葡萄糖和一分子半乳糖。同時又可以將半乳糖分子結合到乳糖分子或1-4個半乳糖基上從而形成低聚半乳糖。在整個反應體系中，葡萄糖是催化生成低聚半乳糖的非競爭性抑制劑，而低聚半乳糖的存在則會反過來抑制轉糖基反應的進行，從而限制了低聚半乳糖的轉化率。為了制備高含量的低聚半乳糖，低聚半乳糖的生產一般是再利色譜分離技術將反應體系中的葡萄糖等組分分離出去。采用該種方法生產需要采購價格昂貴的模擬移動床色譜分離設備，提高了生產的成本和限制了低聚半乳糖行業(yè)的進入。
[0004]通過G0S形成原理:酶+乳糖一酶-乳糖
酶-乳糖一酶-半乳糖苷基+葡萄糖半乳糖苷基-酶+受體一半乳糖苷基-受體+酶從以上原理可以得出:產物的形成與受體有直接關系，當受體為水時，半乳糖苷基與水結合形成半乳糖；當受體為乳糖或其他半乳糖苷基時，半乳糖苷基與糖苷基形成G0S ;因此如果獲得大量的低聚半乳糖，必須增加半乳糖苷基與糖結合的幾率，因此必須提高糖液濃度。但高濃度乳糖溶液在溫度較低時容易結晶，因此可以采取分次補加高濃度乳糖溶液的辦法提高整體糖化液濃度。

【發(fā)明內容】

[0005]本發(fā)明提供了一種提高低聚半乳糖轉化率的簡便方法。
[0006]本發(fā)明采用的技術方案是:
一種提高低聚半乳糖轉化率的簡便方法，包括以下步驟:
1、發(fā)酵制酶
(1)將保存有環(huán)狀芽孢桿菌的斜面種子，接種于LB固體培養(yǎng)基，30-33°C培養(yǎng)12-24h;
(2)將活化好的斜面種子轉接到LB液體培養(yǎng)基中，30-33°C 4_8h振蕩培養(yǎng)后轉入LB液體種子培養(yǎng)基中。30_33°C 4-8h振蕩培養(yǎng)，得到種子液；
(3)將種子液轉入發(fā)酵液中培養(yǎng)，得到發(fā)酵液。培養(yǎng)條件為:培養(yǎng)溫度30-33°C，培養(yǎng)時間 30-50h ；
(4)將發(fā)酵液進行微濾或者離心脫除菌體，得到液體β —半乳糖苷酶。
[0007]2、一次加酶反應
將β —半乳糖苷酶轉入乳糖溶液酶轉化反應，反應條件為:底物濃度20-55%，溫度30-55°C, ΡΗ 5.0-7.0，加酶量 50_500u/g* 乳糖。
[0008]3、高濃度乳糖補料
將乳糖配置成60-90%的溶液作為補料液，將補料液流加到反應體系中，也可以分批次加入到反應體系中。
[0009]4、滅酶與脫色
加入料液干重0.1-5%活性炭，將料液溫度升高到70-100°C，保溫10-30分鐘，然后將活性炭脫除。
[0010]5、離交
料液經離子交換樹脂降低電導，離交要求為:濃度30%電導O-lOOus/cm。
[0011]6、濃縮
真空濃縮，得到糖漿濃度為70-80%的低聚半乳糖
優(yōu)選的，高濃度乳糖補料的乳糖濃度為30-45%，加酶量50-100u/g*乳糖；
優(yōu)選的，高濃度乳糖補料濃度為60-80% ;
優(yōu)選的，活性炭添加量為料液干重2-3%。
[0012]本發(fā)明制備的低聚半乳糖的方法具有以下優(yōu)點:
1、低聚半乳糖組分57%以上；
2、避免了乳糖溶液的結晶現(xiàn)象；
3、工藝所需設備價格低廉，不需要模擬移動床連續(xù)色譜等昂貴設備，適宜工業(yè)化推廣生產。
【具體實施方式】
[0013]為使本發(fā)明更加容易理解，下面進一步闡述本發(fā)明的具體實施例。以下實施例中的β —半乳糖苷酶為環(huán)狀芽孢桿菌CGMCCN0.8864發(fā)酵制得。
[0014]實施例1
將100克乳糖加水溶解，調節(jié)到濃度45%，95-100°C保溫20min。按照加酶量50u/g*乳糖加入β —半乳糖苷酶，調節(jié)ΡΗ5.5-6.0，40°C反應。補料乳糖100g，調節(jié)乳糖濃度70%，溫度55-90 °C，然后加入反應體系中，邊攪拌邊添加。添加完畢調節(jié)PH5.5-6.0，40°C繼續(xù)反應100ho加入4克活性炭升溫至90°C，保溫30min。抽濾脫除活性炭，料液經離子交換樹脂降低電導，離交要求為:濃度30%電導O-lOOus/cm。將料液濃縮至75%，得到濃度75%，含量大于57%的低聚半乳糖糖漿。
[0015]實施例2
將1噸乳糖加水溶解，調節(jié)到濃度40%，95-100°C保溫20min。按照加酶量100u/g*乳糖加入β —半乳糖苷酶，調節(jié)ΡΗ5.5-7.0，45°C反應20h后開始流加高濃度乳糖溶液。10噸乳糖調節(jié)到70%，95-100°C保溫20min。按照流速100L/h流加到反應體系中。加入40Kg活性炭升溫至70-80°C，保溫30min。板框過濾機過濾脫除活性炭，料液經離子交換樹脂降低電導，離交要求為:濃度30%電導O-lOOus/cm。使用多效蒸發(fā)器將料液真空濃縮至70%，得到濃度70%，含量大于57%的低聚半乳糖糖漿。
【主權項】
1.一種高含量低聚半乳糖的簡便生產方法，其特征在于，所述方法包括以下步驟:乳糖一溶解一一次加酶反應一高濃度乳糖補料一滅酶脫色一濃縮一高純度低聚半乳糖糖漿。2.根據權利要求1所述之乳糖，經過溶化后需經過93°C以上高溫保溫超過15分鐘，使α —乳糖轉變?yōu)棣?—乳糖。3.根據權利要求1所述之“溶解”步驟，乳糖溶液的濃度低于60%。4.根據權利要求1所述之酶，為具有轉糖基作用的β—半乳糖苷酶，β—半乳糖苷酶由環(huán)狀芽孢桿菌制備。5.根據權利要求1所述之“高濃度乳糖補料”步驟，補料方式可以選擇流加補料，也可以選擇分批次補料。6.根據權利要求1所述之“高濃度乳糖補料”步驟，乳糖溶液的濃度60-90%。7.根據權利要求1所述之“高濃度乳糖補料”步驟，補料時所補乳糖料液溫度為55-90。。。8.根據權利要求1所述之“高濃度乳糖補料”步驟，補料時反應體系中的葡萄糖占干物質的百分比控制在15-45%。9.根據權利要求1所述之酶，經過以下步驟制備:(1)將保存有環(huán)狀芽孢桿菌的斜面種子，接種于LB固體培養(yǎng)基，30-33°C培養(yǎng)12-24h; (2)將活化好的斜面種子轉接到LB液體培養(yǎng)基中，30-33°C 4_8h振蕩培養(yǎng)后轉入LB液體種子培養(yǎng)基中，30-33 °C 4-8h振蕩培養(yǎng)，得到種子液； (3)將種子液轉入發(fā)酵液中培養(yǎng)，30-33°C培養(yǎng)時間30-50h，得到發(fā)酵液； (4)將發(fā)酵液進行微濾或者離心脫除菌體，得到液體β—半乳糖苷酶。10.根據權利要求7，所述之環(huán)狀芽孢桿菌為環(huán)狀芽孢桿菌CGMCCN0.8864。
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種工業(yè)化生產高純度低聚半乳糖糖漿的方法。該方法包括以下步驟：乳糖—溶解—加酶反應—高濃度乳糖補料—滅酶脫色—濃縮—高純度低聚半乳糖糖漿，采用本方法生產低聚半乳糖糖漿能夠在提高反應體系糖濃的同時避免在生產過程中產生乳糖結晶，并且低聚半乳糖組分能夠達到57%以上，按照本方法生產的低聚半乳糖糖漿組分符合國家相關標準要求，同時方便工業(yè)化生產。
【IPC分類】C12N9/38, C12R1/07, C07H3/06, C12P19/14, C07H1/06
【公開號】CN105274165
【申請?zhí)枴緾N201510803736
【發(fā)明人】劉宗利, 王乃強, 劉峰, 李克文, 楊業(yè)坤, 欒慶民, 鄭傳寶, 冉金寶, 李燕燕, 王保忠
【申請人】保齡寶生物股份有限公司
【公開日】2016年1月27日
【申請日】2015年11月20日