CN102559814A - 一种制备阿卡波糖的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种制备阿卡波糖的方法,采用4种酶协同进行淀粉液化糖化,步骤为:(1)先用α-淀粉酶在合适的pH、温度下液化淀粉乳液,控制DE值在11-18范围内;(2)淀粉液化液降至合适温度,调节合适的pH,加入普鲁兰酶、真菌酶、β-淀粉酶,维持一定时间,复合麦芽糖转化率可达85-95%。(3)液化淀粉灭菌后,用于阿卡波糖发酵。本发明公开的淀粉液化方法,复合麦芽糖含量高,是保证阿卡波糖发酵高产量、低杂质的关键,此方法简单、易于操作、低成本,适合阿卡波糖发酵的工业生产。

Description

一种制备阿卡波糖的方法
技术领域
本发明属于医药技术领域,具体涉及一种制备阿卡波糖的方法。
技术背景
阿卡波糖是有效的葡糖苷酶抑制剂,用作口服治疗糖尿病的抗糖尿病药物,通过游动放线菌(Actinoplanes utahensis)的发酵培养获得。阿卡波糖的分子结构如下式,由4个单糖组成,其生物合成主要是糖代谢,发酵培养基中的碳源(糖源)组成十分关键。阿卡波糖发酵的最大特点是,生产菌的生产力显著依赖于培养液的渗透压浓度(制备阿卡波糖的渗透控制的发酵方法,专利公 开 号:CN1178837,拜尔公司),渗透压的控制主要通过维持培养液中高浓度底物来实现,糖源就是其中最需要控制的。糖源的质量是发酵水平高低和杂质控制的关键,培养液中的糖源主要是复合型麦芽糖和葡萄糖,相对而言,复合型麦芽糖要求维持高浓度,而葡萄糖控制在较低水平。
 
对于工业生产,成本是优先考虑的,麦芽糖是阿卡波糖发酵培养基组成中最多的一种营养成份,直接购买饴糖、高麦芽糖浆,成本比较高。同时,我们也做过考查,购买的饴糖、高麦芽糖浆,直接用于游动放线菌的发酵培养,产物阿卡波糖的浓度并不高,尤其是纯麦芽糖的效果更差。阿卡波糖发酵需要复合型的麦芽糖,以麦芽二糖、麦芽三糖为主,辅以少量麦芽四糖和葡萄糖,复合麦芽糖含量越高,发酵水平相对越高,发酵液中的杂质,尤其是关键杂质A的含量也易于控制在较低水平(杂质A目前没有好的提取方法去除,主要通过发酵控制)。复合麦芽糖需采用淀粉液化糖化制备,液化糖化工艺不同,得到的复合麦芽糖含量差异非常大,直接关系到阿卡波糖的发酵水平和杂质含量。本发明将淀粉经过多种酶液化、糖化,得到高含量复合麦芽糖,不需其它处理,灭菌后直接用于阿卡波糖发酵生产,是最有效、最经济的生产方式。
发明内容
本发明的目的是针对上述现状,提供一种经济有效且产物纯度较高的制备阿卡波糖的方法。
本发明采取的技术方案:
一种制备阿卡波糖的方法,其具体步骤为:
(1)淀粉液化:将淀粉加水搅拌溶解,配制成20-40%(w/v)的乳液,调pH到5.5-6.2,加入淀粉质量0.05-0.2%的耐高温a-淀粉酶和0.02-0.08%无水氯化钙,加热到105-110℃,维持5-10分钟,DE值达到10-18时,降温至60℃得液化液;
(2)糖化:将步骤(1)获得的液化液,加入所述淀粉质量0.05-0.2%的普鲁兰酶、0.05-0.2%的真菌酶、0.25-0.45%的β-淀粉酶,55-60℃维持4-8小时,得糖化液;
(3)灭菌后发酵:步骤(2)获得的淀粉糖化液,直接加入其他营养物质制成阿卡波糖发酵培养基,灭菌后接入阿卡波糖生产菌种游动放线菌进行发酵,发酵过程中控制发酵培养液中总糖含量为6.0-12.0%(w/w),葡萄糖含量不超过2.8%(w/w),发酵培养5-6天,发酵液经提取制得阿卡波糖。
所述淀粉的含糖量为70-85%(w/w)。
本发明采用上述技术方案取得的有益效果是:
采用本发明的方法通过多种酶对淀粉(含糖量在70-85%)进行液化、糖化,淀粉转化为复合麦芽糖的转化率可达85-95%,用于阿卡波糖发酵生产,发酵水平高;关键杂质A含量低,减少了下游的提取纯化压力;淀粉代替其它糖源,生产成本更低。
本发明公开的制备阿卡波糖的方法,是一种适合阿卡波糖发酵的高产量、低杂质、低成本的生产技术。
具体实施方式
    下面结合具体实施例对本发明作进一步说明。
部分试验在丽珠集团新北江制药股份有限公司完成。
实施例1
称取玉米淀粉7.5 kg(含糖量82%)加自来水至37.5 L(浓度为20%),溶解后调pH5.6,加入耐高温a-淀粉酶3.75 g(合0.05%,以玉米淀粉计算)、无水氯化钙3.75 g(合0.05%),加热到105℃开始计时,维持10分钟,取样测DE=17,降温至60℃,加入淀粉质量0.06%的普鲁兰酶、0.06%真菌酶、0.25%β-淀粉酶,59℃维持8小时,取样检测,复合麦芽糖总量为5.3 kg,相对于玉米淀粉总糖量,转化率为86.2%。配制发酵培养基:取29 L淀粉糖化液(折合为4.1 kg麦芽糖,配比6.8%),其它营养成份包括2.6%葡萄糖、1.0%黄豆饼粉、0.5%味精、0.7%甘油、0.3% CaCO3和0.03% FeCl3,加入100L发酵罐内,配制pH6.5的发酵培养基60 L,灭菌后接入游动放线菌AC-19,搅拌通气,28℃进行发酵培养,剩余8.5 L淀粉糖化液单独灭菌,发酵过程补入,控制发酵液中总糖含量为6.0-8.0%(w/w),葡萄糖含量不高于2.8%,125小时培养结束,取样进行高效液相检测,阿卡波糖浓度为4.1 g/L,杂质A含量为0.8%。发酵液经常规的过滤、离子交换、层析、纳滤、冻干等提取处理,制备的阿卡波糖含量为98.3%,杂质A含量为0.31%。
实施例2
称取土豆淀粉12 kg(含糖量70%)加自来水至40 L(浓度为30%),溶解后调pH6.2,加入0.2%(以玉米淀粉计算)耐高温a-淀粉酶、0.02%无水氯化钙,加热到110℃开始计时,维持5分钟,取样测DE=11,降温至60℃,加入淀粉质量0.2%普鲁兰酶、0.2%真菌酶、0.45%β-淀粉酶,55℃维持4小时,取样检测,淀粉糖化液中的麦芽糖总量为7.98 kg,转化率为95.0%,糖化液中葡萄糖量为97 g。配制发酵培养基:取20 L淀粉糖化液(折合6.4 kg麦芽糖,配比10.6%),其它营养成份包括2.4%葡萄糖、1.0%黄豆饼粉、0.5%味精、0.6%甘油、0.5% CaCO3和0.05% FeCl3,加入100L发酵罐内,配制pH6.5的发酵培养基60 L,灭菌后接入游动放线菌AC-19,搅拌通气,28℃进行发酵培养,剩余淀粉糖化液单独灭菌,发酵过程补入,控制发酵液中总糖含量为10.0-12.0%,葡萄糖含量不高于2.6%,培养140小时,取样进行高效液相检测,阿卡波糖浓度为4.96g/L,杂质A含量为0.5%。发酵液经常规的过滤、离子交换、层析、纳滤、冻干等提取处理,制备的阿卡波糖含量为98.5%,杂质A含量为0.20%。
实施例3
称取玉米淀粉5500 kg(含糖量85%)加自来水至13.75 m3(浓度为40%),溶解后调pH6.0,加入0.1%(以玉米淀粉计算)耐高温a-淀粉酶5.5 kg、0.08%无水氯化钙4.4 kg,加热到105℃开始计时,维持5分钟,取样测DE=13,降温至60℃,加入淀粉质量0.1%普鲁兰酶、0.1%真菌酶、0.3%β-淀粉酶,58℃维持4小时,取样检测,淀粉糖化液中麦芽糖总量为4146.8 kg,相对于玉米淀粉总糖量,转化率为88.7%,糖化液中葡萄糖量为62 kg。配制发酵培养基:取8 m3淀粉糖化液(折合3402.5 kg麦芽糖,配比8.5%),其它营养成份包括1.8%葡萄糖、1.0%黄豆饼粉、0.5%味精、0.6%甘油、0.5% CaCO3和0.05% FeCl3,加入容积为50 m3发酵罐内,调pH6.6,灭菌后体积为40 m3,接入游动放线菌AC-19,开搅拌,通入无菌空气,28℃进行发酵培养,溶氧浓度不低于30%。剩余淀粉糖化液单独灭菌,发酵过程补入,控制发酵液中总糖含量为8.0-10.0%,葡萄糖含量不高于2.0%,培养120小时,取样进行高效液相检测,阿卡波糖浓度为4.3 g/L,杂质A含量为0.6%。发酵液经常规的过滤、离子交换、层析、纳滤等提取处理,制备的阿卡波糖含量为98.9%,杂质A含量为0.24%。

Claims (2)

1.一种制备阿卡波糖的方法,其特征在于其具体步骤为:
(1)淀粉液化:将淀粉加水搅拌溶解,配制成20-40%(w/v)的乳液,调pH到5.5-6.2,加入淀粉质量0.05-0.2%的耐高温a-淀粉酶和0.02-0.08%无水氯化钙,加热到105-110℃,维持5-10分钟,DE值达到10-18时,降温至60℃得液化液;
(2)糖化:将步骤(1)获得的液化液,加入所述淀粉质量0.05-0.2%的普鲁兰酶、0.05-0.2%的真菌酶、0.25-0.45%的β-淀粉酶,55-60℃维持4-8小时,得淀粉糖化液;
(3)灭菌后发酵:步骤(2)获得的淀粉糖化液,直接加入其他营养物质制成阿卡波糖发酵培养基,灭菌后接入阿卡波糖生产菌种游动放线菌进行发酵,发酵过程中控制发酵培养液中总糖含量为6.0-12.0%(w/w),葡萄糖含量不超过2.8%(w/w),发酵培养5-6天,发酵液经提取制得阿卡波糖。
2.根据权利要求1所述的制备阿卡波糖的方法,其特征在于所述淀粉的含糖量为70-85%(w/w)。
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