CN104004799A - 一种连续制备低聚半乳糖的方法 - Google Patents
一种连续制备低聚半乳糖的方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN104004799A CN104004799A CN201410261794.7A CN201410261794A CN104004799A CN 104004799 A CN104004799 A CN 104004799A CN 201410261794 A CN201410261794 A CN 201410261794A CN 104004799 A CN104004799 A CN 104004799A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- oligomeric galactose
- nanofiltration
- membrane
- lactose
- continuous production
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 29
- 235000021255 galacto-oligosaccharides Nutrition 0.000 title abstract 8
- 150000003271 galactooligosaccharides Chemical class 0.000 title abstract 8
- 238000001728 nano-filtration Methods 0.000 claims abstract description 48
- 239000012528 membrane Substances 0.000 claims abstract description 47
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims abstract description 39
- GUBGYTABKSRVRQ-QKKXKWKRSA-N Lactose Natural products OC[C@H]1O[C@@H](O[C@H]2[C@H](O)[C@@H](O)C(O)O[C@@H]2CO)[C@H](O)[C@@H](O)[C@H]1O GUBGYTABKSRVRQ-QKKXKWKRSA-N 0.000 claims abstract description 35
- 239000008101 lactose Substances 0.000 claims abstract description 35
- 238000000108 ultra-filtration Methods 0.000 claims abstract description 28
- 238000000926 separation method Methods 0.000 claims abstract description 26
- 102000004190 Enzymes Human genes 0.000 claims abstract description 23
- 108090000790 Enzymes Proteins 0.000 claims abstract description 23
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 claims abstract description 18
- 102000005936 beta-Galactosidase Human genes 0.000 claims abstract description 16
- 108010005774 beta-Galactosidase Proteins 0.000 claims abstract description 16
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims abstract description 14
- 239000002994 raw material Substances 0.000 claims abstract description 9
- 229930182830 galactose Natural products 0.000 claims description 62
- 239000000243 solution Substances 0.000 claims description 24
- 108091034117 Oligonucleotide Proteins 0.000 claims description 13
- JLCPHMBAVCMARE-UHFFFAOYSA-N [3-[[3-[[3-[[3-[[3-[[3-[[3-[[3-[[3-[[3-[[3-[[5-(2-amino-6-oxo-1H-purin-9-yl)-3-[[3-[[3-[[3-[[3-[[3-[[5-(2-amino-6-oxo-1H-purin-9-yl)-3-[[5-(2-amino-6-oxo-1H-purin-9-yl)-3-hydroxyoxolan-2-yl]methoxy-hydroxyphosphoryl]oxyoxolan-2-yl]methoxy-hydroxyphosphoryl]oxy-5-(5-methyl-2,4-dioxopyrimidin-1-yl)oxolan-2-yl]methoxy-hydroxyphosphoryl]oxy-5-(6-aminopurin-9-yl)oxolan-2-yl]methoxy-hydroxyphosphoryl]oxy-5-(6-aminopurin-9-yl)oxolan-2-yl]methoxy-hydroxyphosphoryl]oxy-5-(6-aminopurin-9-yl)oxolan-2-yl]methoxy-hydroxyphosphoryl]oxy-5-(6-aminopurin-9-yl)oxolan-2-yl]methoxy-hydroxyphosphoryl]oxyoxolan-2-yl]methoxy-hydroxyphosphoryl]oxy-5-(5-methyl-2,4-dioxopyrimidin-1-yl)oxolan-2-yl]methoxy-hydroxyphosphoryl]oxy-5-(4-amino-2-oxopyrimidin-1-yl)oxolan-2-yl]methoxy-hydroxyphosphoryl]oxy-5-(5-methyl-2,4-dioxopyrimidin-1-yl)oxolan-2-yl]methoxy-hydroxyphosphoryl]oxy-5-(5-methyl-2,4-dioxopyrimidin-1-yl)oxolan-2-yl]methoxy-hydroxyphosphoryl]oxy-5-(6-aminopurin-9-yl)oxolan-2-yl]methoxy-hydroxyphosphoryl]oxy-5-(6-aminopurin-9-yl)oxolan-2-yl]methoxy-hydroxyphosphoryl]oxy-5-(4-amino-2-oxopyrimidin-1-yl)oxolan-2-yl]methoxy-hydroxyphosphoryl]oxy-5-(4-amino-2-oxopyrimidin-1-yl)oxolan-2-yl]methoxy-hydroxyphosphoryl]oxy-5-(4-amino-2-oxopyrimidin-1-yl)oxolan-2-yl]methoxy-hydroxyphosphoryl]oxy-5-(6-aminopurin-9-yl)oxolan-2-yl]methoxy-hydroxyphosphoryl]oxy-5-(4-amino-2-oxopyrimidin-1-yl)oxolan-2-yl]methyl [5-(6-aminopurin-9-yl)-2-(hydroxymethyl)oxolan-3-yl] hydrogen phosphate Polymers Cc1cn(C2CC(OP(O)(=O)OCC3OC(CC3OP(O)(=O)OCC3OC(CC3O)n3cnc4c3nc(N)[nH]c4=O)n3cnc4c3nc(N)[nH]c4=O)C(COP(O)(=O)OC3CC(OC3COP(O)(=O)OC3CC(OC3COP(O)(=O)OC3CC(OC3COP(O)(=O)OC3CC(OC3COP(O)(=O)OC3CC(OC3COP(O)(=O)OC3CC(OC3COP(O)(=O)OC3CC(OC3COP(O)(=O)OC3CC(OC3COP(O)(=O)OC3CC(OC3COP(O)(=O)OC3CC(OC3COP(O)(=O)OC3CC(OC3COP(O)(=O)OC3CC(OC3COP(O)(=O)OC3CC(OC3COP(O)(=O)OC3CC(OC3COP(O)(=O)OC3CC(OC3COP(O)(=O)OC3CC(OC3COP(O)(=O)OC3CC(OC3CO)n3cnc4c(N)ncnc34)n3ccc(N)nc3=O)n3cnc4c(N)ncnc34)n3ccc(N)nc3=O)n3ccc(N)nc3=O)n3ccc(N)nc3=O)n3cnc4c(N)ncnc34)n3cnc4c(N)ncnc34)n3cc(C)c(=O)[nH]c3=O)n3cc(C)c(=O)[nH]c3=O)n3ccc(N)nc3=O)n3cc(C)c(=O)[nH]c3=O)n3cnc4c3nc(N)[nH]c4=O)n3cnc4c(N)ncnc34)n3cnc4c(N)ncnc34)n3cnc4c(N)ncnc34)n3cnc4c(N)ncnc34)O2)c(=O)[nH]c1=O JLCPHMBAVCMARE-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 13
- 238000010924 continuous production Methods 0.000 claims description 12
- 239000012530 fluid Substances 0.000 claims description 6
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims description 6
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 239000000872 buffer Substances 0.000 claims description 5
- 239000002131 composite material Substances 0.000 claims description 5
- NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-N Phosphoric acid Chemical compound OP(O)(O)=O NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 229920002301 cellulose acetate Polymers 0.000 claims description 4
- 229910000147 aluminium phosphate Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 claims description 2
- 239000002904 solvent Substances 0.000 claims description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 abstract description 9
- 238000009776 industrial production Methods 0.000 abstract description 3
- 231100000956 nontoxicity Toxicity 0.000 abstract description 3
- 239000000047 product Substances 0.000 description 17
- 238000000746 purification Methods 0.000 description 10
- WQZGKKKJIJFFOK-GASJEMHNSA-N Glucose Natural products OC[C@H]1OC(O)[C@H](O)[C@@H](O)[C@@H]1O WQZGKKKJIJFFOK-GASJEMHNSA-N 0.000 description 9
- 239000008103 glucose Substances 0.000 description 9
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 7
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 6
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 6
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 5
- 235000013305 food Nutrition 0.000 description 5
- GUBGYTABKSRVRQ-XLOQQCSPSA-N Alpha-Lactose Chemical compound O[C@@H]1[C@@H](O)[C@@H](O)[C@@H](CO)O[C@H]1O[C@@H]1[C@@H](CO)O[C@H](O)[C@H](O)[C@H]1O GUBGYTABKSRVRQ-XLOQQCSPSA-N 0.000 description 4
- 241000193830 Bacillus <bacterium> Species 0.000 description 4
- 238000000855 fermentation Methods 0.000 description 4
- 230000004151 fermentation Effects 0.000 description 4
- 230000002572 peristaltic effect Effects 0.000 description 4
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 4
- LPQOADBMXVRBNX-UHFFFAOYSA-N ac1ldcw0 Chemical compound Cl.C1CN(C)CCN1C1=C(F)C=C2C(=O)C(C(O)=O)=CN3CCSC1=C32 LPQOADBMXVRBNX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- WQZGKKKJIJFFOK-VFUOTHLCSA-N beta-D-glucose Chemical compound OC[C@H]1O[C@@H](O)[C@H](O)[C@@H](O)[C@@H]1O WQZGKKKJIJFFOK-VFUOTHLCSA-N 0.000 description 3
- 238000006555 catalytic reaction Methods 0.000 description 3
- LOKCTEFSRHRXRJ-UHFFFAOYSA-I dipotassium trisodium dihydrogen phosphate hydrogen phosphate dichloride Chemical compound P(=O)(O)(O)[O-].[K+].P(=O)(O)([O-])[O-].[Na+].[Na+].[Cl-].[K+].[Cl-].[Na+] LOKCTEFSRHRXRJ-UHFFFAOYSA-I 0.000 description 3
- 239000006052 feed supplement Substances 0.000 description 3
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 3
- 244000005700 microbiome Species 0.000 description 3
- 239000002953 phosphate buffered saline Substances 0.000 description 3
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N Hydrochloric acid Chemical compound Cl VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000005903 acid hydrolysis reaction Methods 0.000 description 2
- 235000008452 baby food Nutrition 0.000 description 2
- 239000003814 drug Substances 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 2
- 125000002791 glucosyl group Chemical group C1([C@H](O)[C@@H](O)[C@H](O)[C@H](O1)CO)* 0.000 description 2
- 150000004676 glycans Chemical class 0.000 description 2
- 238000004128 high performance liquid chromatography Methods 0.000 description 2
- 235000020256 human milk Nutrition 0.000 description 2
- 210000004251 human milk Anatomy 0.000 description 2
- 239000011259 mixed solution Substances 0.000 description 2
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 2
- 150000002772 monosaccharides Chemical class 0.000 description 2
- 229920001282 polysaccharide Polymers 0.000 description 2
- 239000005017 polysaccharide Substances 0.000 description 2
- -1 semi-lactosi Natural products 0.000 description 2
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 2
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 2
- OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N Calcium Chemical compound [Ca] OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 208000008589 Obesity Diseases 0.000 description 1
- 238000012356 Product development Methods 0.000 description 1
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 238000001574 biopsy Methods 0.000 description 1
- 238000009395 breeding Methods 0.000 description 1
- 230000001488 breeding effect Effects 0.000 description 1
- 229910052791 calcium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011575 calcium Substances 0.000 description 1
- 230000000711 cancerogenic effect Effects 0.000 description 1
- 231100000315 carcinogenic Toxicity 0.000 description 1
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 description 1
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 1
- 235000020247 cow milk Nutrition 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 206010012601 diabetes mellitus Diseases 0.000 description 1
- 238000012262 fermentative production Methods 0.000 description 1
- 230000002496 gastric effect Effects 0.000 description 1
- 210000004051 gastric juice Anatomy 0.000 description 1
- 230000036039 immunity Effects 0.000 description 1
- 238000001727 in vivo Methods 0.000 description 1
- 230000005764 inhibitory process Effects 0.000 description 1
- 230000037356 lipid metabolism Effects 0.000 description 1
- 210000004072 lung Anatomy 0.000 description 1
- 210000000214 mouth Anatomy 0.000 description 1
- 230000007935 neutral effect Effects 0.000 description 1
- 230000035790 physiological processes and functions Effects 0.000 description 1
- 239000006041 probiotic Substances 0.000 description 1
- 235000018291 probiotics Nutrition 0.000 description 1
- 210000000813 small intestine Anatomy 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 230000002194 synthesizing effect Effects 0.000 description 1
- 231100000419 toxicity Toxicity 0.000 description 1
- 230000001988 toxicity Effects 0.000 description 1
- 150000004043 trisaccharides Chemical class 0.000 description 1
- 229940088594 vitamin Drugs 0.000 description 1
- 229930003231 vitamin Natural products 0.000 description 1
- 235000013343 vitamin Nutrition 0.000 description 1
- 239000011782 vitamin Substances 0.000 description 1
- 150000003722 vitamin derivatives Chemical class 0.000 description 1
Landscapes
- Preparation Of Compounds By Using Micro-Organisms (AREA)
- Saccharide Compounds (AREA)
Abstract
本发明公开了一种连续制备低聚半乳糖的方法，以300～400g/L乳糖溶液为原料，采用β-半乳糖苷酶直接合成低聚半乳糖，当反应液内低聚半乳糖含量达到为40wt％以上且乳糖浓度达到150g/L以下时，反应液经超滤膜超滤使酶循环利用，同时向反应釜中流加400～500g/L高浓度乳糖溶液进行连续合成反应，超滤出液经三级纳滤膜纳滤，分离得到低聚半乳糖。本发明方法，具有原料充足、方便、易得、无毒性、生产成本低等特点，通过超滤使酶循环利用、纳滤分离得到高纯度低聚半乳糖，工艺过程简单，条件温和，降低了合成低聚半乳糖的成本，提高了低聚半乳糖合成的效率和纯度，能满足工业化生产的要求，具有广阔的工业生产前景。
Description
技术领域
本发明涉及低聚糖的制备方法，具体涉及一种连续制备低聚半乳糖的方法。
背景技术
低聚半乳糖是一种功能性低聚糖，在体内不能被胃酸和胃酶降解，而是直接进入小肠被有益菌尤其是被双歧杆菌利用，因此能有效促进体内双歧杆菌的生长繁殖，改善脂质代谢，促进钙的吸收和维生素的合成，并具有分解致癌物质、提高人体免疫力等功能。低聚半乳糖是母乳组成成分之一，婴儿体内双岐杆菌菌群的建立很大程度上依赖于母乳中的低聚半乳糖成分。低聚半乳糖作为功能性低聚糖大量应用于婴幼儿食品、低热量、低龋齿食品、糖尿病患者专用食品等，另外还应用于化妆品、医药、饲料和口腔清洁等非食品行业。
目前低聚半乳糖的制备主要有五种方法：(1)天然提取，在自然界中，低聚半乳糖含量较少，并且不带电荷，分离提取较为困难；(2)酸水解多糖，用酸水解多糖转化率低，产品成分复杂，难以得到含量较高的低聚半乳糖；(3)化学合成，化学合成法试剂毒性大，易残留，不适用食品级低聚半乳糖生产；(4)发酵生产，直接用微生物发酵制备低聚半乳糖目前研究较少，该方法需要从发酵液中分离提取低聚半乳糖，发酵液成分复杂，分离较为困难；以上四种方法目前不适用于大规模生产。(5)酶法合成，酶法合成低聚半乳糖主要以牛乳来源的乳糖为底物，利用微生物β-D-半乳糖苷酶催化合成，乳糖来源充足，而β-D-半乳糖苷酶主要由微生物发酵制得，生产成本较低，是目前工业化生产低聚半乳糖的主要方法。
国内外对低聚半乳糖制备技术研究得较多，日本、欧洲一些国家已实现大规模工业化生产，国内也有少数几个厂家在研制生产，但产量都不大。日本和欧洲低聚半乳糖市场需求量非常大，而在我国仍处于起步阶段。目前,市场上出售的低聚半乳糖浓度大多为27％～65％，通常纯化低聚半乳糖的方法操作复杂，无法完全除去单糖和乳糖，在我国高纯度低聚半乳糖还没有实现工业化生产。低聚半乳糖中所含单糖组分如葡萄糖、半乳糖等直接影响其应用价值。葡萄糖组分的存在会妨碍低聚半乳糖促进双歧杆菌的增殖效果；而且，由于葡萄糖不适于糖尿病人、肥胖病人等忌糖人士的食用，也降低了低聚半乳糖在食品、保健品及药品中的应用价值。因此，降低聚半乳糖中葡萄糖等单糖组分，提高纯度，不但能够促进产品的生理功能的发挥，还可以大大促进其在医药级产品中的应用。因此，提高低聚半乳糖产品纯度、增加产品品质成为当前低聚半乳糖产品开发应用的迫切需求。
虽然目前对低聚半乳糖制备技术研究得较多，但产品的下游分离纯化技术确很少有人研究，目前还没有既经济又有效的低聚半乳糖的分离纯化方法。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种连续制备低聚半乳糖的方法，以降低合成低聚半乳糖的成本，同时提高低聚半乳糖合成的效率和纯度。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案如下：
一种连续制备低聚半乳糖的方法，以300～400g/L乳糖溶液为原料，采用β-半乳糖苷酶直接合成低聚半乳糖，当反应液内低聚半乳糖含量达到为40wt％以上且乳糖浓度达到150g/L以下时，反应液经超滤膜超滤使酶循环利用，同时向反应釜中流加400～500g/L高浓度乳糖溶液进行连续合成反应，超滤出液经三级纳滤膜纳滤，分离得到低聚半乳糖产品。
其中，所述的乳糖溶液，溶剂为pH6.0～7.5磷酸缓冲液。
其中，β-半乳糖苷酶的用量为0.1～1.0U/mL。β-半乳糖苷酶购自诺维信或帝斯曼。
酶活定义：在测定条件下(40℃，pH值为6.5,反应10min),每分钟催化生1μmol的产物(如半乳糖或低级半乳糖)所需的酶量定义为一个酶活力单位(U)。
其中，以乳糖溶液为原料，采用β-半乳糖苷酶直接合成低聚半乳糖，反应温度为20～30℃。
其中，所述的超滤膜为醋酸纤维素膜或陶瓷膜，截留分子量为6000～150000，超滤压力为1.0～2.0MPa。
其中，所述的纳滤膜为有机复合纳滤膜或醋酸纤维素纳滤膜；采用三级纳滤膜分离，第一级纳滤截留分子量为800～1000，第二级纳滤截留分子量为500～700，第三级纳滤截留分子量为200～400；每一级纳滤截留液与超滤流出液一起浓缩再依次进入第一、二、三级纳滤膜进行分离；第一级纳滤膜的进料浓度为总糖浓度150～250g/L，每一级纳滤膜的操作条件为：压力为1.0～3.0MPa，加水3～5BV，温度为20～30℃。
其中，β-半乳糖苷酶在反应釜中可以连续使用120～150h。
其中，最终分离得到低聚半乳糖产品纯度为80％以上。通过三级有机复合纳滤膜纳滤，可以使低聚半乳三糖与单糖、二塘分离，大大提高了产品的纯度，低聚半乳糖的纯度可以达到80％以上。
有益效果：本发明方法采用酶催化反应与纳米分离耦合技术，通过超滤膜使酶循环利用，利用三级纳滤膜不断分离纯化得到高纯度低聚半乳糖(80％)，本发明方法，具有原料充足、方便、易得、无毒性、生产成本低等特点，通过超滤使酶循环利用、纳滤分离得到高纯度低聚半乳糖，工艺过程简单，条件温和，降低了合成低聚半乳糖的成本，提高了低聚半乳糖合成的效率和纯度，能满足工业化生产的要求，具有广阔的工业生产前景。
附图说明
图1连续反应与分离纯化耦合催化合成低聚半乳糖的装置图。其中，1、补料瓶；2、反应釜；3、超滤膜；4、浓缩液收集罐；5、一级纳滤膜；6、二级纳滤膜；7、三级纳滤膜；8、透析液收集罐；9、浓缩液储罐；10、第一蠕动泵；12、第二蠕动泵；11、真空泵。其中，4、5、6、7、11属于分离装置。
图2连续反应与分离纯化耦合催化合成低聚半乳糖过程中的酶活稳定性。
具体实施方式
根据下述实施例，可以更好地理解本发明。然而，本领域的技术人员容易理解，实施例所描述的内容仅用于说明本发明，而不应当也不会限制权利要求书中所详细描述的本发明。
由图1所示，由图1的反应装置实现本发明的方法。反应釜2依次顺序与超滤膜3、浓缩液收集罐4、一级纳滤膜5、二级纳滤膜6、三级纳滤膜7、透析液收集罐8相连通。补料瓶1与反应釜2连通用于补加反应原料。超滤膜3进水速率由第一蠕动泵10控制，超滤膜3截留液回流至反应釜2中。一级纳滤膜进水速率由真空泵11控制，一级、二级和三级纳滤膜截留液回流至浓缩液收集罐4。浓缩液收集罐4月浓缩液储罐9连通，由第二蠕动泵12控制浓缩液收集罐4中过多的浓缩液流至浓缩液收集罐9中储备。
实施例1：反复批次催化合成低聚半乳糖并分离纯化。
称取一定量的乳糖置于反应釜中，再加入一定量磷酸盐缓冲液(PH＝6.5)，加热使其完全溶解，使乳糖浓度至350g/L，自然冷却至反应温度25℃，量取一定量的β-半乳糖苷酶(0.3U/mL)加入上述反应釜开始反应直到低聚半乳糖浓度不再增加时停止(8h左右)反应，经超滤酶液回到反应釜中，加入新乳糖溶液继续反复分批催化合成低聚半乳糖，直到酶活降低到初始酶活一半(96h左右)时这批做完停止反复批次反应。经超滤初步得到这几批的糖组分混合液，经HPLC检测得低聚半乳糖含量为48.22％的糖溶液。此时糖组分为葡萄糖、半乳糖、乳糖、低聚半乳糖。
以上面的糖溶液在1.0～3.0MPa压力，进料总糖浓度150～200g/L，加水2～4BV，温度20～30℃条件下采用三级有机复合纳滤膜进行分离，有效分离了乳糖、葡萄糖和半乳糖组分，产品低聚半乳糖纯度达75.48％(表1)。
表1应用有机合成纳滤膜分离低聚半乳糖
实施例2：补料分批催化合成低聚半乳糖并分离纯化
称取一定量的乳糖置于反应釜中，再加入一定量磷酸盐缓冲液(PH＝6.5)，加热使其完全溶解，使乳糖浓度至300g/L，自然冷却至反应温度25℃，量取一定量的β-半乳糖苷酶(0.3U/mL)加入上述反应釜中开始反应，当乳糖低于150g/L，流加高浓度的乳糖(400～500g/L)继续反应直到低聚半乳糖浓度不再增加时该批结束，经超滤酶液回到反应釜中，加入新乳糖溶液继续反复补料-分批催化合成低聚半乳糖，直到酶活降低到初始酶活一半(90h左右)时停止流加高浓度的乳糖，这批做完停止反复补料-分批反应。经超滤初步得到这几批补料-分批的糖组分混合液，经HPLC检测得低聚半乳糖含量为54.22％的糖溶液。此时糖组分为葡萄糖、半乳糖、乳糖、低聚半乳糖。
以上面的糖溶液在2.0～3.0MPa压力，进料浓度150～200g/L，加水4～5BV，温度20～30℃条件下采用三级有机复合纳滤膜进行分离，有效分离了乳糖、葡萄糖和半乳糖组分，产品低聚半乳糖纯度达78.46％(表2)。
表2应用有机合成纳滤膜分离低聚半乳糖
实施例3：连续反应与分离纯化耦合催化合成低聚半乳糖
称取一定量的乳糖置于反应釜中，再加入一定量磷酸盐缓冲液(PH＝6.5)，加热使其完全溶解，使乳糖浓度至300g/L，冷却至反应温度25℃，量取一定量的β-半乳糖苷酶(0.3U/mL)加入上述反应釜中开始反应，当低聚半乳糖含量至40％以上且乳糖浓度低于150g/L时，超滤、纳滤开始，同时向反应釜中流加高浓度的乳糖(400～500g/L)连续反应，当酶活降低到初始酶活一半时停止流加乳糖还继续反应，直到低聚半乳糖浓度不再增加时停止(在该条件下，反应108h左右酶活降低到一半(图2))。通过纳滤膜的操作条件为：压力1.5-3.0MPa，进料总糖浓度为150-200g/L，加水3-4BV，温度20-30℃。连续催化合成与分离低聚半乳糖耦合过程有效分离了乳糖、葡萄糖和半乳糖组分，产品低聚半乳糖纯度达81.32％(表3)。
表3应用有机合成纳滤膜分离低聚半乳糖
由上可知，分批发酵之后超滤、纳滤分离，得到产品低聚半乳糖纯度达57.48％；补料分批发酵之后超滤、纳滤分离，得到产品低聚半乳糖纯度达78.46％；连续反应与分离纯化耦合催化合成低聚半乳糖，得到产品低聚半乳糖纯度达81.48％。相比于分批反应产生的低聚半乳糖含量较低，补料分批反应产生的单糖达到一定浓度会抑制低聚半乳糖的合成，本发明的连续反应与分离纯化耦合催化合成低聚半乳糖方法不仅能解除了底物抑制，还延长β-半乳糖苷酶的高酶活(图2)和提高了低聚半乳糖的含量(表3)。因此，本发明不仅具有原料充足，方便，易得，无毒性，条件温和，生产成本低等特点，还降低了合成低聚半乳糖的成本，提高了低聚半乳糖合成的效率和纯度，能满足工业化生产的要求，具有广阔的工业生产前景。
Claims (8)
1.一种连续制备低聚半乳糖的方法，其特征在于，以300～400g/L乳糖溶液为原料，采用β-半乳糖苷酶直接合成低聚半乳糖，当反应液内低聚半乳糖含量达到为40wt％以上且乳糖浓度达到150g/L以下时，反应液经超滤膜超滤使酶循环利用，同时向反应釜中流加400～500g/L高浓度乳糖溶液进行连续合成反应，超滤出液经三级纳滤膜纳滤，分离得到低聚半乳糖产品。
2.根据权利要求1所述的连续制备低聚半乳糖的方法，其特征在于，所述的乳糖溶液，溶剂为pH6.0～7.5磷酸缓冲液。
3.根据权利要求1所述的连续制备低聚半乳糖的方法，其特征在于，β-半乳糖苷酶的用量为0.1～1.0U/mL。
4.根据权利要求1所述的连续制备低聚半乳糖的方法，其特征在于，以乳糖溶液为原料，采用β-半乳糖苷酶直接合成低聚半乳糖，反应温度为20～30℃。
5.根据权利要求1所述的连续制备低聚半乳糖的方法，其特征在于，所述的超滤膜为醋酸纤维素膜或陶瓷膜，截留分子量为6000～150000，超滤压力为1.0～2.0MPa。
6.根据权利要求1所述的连续制备低聚半乳糖的方法，其特征在于，所述的纳滤膜为有机复合纳滤膜或醋酸纤维素纳滤膜；采用三级纳滤膜分离，第一级纳滤截留分子量为800～1000，第二级纳滤截留分子量为500～700，第三级纳滤截留分子量为200～400；每一级纳滤截留液与超滤流出液一起浓缩再依次进入第一、二、三级纳滤膜进行分离；第一级纳滤膜的进料浓度为总糖浓度150～250g/L，每一级纳滤膜的操作条件为：压力为1.0～3.0MPa，加水3～5BV，温度为20～30℃。
7.根据权利要求1所述的连续制备低聚半乳糖的方法，其特征在于，β-半乳糖苷酶在反应釜中可以连续使用120～150h。
8.根据权利要求1所述的连续制备低聚半乳糖的方法，其特征在于，最终分离得到低聚半乳糖产品纯度为80％以上。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201410261794.7A CN104004799B (zh) | 2014-06-12 | 2014-06-12 | 一种连续制备低聚半乳糖的方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201410261794.7A CN104004799B (zh) | 2014-06-12 | 2014-06-12 | 一种连续制备低聚半乳糖的方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN104004799A true CN104004799A (zh) | 2014-08-27 |
| CN104004799B CN104004799B (zh) | 2016-04-13 |
Family
ID=51365705
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201410261794.7A Active CN104004799B (zh) | 2014-06-12 | 2014-06-12 | 一种连续制备低聚半乳糖的方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN104004799B (zh) |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104975056A (zh) * | 2015-07-21 | 2015-10-14 | 保龄宝生物股份有限公司 | 一种高含量低聚半乳糖的生产方法 |
| CN105274165A (zh) * | 2015-11-20 | 2016-01-27 | 保龄宝生物股份有限公司 | 一种高含量低聚半乳糖的简便生产方法 |
| CN105274164A (zh) * | 2015-11-20 | 2016-01-27 | 保龄宝生物股份有限公司 | 一种低聚半乳糖的制备方法 |
| CN105461760A (zh) * | 2015-11-20 | 2016-04-06 | 保龄宝生物股份有限公司 | 一种低含量低聚半乳糖纯化的方法 |
| CN107034256A (zh) * | 2017-05-18 | 2017-08-11 | 安得膜分离技术工程(北京)有限公司 | 一种低聚异麦芽糖精制生产工艺 |
| CN110734503A (zh) * | 2019-11-22 | 2020-01-31 | 浙江省林业科学研究院 | 一种阿拉伯低聚半乳糖及其制备和应用 |
| US20220411455A1 (en) * | 2021-06-08 | 2022-12-29 | Dmk Deutsches Milchkontor Gmbh | Method for producing galactooligosaccharides |
| CN115537438A (zh) * | 2022-11-30 | 2022-12-30 | 保龄宝生物股份有限公司 | 一种乳清粉为原料制备高纯度低聚半乳糖的方法 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1414001A (zh) * | 2001-10-26 | 2003-04-30 | 中国科学院大连化学物理研究所 | 酶法制备不同聚合度低聚糖的调控方法 |
| CN101691538A (zh) * | 2009-09-29 | 2010-04-07 | 保龄宝生物股份有限公司 | 一种米曲霉菌种及其制备高纯度低聚半乳糖的方法 |
| CN101781371A (zh) * | 2009-12-02 | 2010-07-21 | 烟台大学 | 一种低聚半乳糖的经济纯化方法 |
-
2014
- 2014-06-12 CN CN201410261794.7A patent/CN104004799B/zh active Active
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1414001A (zh) * | 2001-10-26 | 2003-04-30 | 中国科学院大连化学物理研究所 | 酶法制备不同聚合度低聚糖的调控方法 |
| CN101691538A (zh) * | 2009-09-29 | 2010-04-07 | 保龄宝生物股份有限公司 | 一种米曲霉菌种及其制备高纯度低聚半乳糖的方法 |
| CN101781371A (zh) * | 2009-12-02 | 2010-07-21 | 烟台大学 | 一种低聚半乳糖的经济纯化方法 |
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104975056A (zh) * | 2015-07-21 | 2015-10-14 | 保龄宝生物股份有限公司 | 一种高含量低聚半乳糖的生产方法 |
| CN105274165A (zh) * | 2015-11-20 | 2016-01-27 | 保龄宝生物股份有限公司 | 一种高含量低聚半乳糖的简便生产方法 |
| CN105274164A (zh) * | 2015-11-20 | 2016-01-27 | 保龄宝生物股份有限公司 | 一种低聚半乳糖的制备方法 |
| CN105461760A (zh) * | 2015-11-20 | 2016-04-06 | 保龄宝生物股份有限公司 | 一种低含量低聚半乳糖纯化的方法 |
| CN107034256A (zh) * | 2017-05-18 | 2017-08-11 | 安得膜分离技术工程(北京)有限公司 | 一种低聚异麦芽糖精制生产工艺 |
| CN110734503A (zh) * | 2019-11-22 | 2020-01-31 | 浙江省林业科学研究院 | 一种阿拉伯低聚半乳糖及其制备和应用 |
| CN110734503B (zh) * | 2019-11-22 | 2021-12-21 | 浙江省林业科学研究院 | 一种阿拉伯低聚半乳糖及其制备和应用 |
| US20220411455A1 (en) * | 2021-06-08 | 2022-12-29 | Dmk Deutsches Milchkontor Gmbh | Method for producing galactooligosaccharides |
| CN115537438A (zh) * | 2022-11-30 | 2022-12-30 | 保龄宝生物股份有限公司 | 一种乳清粉为原料制备高纯度低聚半乳糖的方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN104004799B (zh) | 2016-04-13 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN104004799B (zh) | 一种连续制备低聚半乳糖的方法 | |
| CN101455357B (zh) | 用超滤结合喷雾干燥制备大豆渣水溶性膳食纤维的方法 | |
| CN101455398B (zh) | 用纳滤结合喷雾干燥制备大豆渣水溶性膳食纤维的方法 | |
| CN102154408B (zh) | 小核菌硬葡聚糖在线发酵提取方法及系统 | |
| CN102676614B (zh) | 一种低聚半乳糖的制备方法 | |
| CN106947798A (zh) | 一种鹰嘴豆肽的制备方法 | |
| CN106509140A (zh) | 一种发酵型大豆乳清饮料及其制备方法 | |
| CN102373256A (zh) | 酶解半纤维素制备高纯度甘露低聚糖的生产方法 | |
| CN103382493A (zh) | 一种快速生产高纯度低聚甘露糖的方法 | |
| CN102676604A (zh) | 一种连续模拟移动床色谱分离制备高纯度低聚半乳糖的方法 | |
| CN105384851A (zh) | 菊苣生产菊粉的提取方法 | |
| CN105274165A (zh) | 一种高含量低聚半乳糖的简便生产方法 | |
| CN106220521B (zh) | 一种全膜提取l‑异亮氨酸的方法 | |
| CN107828834A (zh) | 一种低聚半乳糖的制备方法 | |
| CN101817850B (zh) | 高纯度低聚半乳糖单一组分的制备方法 | |
| CN101457245A (zh) | 一种高纯度活性真菌多糖的生产方法 | |
| CN104302758B (zh) | 产松二糖菌株及其用途 | |
| CN102485901A (zh) | 一种利用马铃薯淀粉制备磷酸寡糖的方法 | |
| CN104560707A (zh) | 一种酶催化合成l-抗坏血酸2-葡糖苷的工艺方法和工艺系统 | |
| CN102154233A (zh) | 一种利用葡萄糖酸盐废菌体制备葡萄糖氧化酶的方法 | |
| CN111838673A (zh) | 一种向日葵花粉提取物及其制备方法和应用 | |
| CN106674360A (zh) | 一种抗性糊精的纯化方法 | |
| CN106047963A (zh) | 一种固定化葡萄糖异构酶生产高果糖浆的方法 | |
| CN102293317B (zh) | 一种用牛奶生产酪蛋白磷酸肽的方法 | |
| CN101475970A (zh) | 一种生产结晶d-核糖的方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant |