CN105274165A - 一种高含量低聚半乳糖的简便生产方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种工业化生产高纯度低聚半乳糖糖浆的方法。该方法包括以下步骤：乳糖—溶解—加酶反应—高浓度乳糖补料—灭酶脱色—浓缩—高纯度低聚半乳糖糖浆，采用本方法生产低聚半乳糖糖浆能够在提高反应体系糖浓的同时避免在生产过程中产生乳糖结晶，并且低聚半乳糖组分能够达到57%以上，按照本方法生产的低聚半乳糖糖浆组分符合国家相关标准要求，同时方便工业化生产。

Description

一种高含量低聚半乳糖的简便生产方法

技术领域

本发明涉及一种低聚糖的制备方法，具体涉及一种低聚半乳糖的制备方法。

背景技术

低聚半乳糖(GOS)是一种功能性低聚糖，是在乳糖分子的半乳糖基一侧连接上1-4个半乳糖基的低聚糖类。天然存在的的低聚半乳糖源自动物的乳汁中。低聚半乳糖是肠道内双歧杆菌的增殖因子，婴幼儿的肠道菌群的建立很大程度上依赖母乳中低聚半乳糖组分。此外，低聚半乳糖还能够改善脂肪代谢、促进钙质的吸收等作用。广泛应用在烘焙食品、婴幼儿乳品、防龋齿食品等。低聚半乳糖作为一种新资源食品，组分要求含57%以上。

β-半乳糖苷酶是低聚半乳糖的生产用酶，可以催化乳糖生成低聚半乳糖（GOS）。在完整的催化过程中，β-半乳糖苷酶包含水解反应和转糖基反应两个过程。以乳糖分子为底物，β-半乳糖苷酶分解为一分子葡萄糖和一分子半乳糖。同时又可以将半乳糖分子结合到乳糖分子或1-4个半乳糖基上从而形成低聚半乳糖。在整个反应体系中，葡萄糖是催化生成低聚半乳糖的非竞争性抑制剂，而低聚半乳糖的存在则会反过来抑制转糖基反应的进行，从而限制了低聚半乳糖的转化率。为了制备高含量的低聚半乳糖，低聚半乳糖的生产一般是再利色谱分离技术将反应体系中的葡萄糖等组分分离出去。采用该种方法生产需要采购价格昂贵的模拟移动床色谱分离设备，提高了生产的成本和限制了低聚半乳糖行业的进入。

通过GOS形成原理：酶+乳糖→酶-乳糖

酶-乳糖→酶-半乳糖苷基+葡萄糖

半乳糖苷基-酶+受体→半乳糖苷基-受体+酶

从以上原理可以得出：产物的形成与受体有直接关系，当受体为水时，半乳糖苷基与水结合形成半乳糖；当受体为乳糖或其他半乳糖苷基时，半乳糖苷基与糖苷基形成GOS；因此如果获得大量的低聚半乳糖，必须增加半乳糖苷基与糖结合的几率，因此必须提高糖液浓度。但高浓度乳糖溶液在温度较低时容易结晶，因此可以采取分次补加高浓度乳糖溶液的办法提高整体糖化液浓度。

发明内容

本发明提供了一种提高低聚半乳糖转化率的简便方法。

本发明采用的技术方案是：

一种提高低聚半乳糖转化率的简便方法，包括以下步骤：

1、发酵制酶

（1）将保存有环状芽孢杆菌的斜面种子，接种于LB固体培养基，30-33℃培养12-24h；

（2）将活化好的斜面种子转接到LB液体培养基中，30-33℃4-8h振荡培养后转入LB液体种子培养基中。30-33℃4-8h振荡培养，得到种子液；

（3）将种子液转入发酵液中培养，得到发酵液。培养条件为：培养温度30-33℃，培养时间30-50h；

（4）将发酵液进行微滤或者离心脱除菌体，得到液体β—半乳糖苷酶。

2、一次加酶反应

将β—半乳糖苷酶转入乳糖溶液酶转化反应，反应条件为：底物浓度20-55%，温度30-55℃，PH5.0-7.0，加酶量50-500u/g*乳糖。

3、高浓度乳糖补料

将乳糖配置成60-90%的溶液作为补料液，将补料液流加到反应体系中，也可以分批次加入到反应体系中。

4、灭酶与脱色

加入料液干重0.1-5%活性炭，将料液温度升高到70-100℃，保温10-30分钟，然后将活性炭脱除。

5、离交

料液经离子交换树脂降低电导，离交要求为：浓度30%电导0-100us/cm。

6、浓缩

真空浓缩，得到糖浆浓度为70-80%的低聚半乳糖

优选的，高浓度乳糖补料的乳糖浓度为30-45%，加酶量50-100u/g*乳糖；

优选的，高浓度乳糖补料浓度为60-80%；

优选的，活性炭添加量为料液干重2-3%。

本发明制备的低聚半乳糖的方法具有以下优点：

1、低聚半乳糖组分57%以上；

2、避免了乳糖溶液的结晶现象；

3、工艺所需设备价格低廉，不需要模拟移动床连续色谱等昂贵设备，适宜工业化推广生产。

具体实施方式

为使本发明更加容易理解，下面进一步阐述本发明的具体实施例。以下实施例中的β—半乳糖苷酶为环状芽孢杆菌CGMCCNo.8864发酵制得。

实施例1

将100克乳糖加水溶解，调节到浓度45%，95-100℃保温20min。按照加酶量50u/g*乳糖加入β—半乳糖苷酶，调节PH5.5-6.0，40℃反应。补料乳糖100g，调节乳糖浓度70%，温度55-90℃，然后加入反应体系中，边搅拌边添加。添加完毕调节PH5.5-6.0，40℃继续反应100h。加入4克活性炭升温至90℃，保温30min。抽滤脱除活性炭，料液经离子交换树脂降低电导，离交要求为：浓度30%电导0-100us/cm。将料液浓缩至75%，得到浓度75%，含量大于57%的低聚半乳糖糖浆。

实施例2

将1吨乳糖加水溶解，调节到浓度40%，95-100℃保温20min。按照加酶量100u/g*乳糖加入β—半乳糖苷酶，调节PH5.5-7.0,45℃反应20h后开始流加高浓度乳糖溶液。10吨乳糖调节到70%，95-100℃保温20min。按照流速100L/h流加到反应体系中。加入40Kg活性炭升温至70-80℃，保温30min。板框过滤机过滤脱除活性炭，料液经离子交换树脂降低电导，离交要求为：浓度30%电导0-100us/cm。使用多效蒸发器将料液真空浓缩至70%，得到浓度70%，含量大于57%的低聚半乳糖糖浆。

Claims (10)

1.一种高含量低聚半乳糖的简便生产方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：乳糖—溶解—一次加酶反应—高浓度乳糖补料—灭酶脱色—浓缩—高纯度低聚半乳糖糖浆。

2.根据权利要求1所述之乳糖，经过溶化后需经过93℃以上高温保温超过15分钟，使α—乳糖转变为β—乳糖。

3.根据权利要求1所述之“溶解”步骤，乳糖溶液的浓度低于60%。

4.根据权利要求1所述之酶，为具有转糖基作用的β—半乳糖苷酶，β—半乳糖苷酶由环状芽孢杆菌制备。

5.根据权利要求1所述之“高浓度乳糖补料”步骤，补料方式可以选择流加补料，也可以选择分批次补料。

6.根据权利要求1所述之“高浓度乳糖补料”步骤，乳糖溶液的浓度60-90%。

7.根据权利要求1所述之“高浓度乳糖补料”步骤，补料时所补乳糖料液温度为55-90℃。

8.根据权利要求1所述之“高浓度乳糖补料”步骤，补料时反应体系中的葡萄糖占干物质的百分比控制在15-45%。

9.根据权利要求1所述之酶，经过以下步骤制备：

（1）将保存有环状芽孢杆菌的斜面种子，接种于LB固体培养基，30-33℃培养12-24h；

（2）将活化好的斜面种子转接到LB液体培养基中，30-33℃4-8h振荡培养后转入LB液体种子培养基中，30-33℃4-8h振荡培养，得到种子液；

（3）将种子液转入发酵液中培养，30-33℃培养时间30-50h，得到发酵液；

（4）将发酵液进行微滤或者离心脱除菌体，得到液体β—半乳糖苷酶。

10.根据权利要求7，所述之环状芽孢杆菌为环状芽孢杆菌CGMCCNo.8864。