CN106086116A

CN106086116A - 一种海藻糖制备方法

Info

Publication number: CN106086116A
Application number: CN201610500760.8A
Authority: CN
Inventors: 于令君
Original assignee: Liyang Weixin Biological Science & Technology Co Ltd
Current assignee: Liyang Weixin Biological Science & Technology Co Ltd
Priority date: 2016-06-30
Filing date: 2016-06-30
Publication date: 2016-11-09

Abstract

本发明是一种海藻糖制备方法，按照如下步骤进行：一次加酶液化、二次加酶转化、获得海藻糖液、纯化干燥得到成品；本发明提供的制造方法得到海藻糖纯度在99.5%，且收率在70%以上。本发明通过膜透洗截留透洗液，由于大部分麦芽三糖及多糖进行了截留，透洗液中的麦芽三糖及多糖大幅下降，下降至原来比例的10%，同时大幅减轻对于海藻糖结晶的干扰，提高了出现晶核温度，收率得到提高。提高结晶质量。由于转化液没有使用糖化酶进行糖化，工艺节省一步糖化步骤，降低了成本，同时节约转化时间，转化液本身中葡萄糖的含量比较低，所以不会对于海藻糖结晶产生影响。

Description

一种海藻糖制备方法

技术领域

本发明涉及一种海藻糖的制备方法，属于糖基化合物的制备技术领域。

背景技术

海藻糖 (Trehalose) 是一种由两个葡萄糖分子通过半缩醛羟基以 α -1,1 糖苷键结合的非还原性糖，分子式为C₁₂H₂₂O₁₁，相对分子量为378.33。海藻糖的分子结构

海藻糖是一种安全、可靠的天然糖类，1832年由Wiggers将其从黑麦的麦角菌中首次提取出来，随后的应用发现海藻糖在自然界中许多可食用动植物及微生物体内都广泛存在，如人们日常生活中食用的蘑菇类、海藻类、豆类、虾、面包、啤酒及酵母发酵食品中都有含量较高的海藻糖。

海藻糖是由两个葡萄糖分子以α,α,1,1-糖苷键构成的非还原性糖，自身性质非常稳定，并对多种生物活性物质具有神奇的保护作用。人们发现，沙漠植物卷叶柏在干旱时几近枯死，遇水后却又可以奇迹般复活；高山植物复活草能够耐过冰雪严寒；一些昆虫在高寒、高温和干燥失水等条件下不冻结、不干死，就是它们体内的海藻糖创造的生命奇迹。海藻糖因此在科学界素有“生命之糖”的美誉。

目前海藻糖生产工艺分为三种：

（1）提取法

酵母在恶劣的环境下（饥饿、高温、高渗、高压）生长，酵母体内能够积累大量海藻糖，大约占菌体干重的15%。因此最初海藻糖的生产采用从酵母体内提取的方法。在酵母细胞内，由于海藻糖属胞内产物，合成受外界环境条件的影响较大，且分离提取困难，因而用此法生产海藻糖的产量较低，商品化生产的发酵水平为0.4-0.6%，成本较高，且需要大量有机溶剂的消耗，溶剂回收困难，因此此种生产方法海藻糖价格昂贵。

（2）单酶法

1995 年，日本林原生化研究所从Pimelobacter、Psceuclomonus 和Thermus 三属微生物中分离纯化了一种新型淀粉酶—海藻糖合酶，它可以转化麦芽糖为海藻糖，并申请了专利CN1106065A。此后我国科研单位也相继从不同细菌中发现了海藻糖合酶并进行基因工程表达，例如CN200410013007.3、CN200910114318.1、CN200910007259.8、CN201010614814.6、CN201010614832.4、CN201210160403.3、CN201210011457.3，其中栖热菌属海藻糖合酶具有80℃的热稳定性。随着反应温度升高，海藻糖合酶转化麦芽糖生产海藻糖的转化率会下降，40℃麦芽糖对海藻糖的转化率可达到80%，60℃转化率约为60%。需要以高能化合物为原料，成本高，磷酸化酶不稳定，不是理想工业化的生产途径。

（3）双酶法

1994 年林原生化研究所发现了新型海藻糖合成酶—麦芽寡糖基海藻糖合成酶（maltooligosyl tehalose synthase，MTSase）和水解酶（maltooligosyl trehalosehydrolase,MTHase），双酶联合作用于淀粉水解物产生海藻糖，首先MTSase 作用于淀粉水解物，淀粉水解物末端形成海藻糖单元，然后MTHase 切割掉末端海藻糖，形成产物为大量的海藻糖和少量的葡萄糖、麦芽糖及麦芽三糖及多糖。对于淀粉的转化率在80%以上，是理想的工业化生产方法。

目前根据转化液的液相分析，转化液的主要产物为海藻糖和少量的葡萄糖、麦芽糖及麦芽三糖及多糖，根据目前大多数厂家所采用方式有以下几种：①转化液加糖化酶进行糖化，或者使用膜过滤除掉葡萄糖，或者直接使用模拟移动床分离掉葡萄糖，再经过脱色、离交、浓缩、结晶、离心、干燥，得到成品海藻糖；②转化液加氢，将杂糖转化为麦芽糖醇和麦芽三糖醇，然后再使用模拟移动床将海藻糖和其他糖醇进行分离，脱色、离交、浓缩、结晶、离心、干燥，得到成品海藻糖；；③转化液直接加入酵母菌发酵，让其利用其杂糖，过滤、脱色、离交、浓缩、结晶、离心、干燥，得到成品海藻糖；对于转化液中麦芽三糖及多糖处理方法不外乎糖化、加氢、发酵这三种途径，其实这三种方法都不能完全彻底解决麦芽三糖及多糖问题，不是于麦芽三糖及多糖最好处理方法，也不利于副成品的附加值的最大化，而且在使用糖化酶进行糖化时，还是会有1.5%麦芽三糖及0.2%多糖残留，因而糖化并不彻底完全。因此急需一种简单且收率高，副产品附加值最大化的海藻糖制造方法。

发明内容

本发明针对现有技术存在的缺陷，提出一种简单易控的海藻糖制备方法。

为实现以上的技术目的，本发明将采取以下的技术方案：

一种海藻糖制备方法，按照如下步骤进行：步骤1，一次加酶液化，按照预设的质量百分比浓度进行淀粉调浆后加入淀粉酶液化后灭酶，得到DE 为4-7的液化液；步骤2，二次加酶转化，将适量的麦芽寡糖基海藻糖合成酶、麦芽寡糖基海藻糖水解酶和普鲁兰酶共同加入到步骤1得到的液化液中进行转化，得到转化液中组分按质量百分比计为：葡萄糖1-2%、麦芽糖1.5-3、海藻糖82-85%、麦芽三糖及多糖10-15%，灭酶滤除蛋白后备用；步骤3，获得海藻糖液，将步骤2得到的转化液使用钠膜加水透洗得到海藻糖纯度为88—90wt%的海藻糖糖浆；步骤4，纯化干燥得到成品，将步骤3得到的海藻糖糖浆通过离子交换柱脱盐后浓缩干燥得到含量高于99.5wt%的海藻糖成品。

本发明进一步限定的技术方案为：

进一步的，步骤1中，淀粉调浆后与高温淀粉酶保温反应1-2小时，保温温度105-110℃，灭酶温度为120-125℃，液化液DE值为5-6。

进一步的，步骤2中，转化液灭酶温度90-100度，时间为30-45分钟，降温至50-70度进行过滤，即可得到转化清液，清液的固含量在14-24%，浊度0.003。

进一步的，步骤3中，纳膜加水透洗技术的条件：温度条件：40-50℃，纳膜分子量为400-500Aa, 进膜压力为1.5-2.0mpa，出膜压力为1.4-1.9mpa。

进一步的，步骤3中，清洗清液中海藻糖的纯度为88-90%，固含量为7-15%。

进一步的，步骤4中，使用阳、阴离交柱进行脱盐处理，脱盐后的离交清液的电导率为≤30us/cm，PH值为4.5-6.5。

进一步的，步骤4中，脱盐处理后的清液进行浓缩结晶，浓缩至固含量70%左右即可进行降温，降温结晶至15~20度进行离心，干燥后即可得到含量99.5 wt%以上的海藻糖成品。

本发明由于采取以上技术方案，具有如下优点：

1.本发明提供的制造方法得到海藻糖纯度在99.5%，且收率在70%以上。

2.本发明通过膜透洗截留透洗液，由于大部分麦芽三糖及多糖进行了截留，透洗液中的麦芽三糖及多糖大幅下降，下降至原来比例的10%，同时大幅减轻对于海藻糖结晶的干扰，提高了出现晶核温度，收率得到提高。提高结晶质量。

3.由于转化液没有使用糖化酶进行糖化，工艺节省一步糖化步骤，降低了成本，同时节约转化时间，转化液本身中葡萄糖的含量比较低，所以不会对于海藻糖结晶产生影响。

4.膜透洗截留液的50%麦芽三糖及多糖，50%的海藻糖，没有葡萄糖，提高了副成品截留液的附加值。

具体实施方式

实施例1

1.按照15%的质量百分浓度进行淀粉调浆，然后加高温淀粉酶进行液化，淀粉在高温淀粉酶作用下110度进行液化，保温1小时20分钟，在125度进行灭酶，得到的液化液的DE值为5.0

2.将麦芽寡糖基海藻糖合成酶和麦芽寡糖基海藻糖水解酶、普鲁兰酶共同加入到液化液中进行转化，转化温度60度，时间26小时，得到葡萄糖为2.5%，麦芽糖3.5，海藻糖83%，三糖及多糖12%转化液，

3.95度高温灭酶，降温至60度过滤板框除蛋白。得到转化清液。

4.使用纳膜对转化清液进行加水透洗，纳膜加水透洗技术的条件：纳膜分子量为500Aa, 进膜压力为2.0mpa，出膜压力为1.9mpa，操作温度为45度，进料浓度为15%。加水进行透洗，维持截留液中的浓度为14~15%不变，当检测截留液中海藻糖含量降至50%，即可停止透洗工作，加水和料液比为1:2，然后将收集好透过液进行进行上柱脱盐工作，即90%含量海藻糖糖浆；

5.将透洗清液进行上柱离交脱盐，；离交树脂采用苏青D001阳树脂和D301阴树脂，进行离子交换，上柱温度35度，上柱流量为2BV，上柱的离交清液质量为电导率≤30us/cm，PH值为4.5~6.5，气味检测无异常气味。

6.将离交清液浓缩至固含量70%进结晶罐结晶，结晶罐降温至10~15度进行离心，离心滤液返回步骤4中进行重新分离，离心得到的滤饼干燥，得到海藻糖成品，经检测含量在99.5%以上，计算海藻糖收率在94.5%。

实施例2

1.按照25%的质量百分浓度进行淀粉调浆，然后加高温淀粉酶进行液化，淀粉在高温淀粉酶作用下110度进行液化，保温1小时20分钟，在125度进行灭酶，得到的液化液的DE值为6.0

2.将麦芽寡糖基海藻糖合成酶和麦芽寡糖基海藻糖水解酶、普鲁兰酶共同加入到液化液中进行转化，转化温度60度，时间32小时，得到葡萄糖为2%，麦芽糖4.5，海藻糖80%，三糖及多糖13.5%转化液，

4.使用纳膜对转化清液进行加水透洗，纳膜加水透洗技术的条件：纳膜分子量为500Aa, 进膜压力为2.0mpa，出膜压力为1.9mpa，操作温度为45度。进料浓度为25%。加水进行透洗，维持截留液中的浓度为24~25%不变，当检测截留液中海藻糖含量降至50%，即可停止透洗工作，加水和料液比为1:2，然后将收集好透过液进行进行上柱脱盐工作，即90%含量海藻糖糖浆；

6.将离交清液浓缩至固含量70%进结晶罐结晶，结晶罐降温至10~15度进行离心，离心滤液返回步骤4中进行重新透洗分离，离心得到的滤饼干燥，得到海藻糖成品，经检测含量在99.5%以上，计算海藻糖收率在92.5%。

Claims

1.一种海藻糖制备方法，其特征在于：按照如下步骤进行：

步骤1，一次加酶液化，按照预设的质量百分比浓度进行淀粉调浆后加入淀粉酶液化后灭酶，得到DE 为4-7的液化液；

步骤2，二次加酶转化，将适量的麦芽寡糖基海藻糖合成酶、麦芽寡糖基海藻糖水解酶和普鲁兰酶共同加入到步骤1得到的液化液中进行转化，得到转化液中组分按质量百分比计为：葡萄糖1-2%、麦芽糖1.5-3、海藻糖82-85%、麦芽三糖及多糖10-15%，灭酶滤除蛋白后备用；

步骤3，获得海藻糖液，将步骤2得到的转化液使用钠膜加水透洗得到海藻糖纯度为88—90wt%的海藻糖糖浆；

步骤4，纯化干燥得到成品，将步骤3得到的海藻糖糖浆通过离子交换柱脱盐后浓缩干燥得到含量高于99.5wt%的海藻糖成品。

2.根据权利要求1所述的海藻糖制备方法，其特征在于，步骤1中，淀粉调浆后与高温淀粉酶保温反应1-2小时，保温温度105-110℃，灭酶温度为120-125℃，液化液DE值为5-6。

3.根据权利要求1所述的海藻糖制备方法，其特征在于，步骤2中，转化液灭酶温度90-100度，时间为30-45分钟，降温至50-70度进行过滤，即可得到转化清液，清液的固含量在14-24%，浊度0.003。

4.根据权利要求1所述的海藻糖制备方法，其特征在于，步骤3中，纳膜加水透洗技术的条件：温度条件：40-50℃，纳膜分子量为400-500Aa, 进膜压力为1.5-2.0mpa，出膜压力为1.4-1.9mpa。

5.根据权利要求1所述的海藻糖制备方法，其特征在于，步骤3中，清洗清液中海藻糖的纯度为88-90%，固含量为7-15%。

6.根据权利要求1所述的海藻糖制备方法，其特征在于，步骤4中，使用阳、阴离交柱进行脱盐处理，脱盐后的离交清液的电导率为≤30us/cm，PH值为4.5-6.5。

7.根据权利要求1所述的海藻糖制备方法，其特征在于，步骤4中，脱盐处理后的清液进行浓缩结晶，浓缩至固含量70%左右即可进行降温，降温结晶至15~20度进行离心，干燥后即可得到含量99.5 wt%以上的海藻糖成品。