CN107446967A - 一种酶解制备低聚果糖的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及酶工程技术领域,尤其涉及一种酶解制备低聚果糖的方法。包括以下步骤:果糖基转移酶的制备:选择黑曲霉和米曲霉作为分泌果糖基转移酶的菌株,配制专用发酵培养基;分离提纯:然后将培养得到的菌丝进行破壁,再用离心法将酶分离纯化;固定化:用特制固定化载体将酶固定下来;将菊苣粉碎成加入固定化的酶进行酶解;使用微波提取工艺进行提取;使用大孔树脂进行脱色,将脱色液经过超滤得到精料液;将精料液在真空条件下进行浓缩,浓缩液用压力式喷雾干燥得到成品低聚果糖。该方法本发明生产低聚果糖,提高菊粉酶解效率及提高低聚果糖纯度纯度。
Description
技术领域
本发明涉及酶工程技术领域,尤其涉及一种酶解制备低聚果糖的方法。
背景技术
低聚果糖,又称寡聚果糖或蔗果三糖族低聚糖,是指在蔗糖分子的果糖残基上通过β(2-1)糖苷键连接1-3个分子果糖基而成的蔗果三糖,蔗果四糖,和蔗果五糖及其混合物。天然的或用酶法生产的低聚果糖,其结构式表示为GFn(G为葡萄糖基,F为果糖基,n=2-6),属于果糖与葡萄糖构成的直链低聚糖,低聚果糖具有着优越的生理功效和加工性能而受到极大的重视,在日本、欧洲等许多发达国家已经批准作为功能性食品添加剂使用。低聚果糖可以排毒养颜、防止便秘,促进机体对矿物元素的吸收,改善肠道菌群结构,增强人体免疫力,具有比葡萄糖、蔗糖明显优越的营养保健功效,因此越来越广泛的应用于罐头、饮料及烘烤食品加工中。
菊苣低聚果糖是从菊苣根中提取的果聚糖,又被称为菊糖,菊糖不被有机体消化吸收而能被肠道微生物利用,进行肠内发酵,产生益生素作用和其他多种生理营养功能。菊糖低聚糖具有重要的健康、药用开发价值,可作为功能性食品或添加剂,具有抗肿瘤和刺激双歧杆菌生长的作用,也可作为膳食纤维用于防止糖尿病和减肥,还可用于改善肠胃功能,降低血脂和预防高胆固醇病等。在欧洲,功能性食品菊糖被广泛的应用于食品行业,特别是作为膳食纤维。目前生产低聚果糖的都采用直接酶解菊粉的工艺,在酶解过程中会将聚合度小菊粉分解为单糖,产品收率只有60-80%,现有工艺生产菊粉酶解不完全及成品低聚果糖纯度不高。
发明内容
鉴于上述内容,有必要提供一种酶解制备低聚果糖的方法,该方法提高菊粉酶解效率及提高低聚果糖纯度纯度。
为达到上述目的,本发明所采用的技术方案是:一种酶解制备低聚果糖的方法,包括以下步骤:
(1)果糖基转移酶的制备:选择黑曲霉和米曲霉作为分泌果糖基转移酶的菌株,配制专用发酵培养基,按重量百分比加入黑曲霉和米曲霉,黑曲霉接种量为2-4%,米曲霉接种量为3-5%,培养3-7d,形成发酵物,所述培养基按重量份数包括以下原料组成:麸皮80-100份,蔗糖10-15份、硫酸钙1-2份、碳酸钠0.5-1份,碳酸镁0.1-0.5份;
(2)分离提纯:然后将培养得到的菌丝进行破壁,再用离心法将酶分离纯化;
(3)固定化:用特制固定化载体将酶固定下来;
(4)将菊苣粉碎成40-60目,加水调成50-60%溶液,再加入固定化的酶,控制反应液pH值为5-7,在20-35℃搅拌反应2-3小时,过滤得到滤液;
(5)将滤液使用微波提取工艺进行提取,微波频率为3300-5000MHZ,功率500W-1000W下辅助提取50-160秒;
(6)使用大孔树脂进行脱色,将脱色液经过超滤得到精料液;
(7)将精料液在真空条件下进行浓缩,浓缩液用压力式喷雾干燥塔通过高压均质机雾化,在喷雾干燥塔内与140-160℃的高温空气充分接触,瞬间蒸发掉多余水分,得到成品低聚果糖。
进一步的,所述菌丝进行破壁破壁方法采用超声波破碎法或溶菌酶法。
进一步的,所述固定化载体方法为:将细菌纤维素膜按7g/L-12g/L加入二氢吡啶中,搅拌均匀,再加入硫酸,细菌纤维素与硫酸的比例为3-7g:100ml,制备得到改性的细菌纤维素膜,分离纯化的酶在在0-4℃条件下静置5-15h,使酶吸附在细菌纤维素膜表面,再使用缓冲液对细菌纤维素膜冲洗以得到固定化了酶的细菌纤维素膜。
进一步的,所述缓冲液为10%(W/V)过硫酸铵溶液。
进一步的,所述微波提取工艺为每隔10-15s微波功率依次设置为500W、600W、700W、800W、700W、600W、500W。
进一步的,所述微波提取工艺为每隔10-15s微波功率依次设置为600W、800W、1000W、800W、600W、800W、1000W。
综上所述,本发明的有益效果为:
(1)本发明培养基具有针对性,可以快速培养出果糖基转移酶
(2)本发明先对细菌纤维素表面进行了改性预处理,使细菌纤维素表面更有利于吸附果糖基转移酶,同时固定化载体的重复利用率也比较高。
(3)采用微波提取工艺,当微波在3300MHZ微波频率,在500W-1000W的微波功率下对菊苣细胞壁破坏力最佳,在微波功率呈波浪形循环时,菊苣细胞壁破在一高一低两个功率循环震荡下,可最大限度使低聚果糖析出,提高提取率。
使用本发明方法生产低聚果糖纯度可以达到98%。
具体实施例
本说明书中公开的所有特征,或公开的所有方法或过程中的步骤,除了互相排斥的特征和/或步骤以外,均可以以任何方式组合。
本说明书(包括任何附加权利要求、摘要)中公开的任一特征,除非特别叙述,每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。
实施例1
一种酶解制备低聚果糖的方法,包括以下步骤:
(1)果糖基转移酶的制备:选择黑曲霉和米曲霉作为分泌果糖基转移酶的菌株,配制专用发酵培养基,按重量百分比加入黑曲霉和米曲霉,黑曲霉接种量为2%,米曲霉接种量为3%,培养3d,形成发酵物,所述培养基按重量份数包括以下原料组成:麸皮80份,蔗糖10份、硫酸钙1份、碳酸钠0.5份,碳酸镁0.1份;
(2)分离提纯:然后将培养得到的菌丝采用超声波破碎法或溶菌酶法进行破壁,再用离心法将酶分离纯化;
(3)固定化:将细菌纤维素膜按7g/L加入二氢吡啶中,搅拌均匀,再加入硫酸,细菌纤维素与硫酸的比例为3g:100ml,制备得到改性的细菌纤维素膜,分离纯化的酶在在0℃条件下静置5h,使酶吸附在细菌纤维素膜表面,再使用缓冲液对细菌纤维素膜冲洗以得到固定化了酶的细菌纤维素膜;缓冲液为10%(W/V)过硫酸铵溶液
(4)将菊苣粉碎成40目,加水调成50%溶液,再加入固定化的酶,控制反应液pH值为5,在20℃搅拌反应2小时,过滤得到滤液;
(5)将滤液使用微波提取工艺进行提取,微波频率为3300MHZ,每隔10s微波功率依次设置为500W、600W、700W、800W、700W、600W、500W;
(6)使用大孔树脂进行脱色,将脱色液经过超滤得到精料液;
(7)将精料液在真空条件下进行浓缩,浓缩液用压力式喷雾干燥塔通过高压均质机雾化,在喷雾干燥塔内与140℃的高温空气充分接触,瞬间蒸发掉多余水分,得到成品低聚果糖。
实施例2
一种酶解制备低聚果糖的方法,包括以下步骤:
(1)果糖基转移酶的制备:选择黑曲霉和米曲霉作为分泌果糖基转移酶的菌株,配制专用发酵培养基,按重量百分比加入黑曲霉和米曲霉,黑曲霉接种量为4%,米曲霉接种量为5%,培养7d,形成发酵物,所述培养基按重量份数包括以下原料组成:麸皮100份,蔗糖15份、硫酸钙2份、碳酸钠1份,碳酸镁0.5份;
(2)分离提纯:然后将培养得到的菌丝采用超声波破碎法或溶菌酶法进行破壁,再用离心法将酶分离纯化;
(3)固定化:将细菌纤维素膜按12g/L加入二氢吡啶中,搅拌均匀,再加入硫酸,细菌纤维素与硫酸的比例为7g:100ml,制备得到改性的细菌纤维素膜,分离纯化的酶在在4℃条件下静置15h,使酶吸附在细菌纤维素膜表面,再使用缓冲液对细菌纤维素膜冲洗以得到固定化了酶的细菌纤维素膜;缓冲液为10%(W/V)过硫酸铵溶液
(4)将菊苣粉碎成60目,加水调成60%溶液,再加入固定化的酶,控制反应液pH值为7,在35℃搅拌反应3小时,过滤得到滤液;
(5)将滤液使用微波提取工艺进行提取,微波频率为5000MHZ,每隔15s微波功率依次设置为500W、600W、700W、800W、700W、600W、500W;
(6)使用大孔树脂进行脱色,将脱色液经过超滤得到精料液;
(7)将精料液在真空条件下进行浓缩,浓缩液用压力式喷雾干燥塔通过高压均质机雾化,在喷雾干燥塔内与140-160℃的高温空气充分接触,瞬间蒸发掉多余水分,得到成品低聚果糖。
实施例3
一种酶解制备低聚果糖的方法,包括以下步骤:
(1)果糖基转移酶的制备:选择黑曲霉和米曲霉作为分泌果糖基转移酶的菌株,配制专用发酵培养基,按重量百分比加入黑曲霉和米曲霉,黑曲霉接种量为3%,米曲霉接种量为3.5%,培养5d,形成发酵物,所述培养基按重量份数包括以下原料组成:麸皮90份,蔗糖13份、硫酸钙2份、碳酸钠0.7份,碳酸镁0.4份;
(2)分离提纯:然后将培养得到的菌丝采用超声波破碎法或溶菌酶法进行破壁,再用离心法将酶分离纯化;
(3)固定化:将细菌纤维素膜按9g/L加入二氢吡啶中,搅拌均匀,再加入硫酸,细菌纤维素与硫酸的比例为5g:100ml,制备得到改性的细菌纤维素膜,分离纯化的酶在在2℃条件下静置7h,使酶吸附在细菌纤维素膜表面,再使用缓冲液对细菌纤维素膜冲洗以得到固定化了酶的细菌纤维素膜;缓冲液为10%(W/V)过硫酸铵溶液
(4)将菊苣粉碎成50目,加水调成55%溶液,再加入固定化的酶,控制反应液pH值为6,在28℃搅拌反应2.5小时,过滤得到滤液;
(5)将滤液使用微波提取工艺进行提取,微波频率为4000MHZ,每隔12s微波功率依次设置为500W、600W、700W、800W、700W、600W、500W;
(6)使用大孔树脂进行脱色,将脱色液经过超滤得到精料液;
(7)将精料液在真空条件下进行浓缩,浓缩液用压力式喷雾干燥塔通过高压均质机雾化,在喷雾干燥塔内与150℃的高温空气充分接触,瞬间蒸发掉多余水分,得到成品低聚果糖。
实施例4
一种酶解制备低聚果糖的方法,包括以下步骤:
(1)果糖基转移酶的制备:选择黑曲霉和米曲霉作为分泌果糖基转移酶的菌株,配制专用发酵培养基,按重量百分比加入黑曲霉和米曲霉,黑曲霉接种量为3%,米曲霉接种量为5%,培养5d,形成发酵物,所述培养基按重量份数包括以下原料组成:麸皮85份,蔗糖15份、硫酸钙2份、碳酸钠0.7份,碳酸镁0.4份;
(2)分离提纯:然后将培养得到的菌丝采用超声波破碎法或溶菌酶法进行破壁,再用离心法将酶分离纯化;
(3)固定化:将细菌纤维素膜按10g/L加入二氢吡啶中,搅拌均匀,再加入硫酸,细菌纤维素与硫酸的比例为5g:100ml,制备得到改性的细菌纤维素膜,分离纯化的酶在在2℃条件下静置8h,使酶吸附在细菌纤维素膜表面,再使用缓冲液对细菌纤维素膜冲洗以得到固定化了酶的细菌纤维素膜;缓冲液为10%(W/V)过硫酸铵溶液
(4)将菊苣粉碎成50目,加水调成55%溶液,再加入固定化的酶,控制反应液pH值为6,在28℃搅拌反应3小时,过滤得到滤液;
(5)将滤液使用微波提取工艺进行提取,微波频率为4000MHZ,每隔10s微波功率依次设置为600W、800W、1000W、800W、600W、800W、1000W;
(6)使用大孔树脂进行脱色,将脱色液经过超滤得到精料液;
(7)将精料液在真空条件下进行浓缩,浓缩液用压力式喷雾干燥塔通过高压均质机雾化,在喷雾干燥塔内与140-160℃的高温空气充分接触,瞬间蒸发掉多余水分,得到成品低聚果糖。
实施例5
一种酶解制备低聚果糖的方法,包括以下步骤:
(1)果糖基转移酶的制备:选择黑曲霉和米曲霉作为分泌果糖基转移酶的菌株,配制专用发酵培养基,按重量百分比加入黑曲霉和米曲霉,黑曲霉接种量为4%,米曲霉接种量为5%,培养3d,形成发酵物,所述培养基按重量份数包括以下原料组成:麸皮80份,蔗糖15份、硫酸钙2份、碳酸钠0.5份,碳酸镁0.5份;
(2)分离提纯:然后将培养得到的菌丝采用超声波破碎法或溶菌酶法进行破壁,再用离心法将酶分离纯化;
(3)固定化:将细菌纤维素膜按12g/L加入二氢吡啶中,搅拌均匀,再加入硫酸,细菌纤维素与硫酸的比例为7g:100ml,制备得到改性的细菌纤维素膜,分离纯化的酶在在4℃条件下静置15h,使酶吸附在细菌纤维素膜表面,再使用缓冲液对细菌纤维素膜冲洗以得到固定化了酶的细菌纤维素膜;缓冲液为10%(W/V)过硫酸铵溶液
(4)将菊苣粉碎成60目,加水调成50%溶液,再加入固定化的酶,控制反应液pH值为7,在35℃搅拌反应2小时,过滤得到滤液;
(5)将滤液使用微波提取工艺进行提取,微波频率为5000MHZ,功率1000W下辅助提取50秒;
(6)使用大孔树脂进行脱色,将脱色液经过超滤得到精料液;
(7)将精料液在真空条件下进行浓缩,浓缩液用压力式喷雾干燥塔通过高压均质机雾化,在喷雾干燥塔内与150℃的高温空气充分接触,瞬间蒸发掉多余水分,得到成品低聚果糖。
进一步的,所述微波提取工艺为每隔15s微波功率依次设置为600W、800W、1000W、800W、600W、800W、1000W。
上述说明是针对本发明较佳可行实施例的详细说明,但实施例并非用以限定本发明的专利申请范围,凡本发明所提示的技术精神下所完成的同等变化或修饰变更,均应属于本发明所涵盖专利范围。
Claims (6)
1.一种酶解制备低聚果糖的方法,其特征在于:包括以下步骤:
(1)果糖基转移酶的制备:选择黑曲霉和米曲霉作为分泌果糖基转移酶的菌株,配制专用发酵培养基,按重量百分比加入黑曲霉和米曲霉,黑曲霉接种量为2-4%,米曲霉接种量为3-5%,培养3-7d,形成发酵物,所述培养基按重量份数包括以下原料组成:麸皮80-100份,蔗糖10-15份、硫酸钙1-2份、碳酸钠0.5-1份,碳酸镁0.1-0.5份;
(2)分离提纯:然后将培养得到的菌丝进行破壁,再用离心法将酶分离纯化;
(3)固定化:用特制固定化载体将酶固定下来;
(4)将菊苣粉碎成40-60目,加水调成50-60%溶液,再加入固定化的酶,控制反应液pH值为5-7,在20-35℃搅拌反应2-3小时,过滤得到滤液;
(5)将滤液使用微波提取工艺进行提取,微波频率为3300-5000MHZ,功率500W-1000W下辅助提取50-160秒;
(6)使用大孔树脂进行脱色,将脱色液经过超滤得到精料液;
(7)将精料液在真空条件下进行浓缩,浓缩液用压力式喷雾干燥塔通过高压均质机雾化,在喷雾干燥塔内与140-160℃的高温空气充分接触,瞬间蒸发掉多余水分,得到成品低聚果糖。
2.根据权利要求1所述酶解制备低聚果糖的方法,其特征在于:所述菌丝进行破壁破壁方法采用超声波破碎法或溶菌酶法。
3.根据权利要求1所述酶解制备低聚果糖的方法,其特征在于:所述固定化载体方法为:将细菌纤维素膜按7g/L-12g/L加入二氢吡啶中,搅拌均匀,再加入硫酸,细菌纤维素与硫酸的比例为3-7g:100ml,制备得到改性的细菌纤维素膜,分离纯化的酶在在0-4℃条件下静置5-15h,使酶吸附在细菌纤维素膜表面,再使用缓冲液对细菌纤维素膜冲洗以得到固定化了酶的细菌纤维素膜。
4.根据权利要求3所述酶解制备低聚果糖的方法,其特征在于:所述缓冲液为10%(W/V)过硫酸铵溶液。
5.根据权利要求1所述酶解制备低聚果糖的方法,其特征在于:所述微波提取工艺为每隔10-15s微波功率依次设置为500W、600W、700W、800W、700W、600W、500W。
6.根据权利要求1所述酶解制备低聚果糖的方法,其特征在于:所述微波提取工艺为每隔10-15s微波功率依次设置为600W、800W、1000W、800W、600W、800W、1000W。
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