CN109234339A - 一种高纯度结晶麦芽糖的生产方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种高纯度结晶麦芽糖的生产方法，属于涉及食品、药品淀粉糖生产领域。本发明通过新型酶制剂分阶段参与糖化反应，在糖化过程不同的催化时段分次加入，同时作用，获得最佳的糖化效果，并采用传统降温结晶和乙醇沉淀结晶相结合的方式，提高了结晶纯度。本发明的方法通过10次重复实验，产品质量稳定，完全达到《中国药典》2015年版标准，有助于实现工业化生产，填补国内空白。

Description

一种高纯度结晶麦芽糖的生产方法
技术领域
本发明一种高纯度结晶麦芽糖的生产方法，属于涉及食品、药品淀粉糖生产领域。
背景技术
麦芽糖是以淀粉或淀粉质为原料，经液化、糖化精制而成的。按产品形态分为液体麦芽糖、麦芽糖粉和结晶麦芽糖。麦芽糖具有良好的防腐性和热稳定性，吸湿性低，具有多种生理功能，广泛应用于食品医药行业。在食品行业主要用于制造硬糖、啤酒糖浆、馅料糖浆。在医药工业上的应用主要有：(1)口服麦芽糖浆，补充机体所需的碳源和能量；(2)与其他营养素适当配比作为营养剂；(3)用于制造麦芽糖醇，人摄入麦芽糖醇后不会使血糖升高和合成血脂，是糖尿病、动脉硬化、心血管病、高血压患者的理想甜味剂；(4)注射麦芽糖原料药主要用于配制静脉注射液，代谢速度较葡萄糖慢，只能在非消化道被吸收，其渗透压低于葡萄糖，注射液的浓度能增高2倍，为高能量注射液，它在身体内的代谢速度慢，吸收不受胰岛素控制，特别适用糖尿病患者。
我国高纯度结晶麦芽糖生产起步比较晚，国内只有河南宝丰、江苏奥谷生产一小部分结晶麦芽糖，含量只在92％左右，只用于部分口服剂和食品方面，而用于配制静脉注射液的麦芽糖原料药只靠进口，价格昂贵，每吨40多万元。因此，提高麦芽糖纯度对于摆脱目前对进口药的依赖具有重要的作用。
发明内容
本发明的第一个目的是提供一种生产麦芽糖的方法，所述方法以马铃薯淀粉溶液作为糖化的原料，糖化过程中分阶段加入α-淀粉酶、普鲁兰酶、β-淀粉酶和麦芽糖淀粉酶进行糖化，将糖化后的糖化液经过纯化、浓缩、结晶制备获得；所述麦芽糖淀粉酶含有SEQ IDNO.1所示的氨基酸序列。
在本发明的一种实施方式中，所述分阶段加入是在液化液温度为58-62℃，加入28～35U/g干淀粉的α-淀粉酶，经喷射液化处理后加入20～28U/g干淀粉的普鲁兰酶和8～12U/g干淀粉的β-淀粉酶，pH控制在5.0-5.8，糖化20～30h后，加入20～25U/g干淀粉的麦芽糖淀粉酶，58～62℃继续糖化6～12h，糖化至麦芽糖含量≥95％，升温至≥90℃灭酶。
在本发明的一种实施方式中，所述方法具体包括如下步骤：
(1)配制20％(w/v)马铃薯淀粉溶液，调节pH至5.5，加入30U/g干淀粉的α-淀粉酶，经喷射液化处理后加入24U/g干淀粉的普鲁兰酶和10U/g干淀粉的β-淀粉酶，60℃搅拌处理24h，进行一次糖化；再加入20U/g干淀粉的麦芽糖淀粉酶，60℃搅拌8h，进行二次糖化，糖化结束时麦芽糖含量＞95％；
(2)脱色过滤：升温灭酶，向糖化液中加入活性炭脱色，滤纸过滤，使糖液达到清澈透明、无异物、无肉眼可见杂质；
(3)纯化浓缩：采用阴阳离子交换树脂纯化，采用真空浓缩器将糖液的质量浓度浓缩到70％；
(4)搅拌结晶：加入按质量计1.5％的结晶麦芽糖诱导结晶，将温度由46℃逐渐降低至20℃，用时60h；离心，收集潮糖，溶解至浓度为70％，加入70％乙醇，于20℃搅拌结晶20h；离心，在烘箱内110℃烘干过筛，得成品结晶麦芽糖。
在本发明的一种实施方式中，所述方法具体包括如下步骤：
(1)配制20％(w/v)马铃薯淀粉溶液，调节pH至5.0，加入30U/g干淀粉的α-淀粉酶，经喷射液化处理后加入28U/g干淀粉的普鲁兰酶和10U/g干淀粉的β-淀粉酶，60℃搅拌处理24h，进行一次糖化；再加入25U/g干淀粉的麦芽糖淀粉酶，60℃搅拌8h，进行二次糖化，糖化结束时测定麦芽糖含量＞96％；
(2)脱色过滤：升温灭酶，向糖化液中加入活性炭脱色，滤纸过滤，使糖液达到清澈透明、无异物、无肉眼可见杂质；
(3)纯化浓缩：通过阴阳离子交换树脂处理至电导率30μs/cm，将糖液的质量浓度浓缩到70％；
(4)搅拌结晶：加入按质量计1.5％的结晶麦芽糖诱导结晶，将温度由46℃逐渐降低至20℃，用时60h；离心，收集潮糖，溶解至浓度为70％，加入75％乙醇，于20℃搅拌结晶20h；离心，在烘箱内110℃烘干过筛，得成品结晶麦芽糖。
在本发明的一种实施方式中，所述脱色过滤是利用活性炭进行脱色，采用板框压滤机或滤纸过滤至糖液无肉眼可见杂质。
在本发明的一种实施方式中，采用阴阳离子交换树脂，将糖液处理至电导率≤40μs/cm，透光率≥99％。
在本发明的一种实施方式中，结晶后还进行离心和洗涤。
在本发明的一种实施方式中，结晶后还进行烘干；所述烘干是于湿度≤20％，110±5℃的范围内烘干。
本发明的第二个目的是提供所述方法在制备含麦芽糖的产品方面的应用。
在本发明的一种实施方式中，所述应用包括制备含麦芽糖的口服液、针剂或注射液。
本发明的优点：本发明通过新型酶制剂分阶段参与糖化反应，在糖化过程不同的催化时段分次加入，同时作用，获得最佳的糖化效果，并采用传统降温结晶和乙醇沉淀结晶相结合的方式，提高了结晶纯度。本发明的方法通过10次重复实验，产品质量稳定，完全达到《中国药典》2015年版标准，有助于实现工业化生产，填补国内空白。
具体实施方式
下述实施例中使用的酶分别为：
普鲁兰酶：购自山东隆科特酶制剂有限公司；β-淀粉酶购自诺科生化工程有限公司；α-淀粉酶购自夏盛实业集团；麦芽糖淀粉酶为自制酶液。
实施例1
合成编码SEQ ID NO.1所示的麦芽糖淀粉酶的基因序列，与pET24a连接，连接产物转化至大肠杆菌JM109感受态细胞，提质粒验证，结果正确，将质粒转化大肠杆菌BL21(DE3)感受态细胞，挑取转化子在LB液体培养基(含100mg/L卡那霉素)中37℃培养过夜。挑取阳性克隆，培养种子液，转接入TB液体发酵培养基。于37℃培养2h后，加入0.01mM终浓度的IPTG进行诱导，并在25℃摇床继续培养发酵48h后，将发酵液于4℃、8000rpm离心10min除菌体，收集发酵上清。
在上清液中缓慢加入50％(NH4)2SO4,4℃放置过夜，4℃、8000rpm离心20min，收集沉淀。用pH7.5的20mM柠檬酸缓冲液复溶沉淀后，在20mM柠檬酸缓冲液中透析过夜。期间更换2-3次缓冲液。通过0.22μm膜过滤后制成上样样品，采用avant蛋白纯化仪进行重组蛋白的纯化。阴离子交换色谱纯化步骤：(1)平衡：用5倍体积的20mM缓冲液平衡DEAE阴离子交换色谱柱；(2)上样：预先处理好的样品以1mL/min的流速上样；(3)洗脱：流速1mL/min进行梯度洗脱，检测波长为280nm，分步收集含麦芽糖淀粉酶活力的洗脱液。得到纯化的麦芽糖淀粉酶。
实施例2
(1)配制20％(w/v)马铃薯淀粉溶液，调节pH至5.5，加入30U/g干淀粉的α-淀粉酶，经喷射液化处理后加入24U/g干淀粉的普鲁兰酶和10U/g干淀粉的β-淀粉酶，60℃搅拌处理24h，进行一次糖化。再加入20U/g干淀粉的麦芽糖淀粉酶，60℃搅拌8h，进行二次糖化，糖化结束时测定麦芽糖含量为96.4％。
(2)脱色过滤：升温灭酶，向糖化液中加入活性炭脱色，滤纸过滤，使糖液达到清澈透明、无异物、无肉眼可见杂质。
(3)纯化浓缩：通过阴阳离子交换树脂处理至电导率30μs/cm，将糖液的质量浓度浓缩到70％。
(4)搅拌结晶：加入按质量计1.5％的结晶麦芽糖诱导结晶，将温度由46℃逐渐降低至20℃，用时60h，晶种收率为69.6％。离心，收集潮糖，溶解至浓度为70％，加入70％乙醇，于20℃搅拌结晶20h。离心，在烘箱内110℃烘干过筛，得成品结晶麦芽糖，总收率为92.3％，质量检验结果附表。
实施例2
(1)配制20％(w/v)马铃薯淀粉溶液，调节pH至5.0，加入30U/g干淀粉的α-淀粉酶，经喷射液化处理后加入28U/g干淀粉的普鲁兰酶和10U/g干淀粉的β-淀粉酶，60℃搅拌处理24h，进行一次糖化。再加入25U/g干淀粉的麦芽糖淀粉酶，60℃搅拌8h，进行二次糖化，糖化结束时测定麦芽糖含量为96.4％。
(2)脱色过滤：升温灭酶，向糖化液中加入活性炭脱色，滤纸过滤，使糖液达到清澈透明、无异物、无肉眼可见杂质。
(3)纯化浓缩：通过阴阳离子交换树脂处理至电导率30μs/cm，将糖液的质量浓度浓缩到70％。
(4)搅拌结晶：加入按质量计1.5％的结晶麦芽糖诱导结晶，将温度由46℃逐渐降低至20℃，用时60h，晶种收率为69.9％。离心，收集潮糖，溶解至浓度为70％，加入75％乙醇，于20℃搅拌结晶20h。离心，在烘箱内110℃烘干过筛，得成品结晶麦芽糖，总收率为96.8％，质量检验结果附表。
采用本实施例的方法进行10批次中试，对结果进行检验，纯度变化维持在0.5％以内，产品稳定性好。
表1不同结晶麦芽糖的质检结果
对比例1
具体实施方式同实施例1，区别在于，将麦芽糖淀粉酶替换为市售的麦芽糖淀粉酶(上海高鸣化工有限公司)。
对比例2
具体实施方式同实施例1，区别在于，糖化过程调节pH至6.0。
对比例3
具体实施方式同实施例1，区别在于，干淀粉的麦芽糖淀粉酶加入量为15U/g。
对比例4
具体实施方式同实施例1，区别在于，加20U/g干淀粉的麦芽糖淀粉酶后，60℃搅拌5h。
对比例5
具体实施方式同实施例1，区别在于，同时加入α-淀粉酶、普鲁兰酶和β-淀粉酶和麦芽糖淀粉酶，60℃搅拌32h。
结果如表2所示，调整糖化条件后会导致麦芽糖纯度降低，杂质含量增多。
表2不同加酶量或加酶时间对应的糖化效果
虽然本发明已以较佳实施例公开如上，但其并非用以限定本发明，任何熟悉此技术的人，在不脱离本发明的精神和范围内，都可做各种的改动与修饰，因此本发明的保护范围应该以权利要求书所界定的为准。
SEQUENCE LISTING
<110> 湖南汇升生物科技有限公司
<120> 一种高纯度结晶麦芽糖的生产方法
<160> 1
<170> PatentIn version 3.3
<210> 1
<211> 748
<212> PRT
<213> 人工序列
<400> 1
Ala Lys Ala Gln Ala Asp Ala Lys Ala Gln Ala Asp Ala Lys Ala Gln
1 5 10 15
Ala Asp Pro Thr Pro Pro Thr Thr Pro Thr Thr Pro Thr Pro Thr Met
20 25 30
Lys Lys Lys Thr Leu Ser Leu Phe Val Gly Leu Met Leu Leu Ile Gly
35 40 45
Leu Leu Phe Ser Gly Ser Leu Pro Tyr Asn Pro Asn Ala Ala Glu Ala
50 55 60
Ser Ser Ser Ala Ser Val Lys Gly Asp Val Ile Tyr Gln Ile Ile Ile
65 70 75 80
Asp Arg Phe Tyr Asp Gly Asp Thr Thr Asn Asn Asn Pro Ala Lys Ser
85 90 95
Tyr Gly Leu Tyr Asp Pro Thr Lys Ser Lys Trp Lys Met Tyr Trp Gly
100 105 110
Gly Asp Leu Glu Gly Val Arg Gln Lys Leu Pro Tyr Leu Lys Gln Leu
115 120 125
Gly Val Thr Thr Ile Trp Leu Ser Pro Val Leu Asn Asn Leu Asp Thr
130 135 140
Leu Ala Gly Thr Asp Asn Thr Gly Tyr His Gly Tyr Trp Thr Arg Asp
145 150 155 160
Phe Lys Gln Ile Glu Glu His Phe Gly Asn Trp Thr Thr Phe Asp Thr
165 170 175
Leu Val Asn Asp Ala His Gln Asn Gly Ile Lys Val Ile Val Asp Phe
180 185 190
Val Pro Asn His Ser Thr Pro Phe Lys Ala Asn Asp Ser Thr Phe Ala
195 200 205
Glu Gly Gly Ala Leu Tyr Asn Asn Gly Thr Tyr Met Gly Asn Tyr Phe
210 215 220
Asp Asp Ala Thr Lys Gly Tyr Phe His His Asn Gly Asp Ile Ser Asn
225 230 235 240
Phe Asp Asp Arg Tyr Glu Ala Gln Trp Lys Asn Phe Thr Asp Pro Ala
245 250 255
Gly Phe Ser Leu Ala Asp Leu Ser Gln Glu Asn Gly Thr Ile Ala Gln
260 265 270
Tyr Leu Thr Asp Ala Ala Val Gln Leu Val Ala His Gly Leu Arg Ile
275 280 285
Asp Ala Val Lys His Phe Asn Ser Gly Phe Ser Lys Ser Leu Ala Asp
290 295 300
Lys Leu Tyr Gln Lys Lys Asp Ile Phe Leu Val Gly Glu Trp Tyr Gly
305 310 315 320
Asp Asp Pro Gly Thr Ala Asn His Leu Glu Lys Val Arg Tyr Ala Asn
325 330 335
Asn Ser Gly Val Asn Val Leu Asp Phe Asp Leu Asn Thr Val Ile Arg
340 345 350
Asn Val Phe Gly Thr Phe Thr Gln Thr Met Tyr Asp Leu Asn Asn Met
355 360 365
Val Asn Gln Thr Gly Asn Glu Tyr Lys Tyr Lys Glu Asn Leu Ile Thr
370 375 380
Phe Ile Asp Asn His Asp Met Ser Arg Phe Leu Ser Val Asn Ser Lys
385 390 395 400
Asn Lys Ala Asn Leu His Gln Arg Leu Leu Ser Phe Ser Leu Arg Gly
405 410 415
Val Arg Pro Pro Ile Tyr Tyr Gly Thr Glu Gln Tyr Met Ala Gly Gly
420 425 430
Asn Asp Pro Tyr Asn Arg Gly Met Met Pro Ala Phe Asp Thr Thr Thr
435 440 445
Thr Ala Phe Lys Glu Val Ser Thr Leu Ala Gly Leu Arg Arg Asn Asn
450 455 460
Ala Ala Ile Gln Tyr Gly Thr Thr Thr Gln Arg Trp Ile Asn Asn Asp
465 470 475 480
Val Tyr Ile Tyr Glu Arg Lys Phe Phe Asn Asp Val Val Leu Val Ala
485 490 495
Ile Asn Arg Asn Thr Gln Ser Ser Tyr Ser Ile Ser Gly Leu Gln Thr
500 505 510
Ala Leu Pro Asn Gly Ser Tyr Ala Asp Tyr Leu Ser Gly Leu Leu Gly
515 520 525
Gly Asn Gly Ile Ser Val Ser Asn Gly Ser Val Ala Ser Phe Thr Leu
530 535 540
Ala Pro Gly Ala Val Ser Val Trp Gln Tyr Ser Thr Ser Ala Ser Ala
545 550 555 560
Pro Gln Ile Gly Ser Val Ala Pro Asn Met Gly Ile Pro Gly Asn Val
565 570 575
Val Thr Ile Asp Gly Lys Gly Phe Gly Thr Thr Gln Gly Thr Val Thr
580 585 590
Phe Gly Gly Val Thr Ala Thr Val Lys Ser Trp Thr Ser Asn Arg Ile
595 600 605
Glu Val Tyr Val Pro Asn Met Ala Ala Gly Leu Thr Asp Val Lys Val
610 615 620
Thr Ala Gly Gly Val Ser Ser Asn Leu Tyr Ser Tyr Asn Ile Leu Ser
625 630 635 640
Gly Thr Gln Thr Ser Val Val Phe Thr Val Lys Ser Ala Pro Pro Thr
645 650 655
Asn Leu Gly Asp Lys Ile Tyr Leu Thr Gly Asn Ile Pro Glu Leu Gly
660 665 670
Asn Trp Ser Thr Asp Thr Ser Gly Ala Val Asn Asn Ala Gln Gly Pro
675 680 685
Leu Leu Ala Pro Asn Tyr Pro Asp Trp Phe Tyr Val Phe Ser Val Pro
690 695 700
Ala Gly Lys Thr Ile Gln Phe Lys Phe Phe Ile Lys Arg Ala Asp Gly
705 710 715 720
Thr Ile Gln Trp Glu Asn Gly Ser Asn His Val Ala Thr Thr Pro Thr
725 730 735
Gly Ala Thr Gly Asn Ile Thr Val Thr Trp Gln Asn
740 745

Claims (10)

1.一种生产麦芽糖的方法，其特征在于，以马铃薯淀粉溶液作为糖化的原料，糖化过程中分阶段加入α-淀粉酶、普鲁兰酶、β-淀粉酶和麦芽糖淀粉酶进行糖化，将糖化后的糖化液经过纯化、浓缩、结晶制备获得；所述麦芽糖淀粉酶含有SEQ ID NO.1所示的氨基酸序列。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述分阶段加入是在液化液温度为58-62℃，加入28～35U/g干淀粉的α-淀粉酶，经喷射液化处理后加入20～28U/g干淀粉的普鲁兰酶和8～12U/g干淀粉的β-淀粉酶，pH控制在5.0-5.8，糖化20～30h后，加入20～25U/g干淀粉的麦芽糖淀粉酶，58～62℃继续糖化6～12h，糖化至麦芽糖含量≥95％，升温至≥90℃灭酶。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)配制20％(w/v)马铃薯淀粉溶液，调节pH至5.5，加入30U/g干淀粉的α-淀粉酶，经喷射液化处理后加入24U/g干淀粉的普鲁兰酶和10U/g干淀粉的β-淀粉酶，60℃搅拌处理24h，进行一次糖化；再加入20U/g干淀粉的麦芽糖淀粉酶，60℃搅拌8h，进行二次糖化，糖化结束时麦芽糖含量＞95％；
(2)脱色过滤：升温灭酶，向糖化液中加入活性炭脱色，滤纸过滤，使糖液达到清澈透明、无异物、无肉眼可见杂质；
(3)纯化浓缩：采用阴阳离子交换树脂纯化，采用真空浓缩器将糖液的质量浓度浓缩到70％；
(4)搅拌结晶：加入按质量计1.5％的结晶麦芽糖诱导结晶，将温度由46℃逐渐降低至20℃，用时60h；离心，收集潮糖，溶解至浓度为70％，加入70％乙醇，于20℃搅拌结晶20h；离心，在烘箱内110℃烘干过筛，得成品结晶麦芽糖。
4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，具体步骤为：
(1)配制20％(w/v)马铃薯淀粉溶液，调节pH至5.0，加入30U/g干淀粉的α-淀粉酶，经喷射液化处理后加入28U/g干淀粉的普鲁兰酶和10U/g干淀粉的β-淀粉酶，60℃搅拌处理24h，进行一次糖化；再加入25U/g干淀粉的麦芽糖淀粉酶，60℃搅拌8h，进行二次糖化，糖化结束时测定麦芽糖含量＞96％；
(2)脱色过滤：升温灭酶，向糖化液中加入活性炭脱色，滤纸过滤，使糖液达到清澈透明、无异物、无肉眼可见杂质；
(3)纯化浓缩：通过阴阳离子交换树脂处理至电导率30μs/cm，将糖液的质量浓度浓缩到70％；
(4)搅拌结晶：加入按质量计1.5％的结晶麦芽糖诱导结晶，将温度由46℃逐渐降低至20℃，用时60h；离心，收集潮糖，溶解至浓度为70％，加入75％乙醇，于20℃搅拌结晶20h；离心，在烘箱内110℃烘干过筛，得成品结晶麦芽糖。
5.根据权利要求3或4所述的方法，其特征在于，所述脱色过滤是利用活性炭进行脱色，采用板框压滤机或滤纸过滤至糖液无肉眼可见杂质。
6.根据权利要求3或4所述的方法，其特征在于，采用阴阳离子交换树脂，将糖液处理至电导率≤40μs/cm，透光率≥99％。
7.根据权利要求1～6任一所述的方法，其特征在于，结晶后还进行离心和洗涤。
8.根据权利要求1或7所述的方法，其特征在于，结晶后还进行烘干；所述烘干是于湿度≤20％，110±5℃的范围内烘干。
9.权利要求1～8任一所述方法在制备含麦芽糖的产品方面的应用。
10.根据权利要求9所述的应用，其特征在于，所述应用包括制备含麦芽糖的口服液、针剂或注射液。
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