CN110438181A - 一种于非水相环境酶促合成低聚龙胆糖的方法 - Google Patents

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胡家如
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Abstract

本发明涉及一种利用酶降合成低聚龙胆糖的方法，于水活度较低的非水相环境中进行，利用酶与葡萄糖液反应后再薄层层析、分离和冻干。所述酶是β‑葡萄糖苷酶。本发明采用特定酶和特定工艺条件能够直接将葡萄糖聚合为低聚龙胆糖，工艺简单，提供了新的酶法生产低聚龙胆糖的方法，产率较高，具有广阔的应用前景。

Description

一种于非水相环境酶促合成低聚龙胆糖的方法
技术领域
本发明涉及一种于非水相环境酶促合成低聚龙胆糖的方法，属于酶工程功能性低聚糖合成技术领域。
背景技术
功能性低聚糖，或称寡糖，是由2～10个单糖通过糖苷键连接形成直链或支链的低度聚合糖。功能性低聚糖，现在研究认为包括水苏糖、棉籽糖、异麦芽酮糖、乳酮糖、低聚果糖、低聚木糖、低聚半乳糖、低聚异麦芽糖、低聚异麦芽酮糖、低聚龙胆糖、大豆低聚糖、低聚壳聚糖等。人体肠道内没有水解它们(除异麦芽酮糖外)的酶系统，因而它们不被消化吸收而直接进入大肠内优先为双歧杆菌所利用，是双歧杆菌的增殖因子。低聚糖集营养、保健、食疗于一体，广泛应用于食品、保健品、饮料、医药、饲料添加剂等领域。
低聚龙胆糖作为常见的功能性低聚糖，是一类由葡萄糖以β-1,6-糖苷键结合而成的低聚糖，主要成分是龙胆二糖、龙胆三糖和龙胆四糖；最具特色的是有柔和的提神苦味，苦味比柑桔皮所具有的柚皮苷苦味更丰富更微妙，且还会在口腔中滞留，用于糖果、饮料、冷饮中可使其甜味更纯。它比蔗糖和麦芽糖浆的吸湿性强，可以保持各类食品中的水分，防止淀粉类食品的老化，延长货架期。它是低热、低甜物质，难被人体消化酶所分解，因而可以促进双歧杆菌的生长，从而起到改善结肠状况的作用。
制备低聚龙胆糖有多种方法，最早制取低聚龙胆糖是从龙胆属茎、根中提取，由于受原料等限制，使其难以大量生产。此外，还原苦杏仁苯或从酸法水解淀粉副产物中提纯等都可制取低聚龙胆糖。工业化生产低聚龙胆糖主要采用酶法生产，以高浓度葡萄糖为原料，先通过β-葡萄糖苷酶转糖苷作用及缩合作用，合成低聚龙胆糖混合物，再经分离、精制便可制得不同规格低聚龙胆糖制品，但是龙胆糖相对得率较低，使得该方法工业化生产受到了极大的限制。
发明内容
为克服现有以水作为反应溶剂的酶法生产低聚龙胆糖工艺，需在较高反应温度、长时间反应这一不足，本发明提供一种于非水相环境酶促合成低聚龙胆糖的方法，可在反应温度较低条件下进行，反应时间短，低聚龙胆糖得率较高，为低聚龙胆糖的工业化生产提供参考。
本发明的技术路线如下：体系溶剂为二甲基亚砜(DMSO)和甘油的混合物，以葡萄糖为底物，通过β-葡萄糖苷酶催化合成为低聚龙胆糖，反应结束后再分离提纯得到纯度较高的低聚龙胆糖。
一种于非水相环境酶促合成低聚龙胆糖的方法，反应体系溶剂为DMSO和甘油的混合物，二者质量比1:1～5，反应所用酶为β-葡萄糖苷酶，反应所用底物为葡萄糖，反应体系酶活为5～10U/mL，调节容器中溶液pH为5.5～6.0，于20～60℃条件下震荡反应2～24小时，经离子交换树脂分离法提纯，即得到低聚龙胆糖。
所述葡萄糖的浓度为0.6～0.8g/mL。
上述合成产物中含有龙胆二糖、龙胆三糖和龙胆四糖的一种或数种。
所述低聚龙胆糖合成完成后得到的反应液，所用树脂为酸性阳离子交换树脂DTF-02。
β-葡萄糖苷酶又称龙胆二糖酶，该酶只作用于β-糖苷键，可以水解龙胆二糖上的β-1,6-糖苷键释放出葡萄糖单体。酶仅是一种催化剂，与其他类型的化学催化剂一样，催化的反应存在一个动态平衡。在水活度较高的环境下，β-葡萄糖苷酶催化的反应方向主要为水解，在水活度较低的非水相环境中，反应平衡会向聚合方向移动。本发明公开的一种于非水相环境酶促合成低聚龙胆糖的方法，所用溶剂几乎不含水，β-葡萄糖苷酶催化的反应平衡会向聚合方向移动，即偏向于葡萄糖聚合成低聚龙胆糖，与现有的通过β-葡萄糖苷酶转糖苷再合成低聚龙胆糖混合物的路线相比，可在反应温度较低条件下进行，反应时间短，低聚龙胆糖得率较高。
本发明的有益效果：以葡萄糖为底物合成低聚龙胆糖的酶促反应，可以在较低反应温度和较短的反应时间内完成，工艺简单，提供了一种新的酶法生产低聚龙胆糖的方法，具有广阔的应用前景。
附图说明
图1是实施例1中样品的薄层层析图；
图2是实施例2的薄层层析图，第4列对应实施例2中样品。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例1
本实施例提供的一种酶制剂利用葡萄糖合成低聚龙胆糖的方法，以β-葡萄糖苷酶为例，包括以下步骤：
(1)体系溶剂按质量比DMSO:甘油＝1:1，将葡萄糖液和β-葡萄糖苷酶加入到容器中，反应体系酶活为10U/mL，葡萄糖的浓度为0.6g/mL，调节容器中溶液pH为6.0；
(2)将容器放置在摇床上，在300rpm、35℃的条件下反应12小时即完成低聚龙胆糖合成步骤；
(3)所述葡萄糖液低聚完成后得到反应液，利用薄层层析硅胶板对反应液进行薄层层析，得到反应液中存在不同的产物，结果如图1；
(4)利用离子交换树脂分离法提纯产物，其中所用树脂为酸性阳离子交换树脂DTF-02。
实施例2
本实施例提供的一种酶制剂利用葡萄糖合成低聚龙胆糖的方法，以葡聚糖酶为例，包括以下步骤：
(1)体系溶剂按质量比DOSO:甘油＝1:3，将葡萄糖液和β-葡萄糖苷酶加入到容器中，反应体系β-葡萄糖苷酶酶活为5U/mL，葡萄糖的浓度为0.8g/mL，调节容器中溶液pH为5.5.
(2)将容器放置在摇床上，在300rpm、40℃的条件下反应5小时即完成低聚龙胆糖合成步骤；
(3)所述葡萄糖液低聚完成后得到反应液，利用薄层层析硅胶板对反应液进行薄层层析，得到反应液中存在不同的产物，结果如图2；
(4)利用离子交换树脂分离法提纯产物，其中所用树脂为酸性阳离子交换树脂DTF-02。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种于非水相环境酶促合成低聚龙胆糖的方法，其特征在于：该方法所用酶为β-葡萄糖苷酶，反应用底物为葡萄糖，反应体系溶剂为DMSO和甘油的混合物，二者质量比1:1～5，反应体系酶活为5～10U/mL，调节容器中溶液pH为5.5～6.0，于20～60℃条件下震荡反应2～24小时，反应完成后得到反应液用离子交换树脂分离法提纯，即得到低聚龙胆糖。
2.根据权利要求1所述的一种于非水相环境酶促合成低聚龙胆糖的方法，其特征在于：所述葡萄糖的浓度为0.6～0.8g/mL。
3.根据权利要求1或2任一项所述的一种于非水相环境酶促合成低聚龙胆糖的方法，其特征在于：其中离子交换树脂分离法所用树脂为酸性阳离子交换树脂DTF-02。
4.根据权利要求3所述的一种于非水相环境酶促合成低聚龙胆糖的方法，其特征在于：所述离子树脂分离法提纯后的合成产物中含有龙胆二糖、龙胆三糖和龙胆四糖的一种或数种。
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