CN117467719B - 一种酶催化淀粉制备葡醛内酯的方法 - Google Patents

一种酶催化淀粉制备葡醛内酯的方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种酶催化淀粉制备葡醛内酯的方法，涉及葡醛内酯制备技术领域，所述方法包括以下步骤：将淀粉进行微波等离子体处理，后加入淀粉酶进行液化，得到第一混料；向所述第一混料中加入复合酶进行转化反应，得到含有葡萄糖醛酸的第二混料；将所述第二混料进行过滤和脱色，得到葡萄糖醛酸清液；将所述葡萄糖醛酸清液进行脱水酯化，后进行纯化处理，得到葡醛内酯。本发明通过将淀粉进行微波等离子体处理后加入淀粉酶进行液化处理，同时配合由特定种类组成的复合酶进一步酶催化转化，可显著提高葡醛内酯产物收率，反应条件温和、绿色环保，克服了传统采用硝酸氧化法所存在的葡醛内酯产物收率低、反应条件严苛、环境污染严重和能耗高等问题。

Description

一种酶催化淀粉制备葡醛内酯的方法
技术领域
本申请涉及葡醛内酯制备技术领域，尤其涉及一种酶催化淀粉制备葡醛内酯的方法。
背景技术
葡醛内酯，中文全称为葡萄糖醛酸内酯，其CAS登录号为32449-92-6，是在人的肝脏所产生的葡萄糖代谢物，是一种重要的结缔组织的组成成份。葡醛内酯主要作用是增强肝脏的解毒功能，恢复或改善大脑机能，调节免疫功能，具有滋养皮肤、延缓衰老、改善缺氧、消除疲劳以及增强各类器官功能的控制，协调能力等作用，可用于治疗急慢性肝炎、肝硬化等疾病。
目前，现有技术中制备葡醛内酯的方法主要采用以淀粉为原料的硝酸氧化法，具体过程包括：淀粉用硝酸氧化再经水解得到的葡萄糖醛酸浓缩液，与冰醋酸混合后进行减压内酯化，同时回收乙酸，冷却放置6-8d，即结晶出葡萄糖醛酸内酯粗品；最后用乙醇水溶解液重结晶，尖性炭脱色精制即得葡醛内酯成品。但上述制备方法中由于硝酸氧化不仅氧化伯羟基，其它位置的羟基也可能被氧化；而且硝酸氧化的过程也会对环境造成较大污染。因此，现有生产葡醛内酯的方法主要存在有葡醛内酯产物收率低、反应条件严苛、环境污染严重和能耗高等问题。
发明内容
为解决上述问题，本申请提供了一种酶催化淀粉制备葡醛内酯的方法。
本申请提供了一种酶催化淀粉制备葡醛内酯的方法，所述方法包括以下步骤：
将淀粉进行微波等离子体处理，后加入淀粉酶进行液化，得到第一混料；
向所述第一混料中加入复合酶进行转化反应，得到含有葡萄糖醛酸的第二混料；
将所述第二混料进行过滤和脱色，得到葡萄糖醛酸清液；
将所述葡萄糖醛酸清液进行脱水酯化，后进行纯化处理，得到葡醛内酯；
其中，所述复合酶包括葡聚糖磷酸化酶、葡萄糖磷酸变位酶、肌醇-1-磷酸合成酶、肌醇单磷酸酶和肌醇氧化酶。
进一步地，所述微波等离子体处理的步骤包括：大气压开放式，于200～300W的处理功率和以空气为工作介质的条件下对淀粉进行10～15秒的非电离辐射处理。
进一步地，所述处理功率为255～265W。
进一步地，所述加入淀粉酶进行液化的步骤包括：
将微波等离子体处理后的淀粉加入水中，得到重量分数为50wt％～60wt％的淀粉溶液；
将所述淀粉溶液升温至60～90℃，后加入淀粉酶进行液化1～2小时；其中，淀粉酶的加入量为0.05～1U/mL。
进一步地，所述淀粉酶为α-淀粉酶。
进一步地，所述复合酶的加入总量为1-2U/mL；其中，所述葡聚糖磷酸化酶的加入量为0.1～0.6U/mL，所述葡萄糖磷酸变位酶加入量为0.1～0.6U/mL，所述肌醇-1-磷酸合成酶加入量为0.1～0.6U/mL，所述肌醇单磷酸酶加入量为0.1～0.6U/mL，所述肌醇氧化酶加入量为0.1～0.6U/mL。
进一步地，向所述第一混料中加入复合酶进行转化反应，得到含有葡萄糖醛酸的第二混料的步骤包括以下过程：
向所述第一混料中加入复合酶，并控制反应体系内淀粉质量浓度为20wt％～25wt％，调节pH为6.0～7.0，通入空气，控制转化温度在30～70℃下进行转化反应；待检测反应体系内葡萄糖醛酸的重量含量为16wt％～20wt％时，转化反应结束，得到含有葡萄糖醛酸的第二混料。
进一步地，将所述第二混料进行过滤和脱色，得到葡萄糖醛酸清液的步骤包括以下过程：
将所述第二混料依次经陶瓷膜和超滤膜进行过滤，后进行脱色，得到葡萄糖醛酸清液。
进一步地，所述陶瓷膜的孔径为50nm；所述超滤膜的截留分子量为5KD；所述脱色的方式为活性炭吸附脱色。
进一步地，将所述葡萄糖醛酸清液进行脱水酯化，后进行纯化处理，得到葡醛内酯的步骤包括以下过程：
向所述葡萄糖醛酸清液中加入乙酸于真空条件下进行脱水酯化，后进行浓缩，得到葡醛内酯浓缩液；
将所述葡醛内酯浓缩液进行降温结晶和离心，得到葡醛内酯粗品；
将所述葡醛内酯粗品加入水中溶解，然后加活性炭脱色至透光率T430nm＞90％，得到脱色葡醛内酯清液；
将所述脱色葡醛内酯清液依次进行浓缩、降温结晶、离心和干燥，得到葡醛内酯。
本申请实施例提供的上述技术方案与现有技术相比至少具有如下优点：
本申请实施例提供了一种酶催化淀粉制备葡醛内酯的方法，申请人发现将淀粉进行微波等离子体处理后加入淀粉酶进行液化处理，同时配合由特定种类组成的复合酶进一步酶催化转化，可显著提高葡醛内酯产物收率。而且该方法具有反应条件温和、绿色环保等特点，克服了传统采用硝酸氧化法所存在的葡醛内酯产物收率低、反应条件严苛、环境污染严重和能耗高等问题。
附图说明
此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本申请的实施例，并与说明书一起用于解释本申请的原理。
为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本申请实施例提供的一种酶催化淀粉制备葡醛内酯的方法的流程示意图。
图2为本申请实施例所制得的葡醛内酯的核磁氢谱图。
图3为本申请实施例提供的一种酶催化淀粉制备葡醛内酯的方法的酶催化转化过程示意图。
具体实施方式
为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
除非另有特别说明，本申请中用到的各种原材料、试剂、仪器和设备等，均可通过市场购买得到或者可通过现有方法制备得到。
第一方面，本申请提供了一种酶催化淀粉制备葡醛内酯的方法，如图1所示，所述方法包括以下步骤：
将淀粉进行微波等离子体处理，后加入淀粉酶进行液化，得到第一混料；
向所述第一混料中加入复合酶进行转化反应，得到含有葡萄糖醛酸的第二混料；
将所述第二混料进行过滤和脱色，得到葡萄糖醛酸清液；
将所述葡萄糖醛酸清液进行脱水酯化，后进行纯化处理，得到葡醛内酯；
其中，所述复合酶包括葡聚糖磷酸化酶、葡萄糖磷酸变位酶、肌醇-1-磷酸合成酶、肌醇单磷酸酶和肌醇氧化酶。
本申请实施例提供了一种酶催化淀粉制备葡醛内酯的方法，申请人发现将淀粉进行微波等离子体处理后加入淀粉酶进行液化处理，同时配合由特定种类组成的复合酶进一步酶催化转化(具体所涉及的酶催化转化过程如图3所示)，可显著提高葡醛内酯产物收率。而且该方法具有反应条件温和、绿色环保等特点，克服了传统采用硝酸氧化法所存在的葡醛内酯产物收率低、反应条件严苛、环境污染严重和能耗高等问题。
在一些具体实施例中，所述微波等离子体处理的步骤包括：大气压开放式，于200～300W的处理功率和以空气为工作介质的条件下对淀粉进行10～15秒的非电离辐射处理。优选地，所述处理功率为255～265W；更优选地，所述处理功率为260W。
在一些具体实施例中，所述加入淀粉酶进行液化的步骤包括：
将微波等离子体处理后的淀粉加入水中，得到重量分数为50wt％～60wt％的淀粉溶液；
将所述淀粉溶液升温至60～90℃，后加入淀粉酶进行液化1～2小时；其中，淀粉酶的加入量为0.05～1U/mL。
在一些具体实施例中，所述淀粉酶为α-淀粉酶。
在一些具体实施例中，所述复合酶的加入总量为1-2U/mL；其中，所述葡聚糖磷酸化酶的加入量为0.1～0.6U/mL，所述葡萄糖磷酸变位酶加入量为0.1～0.6U/mL，所述肌醇-1-磷酸合成酶加入量为0.1～0.6U/mL，所述肌醇单磷酸酶加入量为0.1～0.6U/mL，所述肌醇氧化酶加入量为0.1～0.6U/mL。
在一些具体实施例中，向所述第一混料中加入复合酶进行转化反应，得到含有葡萄糖醛酸的第二混料的步骤包括以下过程：
向所述第一混料中加入复合酶，并控制反应体系内淀粉质量浓度为20wt％～25wt％，调节pH为6.0～7.0，通入空气，控制转化温度在30～70℃下进行转化反应；待检测反应体系内葡萄糖醛酸的重量含量为16wt％～20wt％时，转化反应结束，得到含有葡萄糖醛酸的第二混料。
在一些具体实施例中，将所述第二混料进行过滤和脱色，得到葡萄糖醛酸清液的步骤包括以下过程：
将所述第二混料依次经陶瓷膜和超滤膜进行过滤，后进行脱色，得到葡萄糖醛酸清液。
在一些具体实施例中，所述陶瓷膜的孔径为50nm；所述超滤膜的截留分子量为5KD；所述脱色的方式为活性炭吸附脱色。具体地，所述活性炭吸附脱色过程包括：按料液体积的0.3-0.5％比例加入活性炭，升温至65-70℃保温1-2h进行脱色，脱色完成后板框过滤去除活性炭。
在一些具体实施例中，将所述葡萄糖醛酸清液进行脱水酯化，后进行纯化处理，得到葡醛内酯的步骤包括以下过程：
向所述葡萄糖醛酸清液中加入乙酸于真空条件下进行脱水酯化，后进行浓缩，得到葡醛内酯浓缩液；
将所述葡醛内酯浓缩液进行降温结晶和离心，得到葡醛内酯粗品；
将所述葡醛内酯粗品加入水中溶解，然后加活性炭脱色至透光率T430nm＞90％，得到脱色葡醛内酯清液；
将所述脱色葡醛内酯清液依次进行浓缩、降温结晶、离心和干燥，得到葡醛内酯。
需要说明的是，本申请实施例提供的酶催化淀粉制备葡醛内酯的方法中所涉及的原料组分，若无特殊的限定或具体的说明，均可直接购买市售产品或按照现有制备方法进行自制；同时，制备方法中所涉及的操作步骤，若无特殊的限定或具体的说明，均可按照现有制备葡醛内酯工艺进行。
下面结合具体的实施例，进一步阐述本申请。应理解，这些实施例仅用于说明本申请而不用于限制本申请的范围。下列实施例中未注明具体条件的实验方法，通常按照国家标准测定。若没有相应的国家标准，则按照通用的国际标准、常规条件、或按照制造厂商所建议的条件进行。
下列实施例及对比例中所涉及的主要原料具体信息如下：
淀粉：食品级、河北玉锋实业集团采购。
α-淀粉酶：每克5万单位，江苏博立生物制品有限公司。
葡聚糖磷酸化酶：采用含葡聚糖磷酸化酶的全菌体，其具体采用CN201510184621.4肌醇的制备方法专利公开的表达功能蛋白的工程菌。采用30L发酵罐，加入培养基，接入工程菌进行发酵培养，过程中控制温度30-37℃，pH6.5-7.0，通气量在0.8-1.5v/v。通过发酵获得发酵液18～20L，放罐0D600值在100～120。将发酵液进行陶瓷膜过滤，过滤过程中控制物料温度在35℃以下，进料压力0.3～0.5MPa，当重液体积降至8～10L时，加入10～20L的生理盐水对菌体进行洗涤，洗涤完成后停机收集重液，重液体积8～10L。重液OD600值在200～240。将重液进行冻融或加入试剂CTAB破壁处理，使菌体内的酶释放出来，获得含有葡聚糖磷酸化酶的酶液。酶液在8～10℃条件下保存。
葡萄糖磷酸变位酶：采用含葡萄糖磷酸变位酶的全菌体，其具体采用CN201510184621.4肌醇的制备方法专利公开的表达功能蛋白的工程菌。采用30L发酵罐，加入培养基，接入工程菌进行发酵培养，过程中控制温度30-37℃，pH6.5-7.0，通气量在0.8-1.5v/v。通过发酵获得发酵液18～20L，放罐0D600值在100～120。将发酵液进行陶瓷膜过滤，过滤过程中控制物料温度在35℃以下，进料压力0.3～0.5MPa，当重液体积降至8～10L时，加入10～20L的生理盐水对菌体进行洗涤，洗涤完成后停机收集重液，重液体积8～10L。重液OD600值在200～240。将重液进行冻融或加入试剂CTAB破壁处理，使菌体内的酶释放出来，获得含有葡萄糖磷酸变位酶的酶液。酶液在8～10℃条件下保存。
肌醇-1-磷酸合成酶：采用含肌醇-1-磷酸合成酶的全菌体，其具体采用CN201380006973.X葡萄糖二酸的制造方法专利公开的表达功能蛋白的工程菌。采用30L发酵罐，加入培养基，接入重组工程菌进行发酵培养，过程中控制温度30-37℃，pH6.5-7.0，通气量在0.8-1.5v/v。通过获得发酵液18～20L，放罐0D600值在100～120。将发酵液进行陶瓷膜过滤，过滤过程中控制物料温度在35℃以下，进料压力0.3～0.5MPa，当重液体积降至8～10L时，加入10～20L的生理盐水对菌体进行洗涤，洗涤完成后停机收集重液，重液体积8～10L。重液OD600值在200～240。将重液进行冻融或加入试剂CTAB破壁处理，使菌体内的酶释放出来，获得含有肌醇-1-磷酸合成酶的酶液。酶液在8～10℃条件下保存。
肌醇单磷酸酶：采用含肌醇单磷酸酶的全菌体，其具体采用CN201380006973.X葡萄糖二酸的制造方法专利公开的表达功能蛋白的工程菌。采用30L发酵罐，加入培养基，接入重组工程菌进行发酵培养，过程中控制温度30-37℃，pH6.5-7.0，通气量在0.8-1.5v/v。通过获得发酵液18～20L，放罐0D600值在100～120。将发酵液进行陶瓷膜过滤，过滤过程中控制物料温度在35℃以下，进料压力0.3～0.5MPa，当重液体积降至8～10L时，加入10～20L的生理盐水对菌体进行洗涤，洗涤完成后停机收集重液，重液体积8～10L。重液OD600值在200～240。将重液进行冻融或加入试剂CTAB破壁处理，使菌体内的酶释放出来，获得含有肌醇单磷酸酶的酶液。酶液在8～10℃条件下保存。
肌醇氧化酶：采用含肌醇氧化酶的全菌体，其具体采用CN201810104844.9一种肌醇氧化酶突变体及其编码基因和应用专利公开的表达功能蛋白的工程菌。采用30L发酵罐，加入培养基，接入重组工程菌进行发酵培养，过程中控制温度30-37℃，pH6.5-7.0，通气量在0.8-1.5v/v。通过获得发酵液18～20L，放罐0D600值在100～120。将发酵液进行陶瓷膜过滤，过滤过程中控制物料温度在35℃以下，进料压力0.3～0.5MPa，当重液体积降至8～10L时，加入10～20L的生理盐水对菌体进行洗涤，洗涤完成后停机收集重液，重液体积8～10L。重液OD600值在200～240。将重液进行冻融或加入试剂CTAB破壁处理，使菌体内的酶释放出来，获得含有肌醇氧化酶的酶液。酶液在8～10℃条件下保存。
陶瓷膜：孔径50nm。
超滤膜：截留分子量5KD。
实施例1
本例提供一种酶催化淀粉制备葡醛内酯的方法，所述方法包括以下步骤：
步骤(1)：将100g淀粉进行微波等离子体处理，然后将微波等离子体处理后的淀粉加入适量水中，得到重量分数为55wt％的淀粉溶液，随后升温至100℃，后加入α-淀粉酶进行液化1.5小时，得到第一混料；其中，所述微波等离子体处理的步骤包括：大气压开放式，于260W的处理功率和以空气为工作介质的条件下对淀粉进行12秒的非电离辐射处理；其中，α-淀粉酶的加入量为0.8U/mL；
步骤(2)：向步骤(1)所得第一混料中加入复合酶，并控制反应体系内淀粉质量浓度为22wt％，调节pH为6.5，通入空气，控制转化温度在45℃下进行转化反应；加入液体的酶液及水，待检测反应体系内葡萄糖醛酸的重量含量为18wt％时，转化反应结束，得到含有葡萄糖醛酸的第二混料；其中，所述复合酶包括葡聚糖磷酸化酶、葡萄糖磷酸变位酶、肌醇-1-磷酸合成酶、肌醇单磷酸酶和肌醇氧化酶；所述葡聚糖磷酸化酶的加入量为0.3U/mL，所述葡萄糖磷酸变位酶加入量为0.5U/mL，所述肌醇-1-磷酸合成酶加入量为0.4U/mL，所述肌醇单磷酸酶加入量为0.5U/mL，所述肌醇氧化酶加入量为0.2U/mL；
步骤(3)：将步骤(2)所得含有葡萄糖醛酸的第二混料进行陶瓷膜过滤，获得葡萄糖醛酸清液，然后将葡萄糖醛酸清液进行超滤，去除料液中蛋白类杂质，获得葡萄糖醛酸超滤清液；然后将葡萄糖醛酸超滤清液进行脱色，并将葡萄糖醛酸脱色清液加入乙酸于真空条件下进行脱水酯化和浓缩，获得葡醛内酯浓缩液，然后降温结晶、离心，获得葡醛内酯粗品；将葡醛内酯粗品加纯水溶解，然后加活性炭脱色至透光率T430nm＞90％，葡醛内酯脱色清液进行浓缩、降温结晶、离心、干燥至恒重，获得葡醛内酯成品；其中，脱水酯化和浓缩时，乙酸加入量5wt％，浓缩温度70℃，真空度＞-0.09MPa。
本例所得葡醛内酯成品的收率为87.5％；并对所得葡醛内酯成品进行表征鉴定，其核磁氢谱图如图2所示，与现有葡醛内酯核磁氢谱图谱一致。
实施例2
本例提供一种酶催化淀粉制备葡醛内酯的方法，所述方法包括以下步骤：
步骤(1)：将100g淀粉进行微波等离子体处理，然后将微波等离子体处理后的淀粉加入适量水中，得到重量分数为50wt％的淀粉溶液，随后升温至95℃，后加入α-淀粉酶进行液化2小时，得到第一混料；其中，所述微波等离子体处理的步骤包括：大气压开放式，于200W的处理功率和以空气为工作介质的条件下对淀粉进行15秒的非电离辐射处理；其中，α-淀粉酶的加入量为1U/mL；
步骤(2)：向步骤(1)所得第一混料中加入复合酶，并控制反应体系内淀粉质量浓度为20wt％，调节pH为6.0，通入空气，控制转化温度在30℃下进行转化反应；加入液体的酶液及水，待检测反应体系内葡萄糖醛酸的重量含量为16wt％时，转化反应结束，得到含有葡萄糖醛酸的第二混料；其中，所述复合酶包括葡聚糖磷酸化酶、葡萄糖磷酸变位酶、肌醇-1-磷酸合成酶、肌醇单磷酸酶和肌醇氧化酶；所述葡聚糖磷酸化酶的加入量为0.1U/mL，所述葡萄糖磷酸变位酶加入量为0.6U/mL，所述肌醇-1-磷酸合成酶加入量为0.6U/mL，所述肌醇单磷酸酶加入量为0.3U/mL，所述肌醇氧化酶加入量为0.1U/mL；
步骤(3)：将步骤(2)所得含有葡萄糖醛酸的第二混料进行陶瓷膜过滤，获得葡萄糖醛酸清液，然后将葡萄糖醛酸清液进行超滤，去除料液中蛋白类杂质，获得葡萄糖醛酸超滤清液；然后将葡萄糖醛酸超滤清液进行脱色，并将葡萄糖醛酸脱色清液加入乙酸于真空条件下进行脱水酯化和浓缩，获得葡醛内酯浓缩液，然后降温结晶、离心，获得葡醛内酯粗品；将葡醛内酯粗品加纯水溶解，然后加活性炭脱色至透光率T430nm＞90％，葡醛内酯脱色清液进行浓缩、降温结晶、离心、干燥至恒重，获得葡醛内酯成品；其中，脱水酯化和浓缩时，乙酸加入量5wt％，浓缩温度70℃，真空度＞-0.09MPa。
本例所得葡醛内酯成品的收率为71.8％。
实施例3
本例提供一种酶催化淀粉制备葡醛内酯的方法，所述方法包括以下步骤：
步骤(1)：将100g淀粉进行微波等离子体处理，然后将微波等离子体处理后的淀粉加入适量水中，得到重量分数为60wt％的淀粉溶液，随后升温至105℃，后加入α-淀粉酶进行液化1小时，得到第一混料；其中，所述微波等离子体处理的步骤包括：大气压开放式，于300W的处理功率和以空气为工作介质的条件下对淀粉进行10秒的非电离辐射处理；其中，α-淀粉酶的加入量为0.05U/mL；
步骤(2)：向步骤(1)所得第一混料中加入复合酶，并控制反应体系内淀粉质量浓度为25wt％，调节pH为7.0，通入空气，控制转化温度在70℃下进行转化反应；待检测反应体系内葡萄糖醛酸的重量含量为20wt％时，转化反应结束，得到含有葡萄糖醛酸的第二混料；其中，所述复合酶包括葡聚糖磷酸化酶、葡萄糖磷酸变位酶、肌醇-1-磷酸合成酶、肌醇单磷酸酶和肌醇氧化酶；所述葡聚糖磷酸化酶的加入量为0.6U/mL，所述葡萄糖磷酸变位酶加入量为0.3U/mL，所述肌醇-1-磷酸合成酶加入量为0.2U/mL，所述肌醇单磷酸酶加入量为0.2U/mL，所述肌醇氧化酶加入量为0.4U/mL；
步骤(3)：将步骤(2)所得含有葡萄糖醛酸的第二混料进行陶瓷膜过滤，获得葡萄糖醛酸清液，然后将葡萄糖醛酸清液进行超滤，去除料液中蛋白类杂质，获得葡萄糖醛酸超滤清液；然后将葡萄糖醛酸超滤清液进行脱色，并将葡萄糖醛酸脱色清液加入乙酸于真空条件下进行脱水酯化和浓缩，获得葡醛内酯浓缩液，然后降温结晶、离心，获得葡醛内酯粗品；将葡醛内酯粗品加纯水溶解，然后加活性炭脱色至透光率T430nm＞90％，葡醛内酯脱色清液进行浓缩、降温结晶、离心、干燥至恒重，获得葡醛内酯成品；其中，脱水酯化和浓缩时，乙酸加入量5wt％，浓缩温度70℃，真空度＞-0.09MPa。
本例所得葡醛内酯成品的收率为75.1％。
实施例4
本例提供一种酶催化淀粉制备葡醛内酯的方法，与实施例1的区别仅在于：步骤(1)中将淀粉进行微波等离子体处理的功率为500W；其余步骤及参数均相同。
本例所得葡醛内酯成品的收率为62.3％。
实施例5
本例提供一种酶催化淀粉制备葡醛内酯的方法，与实施例1的区别仅在于：步骤(1)中将淀粉进行微波等离子体处理的功率为100W；其余步骤及参数均相同。
本例所得葡醛内酯成品的收率为60.0％。
对比例1
本例提供一种酶催化淀粉制备葡醛内酯的方法，所述方法包括以下步骤：
步骤(1)：将100g淀粉加入适量水中，得到重量分数为55wt％的淀粉溶液，随后升温至100℃，后加入α-淀粉酶进行液化1.5小时，得到第一混料；其中，α-淀粉酶的加入量为0.8U/mL；
步骤(2)：向步骤(1)所得第一混料中加入复合酶，并控制反应体系内淀粉质量浓度为22wt％，调节pH为6.5，通入空气，控制转化温度在45℃下进行转化反应；加入液体的酶液及水，待检测反应体系内葡萄糖醛酸的重量含量为18wt％时，转化反应结束，得到含有葡萄糖醛酸的第二混料；其中，所述复合酶包括葡聚糖磷酸化酶、葡萄糖磷酸变位酶、肌醇-1-磷酸合成酶、肌醇单磷酸酶和肌醇氧化酶；所述葡聚糖磷酸化酶的加入量为0.3U/mL，所述葡萄糖磷酸变位酶加入量为0.5U/mL，所述肌醇-1-磷酸合成酶加入量为0.4U/mL，所述肌醇单磷酸酶加入量为0.5U/mL，所述肌醇氧化酶加入量为0.2U/mL；
步骤(3)：将步骤(2)所得含有葡萄糖醛酸的第二混料进行陶瓷膜过滤，获得葡萄糖醛酸清液，然后将葡萄糖醛酸清液进行超滤，去除料液中蛋白类杂质，获得葡萄糖醛酸超滤清液；然后将葡萄糖醛酸超滤清液进行脱色，并将葡萄糖醛酸脱色清液加入乙酸于真空条件下进行脱水酯化和浓缩，获得葡醛内酯浓缩液，然后降温结晶、离心，获得葡醛内酯粗品；将葡醛内酯粗品加纯水溶解，然后加活性炭脱色至透光率T430nm＞90％，葡醛内酯脱色清液进行浓缩、降温结晶、离心、干燥至恒重，获得葡醛内酯成品；其中，脱水酯化和浓缩时，乙酸加入量5wt％，浓缩温度70℃，真空度＞-0.09MPa。
本例所得葡醛内酯成品的收率为50.1％。
综上所述，本申请实施例提供了一种酶催化淀粉制备葡醛内酯的方法，申请人发现将淀粉进行微波等离子体处理后加入淀粉酶进行液化处理，同时配合由特定种类组成的复合酶进一步酶催化转化，可显著提高葡醛内酯产物收率。而且该方法具有反应条件温和、绿色环保等特点，克服了传统采用硝酸氧化法所存在的葡醛内酯产物收率低、反应条件严苛、环境污染严重和能耗高等问题。
本申请的各种实施例可以以一个范围的形式存在；应当理解，以一范围形式的描述仅仅是因为方便及简洁，不应理解为对本申请范围的硬性限制；因此，应当认为所述的范围描述已经具体公开所有可能的子范围以及该范围内的单一数值。例如，应当认为从1到6的范围描述已经具体公开子范围，例如从1到3，从1到4，从1到5，从2到4，从2到6，从3到6等，以及所述范围内的单一数字，例如1、2、3、4、5及6，此不管范围为何皆适用。另外，每当在本文中指出数值范围，是指包括所指范围内的任何引用的数字(分数或整数)。
在本申请中，在未作相反说明的情况下，使用的方位词如“上”和“下”具体为附图中的图面方向。另外，在本申请说明书的描述中，术语“包括”“包含”等是指“包括但不限于”。在本文中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。在本文中，“和/或”，描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B的情况。其中A，B可以是单数或者复数。在本文中，“至少一个”是指一个或者多个，“多个”是指两个或两个以上。“至少一种”、“以下至少一项(个)”或其类似表达，是指的这些项中的任意组合，包括单项(个)或复数项(个)的任意组合。例如，“a,b,或c中的至少一项(个)”，或，“a,b,和c中的至少一项(个)”，均可以表示：a,b,c,a-b(即a和b),a-c,b-c,或a-b-c，其中a,b,c分别可以是单个，也可以是多个。
以上所述仅是本申请的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本申请。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本申请的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本申请将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所申请的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (6)

1.一种酶催化淀粉制备葡醛内酯的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
将淀粉进行微波等离子体处理，后加入淀粉酶进行液化，得到第一混料；
向所述第一混料中加入复合酶进行转化反应，得到含有葡萄糖醛酸的第二混料；
将所述第二混料进行过滤和脱色，得到葡萄糖醛酸清液；
将所述葡萄糖醛酸清液进行脱水酯化，后进行纯化处理，得到葡醛内酯；
其中，所述复合酶包括葡聚糖磷酸化酶、葡萄糖磷酸变位酶、肌醇-1-磷酸合成酶、肌醇单磷酸酶和肌醇氧化酶；
所述加入淀粉酶进行液化的步骤包括：
将微波等离子体处理后的淀粉加入水中，得到重量分数为50wt%~60wt%的淀粉溶液；
将所述淀粉溶液升温至60~90℃，后加入淀粉酶进行液化1~2小时；其中，淀粉酶的加入量为0.05~1 U/mL；
所述淀粉酶为α-淀粉酶；
所述复合酶的加入总量为1-2U/mL；其中，所述葡聚糖磷酸化酶的加入量为0.1~0.6 U/mL，所述葡萄糖磷酸变位酶加入量为0.1~0.6 U/mL，所述肌醇-1-磷酸合成酶加入量为0.1~0.6 U/mL，所述肌醇单磷酸酶加入量为0.1~0.6 U/mL，所述肌醇氧化酶加入量为0.1~0.6U/mL；
向所述第一混料中加入复合酶进行转化反应，得到含有葡萄糖醛酸的第二混料的步骤包括以下过程：
向所述第一混料中加入复合酶，并控制反应体系内淀粉质量浓度为20wt%~25wt%，调节pH为6.0~7.0，通入空气，控制转化温度在30~70℃下进行转化反应；待检测反应体系内葡萄糖醛酸的重量含量为16wt%~20wt%时，转化反应结束，得到含有葡萄糖醛酸的第二混料。
2.根据权利要求1所述的酶催化淀粉制备葡醛内酯的方法，其特征在于，所述微波等离子体处理的步骤包括：大气压开放式，于200~300W的处理功率和以空气为工作介质的条件下对淀粉进行10~15秒的非电离辐射处理。
3.根据权利要求1或2所述的酶催化淀粉制备葡醛内酯的方法，其特征在于，所述处理功率为255~265W。
4.根据权利要求1所述的酶催化淀粉制备葡醛内酯的方法，其特征在于，将所述第二混料进行过滤和脱色，得到葡萄糖醛酸清液的步骤包括以下过程：
将所述第二混料依次经陶瓷膜和超滤膜进行过滤，后进行脱色，得到葡萄糖醛酸清液。
5.根据权利要求4所述的酶催化淀粉制备葡醛内酯的方法，其特征在于，所述陶瓷膜的孔径为50nm；所述超滤膜的截留分子量为5KD；所述脱色的方式为活性炭吸附脱色。
6.根据权利要求1所述的酶催化淀粉制备葡醛内酯的方法，其特征在于，将所述葡萄糖醛酸清液进行脱水酯化，后进行纯化处理，得到葡醛内酯的步骤包括以下过程：
向所述葡萄糖醛酸清液中加入乙酸于真空条件下进行脱水酯化，后进行浓缩，得到葡醛内酯浓缩液；
将所述葡醛内酯浓缩液进行降温结晶和离心，得到葡醛内酯粗品；
将所述葡醛内酯粗品加入水中溶解，然后加活性炭脱色至透光率T430nm＞90%，得到脱色葡醛内酯清液；
将所述脱色葡醛内酯清液依次进行浓缩、降温结晶、离心和干燥，得到葡醛内酯。
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