一種酶協(xié)同制備高純度低聚半乳糖的方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種酶協(xié)同制備高純度低聚半乳糖的方法，將乳糖加水加熱溶解，調(diào)節(jié)pH值在4.5-7.0；向乳糖溶液加入β-半乳糖苷酶A和β-葡萄糖苷酶B，先在50～70℃下轉(zhuǎn)化10～30min，然后在35～55℃條件下保持4～24h；滅酶活，冷卻至室溫，向滅酶后糖液中加入耐高滲釀酒酵母35℃條件下反應12～24h；產(chǎn)物脫色、離子交換、濃縮、噴霧干燥得高純度低聚半乳糖。本發(fā)明同時加入兩種酶產(chǎn)低聚半乳糖純度顯著提高低聚半乳糖的含量，降低乳糖含量。
【專利說明】一種酶協(xié)同制備高純度低聚半乳糖的方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種低聚半乳糖的制備方法，具體地說，尤其涉及一種利用酶協(xié)同轉(zhuǎn)化乳糖制備高純度低聚半乳糖的方法。
【背景技術】
[0002]低聚半乳糖(Galactooligosaccharides, G0S)是一種具有天然屬性的功能性多聚糖，其分子結(jié)構一般是在半乳糖或葡萄糖分子上連接I~7個半乳糖基，即Gal-(Gal)n-Glc/Gal (η為O~6)。在自然界中，動物的乳汁中存在微量的GOS，而人母乳中含量較多，嬰兒體內(nèi)的雙歧桿菌菌群的建立很大程度上依賴母乳中的GOS成分。低聚半乳糖具有專一促進腸道雙歧桿菌增殖、難消化和低能量、減少和防止便秘、低齲齒性、改善礦物質(zhì)吸收、脂質(zhì)代謝、增強免疫力等功效。另外，低聚半乳糖是一種低分子量的水溶性膳食纖維，黏度低，水溶性好；熱值低；對酸和熱都有很強的穩(wěn)定性，使低聚半乳糖成為一種非常優(yōu)質(zhì)的食品工業(yè)和飲料加工的添加劑，市場前景廣闊。
[0003]目前國內(nèi)研究得到的β_半乳糖苷酶轉(zhuǎn)化乳糖效果不好，轉(zhuǎn)化后低聚半乳糖純度約為35% -45%，特別是乳糖含量較高達30%左右，造成直接轉(zhuǎn)化的低聚半乳糖不符合新資源食品標準。在此基礎上要想獲得高純度的低聚半乳糖產(chǎn)品，需要引入色譜分離設備，分離出糖液中的低聚半乳糖成分，制成符合標準的產(chǎn)品。低聚半乳糖是通過β_半乳糖苷酶的水解作用和轉(zhuǎn)糖苷作用協(xié)同轉(zhuǎn)化而成的，但是單一酶的兩種作用協(xié)同效果不好，不能充分轉(zhuǎn)化乳糖，造成原料浪費，低聚半乳糖純度低。目前國內(nèi)外尚未有酶協(xié)同制備高純度低聚半乳糖的方法報道。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是克服上述不足而提供一種酶協(xié)同制備高純度低聚半乳糖的方法，從而解決目前低聚半乳糖純度普遍較低，高純度低聚半乳糖制備成本高的問題。
[0005]為了解決上述問題本發(fā)明所采用的技術方案是:
[0006]一種酶協(xié)同制備高純度低聚半乳糖的方法，包括步驟如下:
[0007](I)將乳糖加水加熱溶解，調(diào)節(jié)pH值在4.5-7.0 ；
[0008](2)向乳糖溶液加入β -半乳糖苷酶A和β -葡萄糖苷酶B，β -半乳糖苷酶A與β-葡萄糖苷酶B的酶活力控制在I~50:1，先在50~70°C下轉(zhuǎn)化10~30min，然后在35-55 °C條件下保持4-24h ；
[0009](3)滅酶活,冷卻至室溫；
[0010](4)耐高滲釀酒酵母的制備:取少量滅酶后糖液，經(jīng)稀釋后接入安琪耐高溫酵母培養(yǎng)，然后轉(zhuǎn)入高濃度糖液中培養(yǎng)制備成耐高滲酵母；
[0011](5)向剩余滅酶后糖液中加入耐高滲釀酒酵母30~40°C條件下反應12_48h ；
[0012](6)產(chǎn)物脫色、離子交換、濃縮、噴霧干燥得高純度低聚半乳糖。
[0013]上述方法中步驟(1)乳糖質(zhì)量濃度控制在30% -60%。調(diào)節(jié)pH值用鹽酸或氫氧化鈉。
[0014]步驟⑵中β-半乳糖苷酶A的加入量與乳糖溶液質(zhì)量的比例為I~20U/g，β -葡萄糖苷酶B的加入量與乳糖溶液的比例為0.2~20U/g。A酶和B酶不分先后，優(yōu)先選擇先加0.2~20U/g的β -葡萄糖苷酶B，50~70°C轉(zhuǎn)化10~30min，然后加入I~20U/g(乳糖溶液質(zhì)量)β -半乳糖苷酶A于35~55 °C條件下保持4~24h，有利于乳糖水解作用，有利于β_半乳糖酶的轉(zhuǎn)苷作用。
[0015]步驟(4)所述的耐高滲釀酒酵母的具體制備方法為:取少量滅酶后糖液，按照1:2體積比分為兩份I液和II液，將I液稀釋I倍(糖濃度為15~20% )，接入稀釋后I液質(zhì)量0.2%~I %的安琪耐高溫酵母，32°C培養(yǎng)2~6h后，按照1%~50%的接種量轉(zhuǎn)入II液中，34~37°C培養(yǎng)6~8h。
[0016]步驟(5)所述耐高滲釀酒酵母的加入量為剩余滅酶后糖液質(zhì)量的0.1 %~10%。
[0017]步驟(6)中添加活性炭進行脫色，活性炭添加量為干物質(zhì)量的1.5~2.5%。，脫色溫度為70-80°C，時間控制在15~60min。所述的濃縮為用MVR蒸發(fā)器蒸發(fā)后糖液固形物控制在40~60%, 然后通過三效蒸發(fā)余熱濃縮至75~85%。噴霧干燥采用75~85%的低聚半乳糖糖液進料，進風溫度為80-130°C，出風溫度控制為90-100°C。
[0018]本發(fā)明的特點為:
[0019](I)采用β -半乳糖苷酶和β -葡萄糖苷酶雙酶協(xié)同轉(zhuǎn)化乳糖的方法，轉(zhuǎn)化后低聚半乳糖的純度即達到65%以上。與傳統(tǒng)工藝中低聚半乳糖45%的純度相比，本發(fā)明使低聚半乳糖純度大幅度提高。
[0020](2)通過一步法馴化實現(xiàn)商用酵母的高耐受性，轉(zhuǎn)化后糖液可以直接加入耐高滲酵母發(fā)酵比直接普通釀酒酵母需要稀釋糖液降低固形物含量，再通過蒸發(fā)濃縮除去多于的水分，單糖去除率高。
【具體實施方式】
[0021]通過下面給出本發(fā)明的具體實施例可以進一步清楚地了解本發(fā)明。但是它們不是對本發(fā)明的限定。
[0022]實施例1
[0023]稱50g乳糖加入50g水配置成50%的乳糖溶液100g，用堿調(diào)節(jié)糖液pH值5.0 ;加入用量為20U/g的β -葡萄糖苷酶B和20U/g的β -半乳糖苷酶Α，β -半乳糖苷酶A與β-葡萄糖苷酶B的酶活比例為1:1 ;先于65°C條件下保持10min，45°C轉(zhuǎn)化4h，低聚半乳糖62.53%、乳糖2.03%、半乳糖9.11%、葡萄糖26.33%。100°C水浴5min，滅酶后，取5g糖液，分為I液、II液，I液取lg，加水稀釋I倍為2g(此時糖濃度約20% )，接入0.01g酵母干粉，34°C活化2h，然后轉(zhuǎn)接至4g的II液中培養(yǎng)6h后直接轉(zhuǎn)入剩余糖液中，發(fā)酵48h，發(fā)酵后糖液成分為低聚半乳糖91.45%、乳糖3.0%、半乳糖5.05%、葡萄糖0.5%。脫色:向發(fā)酵后糖液中添加活性炭進行脫色，脫色溫度為75°C，活性炭添加量為2.0kg/t干物，脫色時間控制在30min。
[0024]過濾:脫色后糖液經(jīng)過板框過濾，濾液備用。
[0025]離子交換:將濾液通過樹脂進行離子交換降低糖液電導率。濾液固形物控制在25%、溫度為45°C。[0026]濃縮:經(jīng)過MVR蒸發(fā)器蒸發(fā)濃縮，濃縮后糖液固形物控制在60%。
[0027]噴霧干燥:將濃縮后的60%低聚半乳糖產(chǎn)品經(jīng)過噴霧干燥制得高純度低聚半乳糖粉。其中進風溫度為80°C，出風溫度控制為100°C。
[0028]實施例2
[0029]水溶解乳糖，加熱溶解使乳糖質(zhì)量濃度控制在60%，用鹽酸或氫氧化鈉調(diào)節(jié)糖液PH5.5 ;加入用量為8U/g的β -半乳糖苷酶A和6U/g的β -葡萄糖苷酶B，β -半乳糖苷酶A與β-半乳糖苷酶B的酶活力比例控制在1.33:1 ;于501:條件下保持15min，降溫至45°C轉(zhuǎn)化6h。轉(zhuǎn)化后，糖液成分為:低聚半乳糖55.96%，乳糖9.15%，半乳糖7.31 %，葡萄糖 29.15%。
[0030]滅酶:100°C水浴lOmin，冷卻至室溫。
[0031]耐高滲釀酒酵母制備:取滅酶糖液5g，分為I液、II液，I液取2g，稀釋1.5倍為5g (糖濃度約20% )，接入0.05g酵母干粉，32°C條件下發(fā)酵4h后，取0.4g直接4g II液中發(fā)酵6h后直接轉(zhuǎn)入剩余糖液中發(fā)酵26h。發(fā)酵后糖液成分為低聚半乳糖70.27%、乳糖17.01%、半乳糖5.05%、葡萄糖0.3%。
[0032]脫色:向發(fā)酵后糖液中添加活性炭進行脫色，脫色溫度為80°C，活性炭添加量為2.5kg/1干物,脫色時間控制在60min。
[0033]過濾:脫色后糖液經(jīng)過板框過濾，濾液備用。
[0034]離子交換:將濾液通過樹脂進行離子交換降低糖液電導率。濾液固形物控制在20%、溫度為42°C。
[0035]濃縮:經(jīng)過MVR蒸發(fā)器蒸發(fā)濃縮，濃縮后糖液固形物控制65%。
[0036]噴霧干燥:將MVR濃縮后的65wt%低聚半乳糖產(chǎn)品經(jīng)過噴霧干燥制得符合新資源食品標準的低聚半乳糖粉。其中進風溫度為120°C，出風溫度控制為100°C。
[0037]實施例3
[0038]稱30g乳糖加入70g水配置成30%的乳糖溶液100g，用鹽酸調(diào)節(jié)糖液pH值在5.0 ;按照乳糖質(zhì)量加入用量為20.0U/g的β-半乳糖苷酶A和0.4U/g的β-半乳糖苷酶B，β-半乳糖苷酶A與β-半乳糖苷酶B的酶活比例控制在50:1 ;于551:條件下保持15min，然后降溫至40°C轉(zhuǎn)化8h，煮沸5min滅酶。取5mL糖液，分為I液、II液，I液取lg，稀釋I倍為2g (糖濃度約15% )，接入0.004g酵母干粉，34°C活化4h，然后轉(zhuǎn)接至4g的II液中培養(yǎng)6h后直接轉(zhuǎn)入剩余轉(zhuǎn)化液中，發(fā)酵16h,轉(zhuǎn)化與發(fā)酵結(jié)果見表一。
[0039]表一 β -半乳糖苷酶單獨轉(zhuǎn)化與實施例3協(xié)同轉(zhuǎn)化效果比較結(jié)果
[0040]
【權利要求】
1.一種酶協(xié)同制備高純度低聚半乳糖的方法，其特征是，包括步驟如下: (1)將乳糖加水加熱溶解，調(diào)節(jié)PH值在4.5-7.0 ； (2)向乳糖溶液加入半乳糖苷酶A和β-葡萄糖苷酶B，β-半乳糖苷酶A與β-葡萄糖苷酶B的酶活力控制在I~50:1，先在50~70°C下轉(zhuǎn)化10~30min，然后在35~55 °C條件下保持4~24h ； (3)滅酶活，冷卻至室溫； (4)耐高滲釀酒酵母的制備:取少量滅酶后糖液，接入安琪耐高溫酵母培養(yǎng)； (5)向剩余滅酶后糖液中加入耐高滲釀酒酵母30~40°C條件下反應12~48h； (6)產(chǎn)物脫色、離子交換、濃縮、噴霧干燥得高純度低聚半乳糖。
2.根據(jù)權利要求1所述的一種酶協(xié)同制備高純度低聚半乳糖的方法，其特征是，步驟(I)乳糖質(zhì)量濃度控制在30%~60%。
3.根據(jù)權利要求1所述的一種酶協(xié)同制備高純度低聚半乳糖的方法，其特征是，β_半乳糖苷酶A的加入量與 乳糖溶液的比例為I~20U/g，β -葡萄糖苷酶B的加入量與乳糖溶液的比例為0.2-20U/g。
4.根據(jù)權利要求1所述的一種酶協(xié)同制備高純度低聚半乳糖的方法，其特征是，步驟(2)為加β -葡萄糖苷酶B，50~70°C轉(zhuǎn)化10~30min，然后加入β -半乳糖苷酶A于35-55 °C條件下保持4~24h。
5.根據(jù)權利要求1所述的一種酶協(xié)同制備高純度低聚半乳糖的方法，其特征是，步驟(4)所述的耐高滲釀酒酵母的具體制備方法為:取少量滅酶后糖液，按照1:2體積比分為兩份-1液和II液，將I液稀釋I倍，接入稀釋后I液質(zhì)量0.2%~I %的安琪耐高溫酵母，32°C培養(yǎng)2~6h后轉(zhuǎn)入II液中，34~37°C培養(yǎng)6~8h。
6.根據(jù)權利要求1所述的一種酶協(xié)同制備高純度低聚半乳糖的方法，其特征是，步驟(5)所述耐高滲釀酒酵母的加入量為剩余滅酶后糖液質(zhì)量的0.1%~10%。
【文檔編號】C12R1/865GK103993054SQ201410212066
【公開日】2014年8月20日 申請日期:2014年5月19日 優(yōu)先權日:2014年5月19日
【發(fā)明者】肖林, 夏蕊蕊, 覃樹林, 司立萍 申請人:山東龍力生物科技股份有限公司