一種利用固定化α-葡萄糖轉(zhuǎn)苷酶生產(chǎn)高“三糖”低聚異麥芽糖的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于輕工技術(shù)與工程領(lǐng)域，設(shè)及一種利用固定化a-葡萄糖轉(zhuǎn)巧酶生產(chǎn)高 糖"低聚異麥芽糖的方法。具體是利用PEG600造孔和海藻酸鋼包埋對a-葡萄糖轉(zhuǎn)巧 酶進(jìn)行固定化，W超高麥芽糖漿為底物，經(jīng)轉(zhuǎn)巧、色譜分離等，制備高糖"低聚異麥芽糖。
【背景技術(shù)】
[0002] 低聚異麥芽糖（IMO)是W異麥芽糖（IG2)、潘糖（P)、異麥芽S糖（IG3)S種組分 (即所謂的糖"）為主要功能成分的低聚糖，可有效促進(jìn)腸道有益菌增殖、調(diào)節(jié)腸道功能、 增強(qiáng)機(jī)體免疫力，是目前全球產(chǎn)量最大、應(yīng)用最廣的功能性低聚糖品種，被廣泛應(yīng)用于乳制 品、糖果類、賠烤食品、飲品、酒類、嬰幼兒食品等領(lǐng)域。
[0003]a-葡萄糖轉(zhuǎn)巧酶是低聚異麥芽糖生產(chǎn)中的核屯、酶制劑，其主要作用是從底物的 非還原端切開a-l，4糖巧鍵，釋放出Q-D-葡萄糖，或?qū)⒂坞x出的葡萄糖殘基Wa-l，6 糖巧鍵轉(zhuǎn)移到另一個糖類底物上，從而得到低聚異麥芽糖。
[0004] 目前工業(yè)上已有W淀粉或麥芽糖為原料，通過酶法生產(chǎn)低聚異麥芽糖的工藝，但 是a-葡萄糖轉(zhuǎn)巧酶轉(zhuǎn)化率和利用率不高；我國低聚異麥芽糖產(chǎn)量雖大，但基本都是低附 加值的中低檔產(chǎn)品，高糖"低聚異麥芽糖較少，此外a-葡萄糖轉(zhuǎn)巧酶的成本較高，使得 低聚異麥芽糖的生產(chǎn)成本較高，制約了我國低聚異麥芽糖行業(yè)的發(fā)展。
[0005] 本發(fā)明利用海藻酸巧作為a-葡萄糖轉(zhuǎn)巧酶的固定化包埋材料，同時添加PEG 600作為造孔劑，采用該固定化技術(shù)的a-葡萄糖轉(zhuǎn)巧酶，可重復(fù)利用50批次W上，實(shí)現(xiàn)了 a-葡萄糖轉(zhuǎn)巧酶的重復(fù)利用，降低了生產(chǎn)成本，提升了國內(nèi)低聚異麥芽糖的國際競爭力。
[0006]CN201210325318. 8中介紹了一種高純度95低聚異麥芽糖的制備方法，該法的創(chuàng) 新之處在于，獲得50型低聚異麥芽糖粗糖液W后，使用強(qiáng)效液體糖化酶降解其中的非 糖"組分，再通過色譜分離提純獲得高純度95低聚異麥芽糖。該法之前的工藝仍為傳統(tǒng)工 藝，a-葡萄糖轉(zhuǎn)巧酶的成本較高，且所用強(qiáng)效液體糖化酶也會提高產(chǎn)品的成本。而本專利 采用固定化酶技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了a-葡萄糖轉(zhuǎn)巧酶的反復(fù)利用，可降低生產(chǎn)成本。
[0007]CN200610105282. 7中介紹了一種利用酒曲生產(chǎn)高純度低聚異麥芽糖的工藝方 法，該法的創(chuàng)新之處在于，利用酒曲中的多種水解酶和酵母等微生物將低純度低聚異麥芽 糖中的大分子糖類水解為單糖并被微生物發(fā)酵利用，從而得到高純度的低聚異麥芽糖，該 法本質(zhì)上仍為發(fā)酵法制備高純度低聚異麥芽糖。發(fā)酵法的缺點(diǎn)在于有些小分子發(fā)酵產(chǎn)物會 殘留于產(chǎn)品中，不易去除；微生物代謝單糖，造成干物質(zhì)損失。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008] 本發(fā)明針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種利用固定化a-葡萄糖轉(zhuǎn)巧酶生產(chǎn)高 糖"低聚異麥芽糖的方法。
[0009] -種利用固定化a-葡萄糖轉(zhuǎn)巧酶生產(chǎn)高糖"低聚異麥芽糖的方法，包括如下 步驟： (1) 添加海藻酸鋼體積份數(shù)1/4~1/2的10~30g/L的PEG600作為造孔劑，在海藻酸 鋼濃度為20~50g/L，a-葡萄糖轉(zhuǎn)巧酶液與海藻酸鋼的體積份數(shù)比為2:1~1:2進(jìn)行包埋， 浸泡于20~60g/L的化化溶液中硬化2~4h，濾出，即得固定化a-葡萄糖轉(zhuǎn)巧酶； (2) 將步驟（1)中制得的固定化a-葡萄糖轉(zhuǎn)巧酶裝柱，配制一定濃度的麥芽糖溶液， 按照一定的流速不間斷進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，經(jīng)轉(zhuǎn)化、分離、干燥等，制得低聚異麥芽糖。
[0010] 根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選的，所述步驟（1)中，條件如下： 添加海藻酸鋼體積份數(shù)1/4~1/2的10~30g/L的PEG600作為造孔劑，在海藻酸鋼濃 度為20~50g/L，a-葡萄糖轉(zhuǎn)巧酶液與海藻酸鋼的體積質(zhì)量比為2:1~1:2進(jìn)行包埋，浸泡 于20~60g/L的化化溶液中硬化2~4h，濾出，即得固定化a-葡萄糖轉(zhuǎn)巧酶； 根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選的，所述步驟（2)中，底物麥芽糖濃度為30%~40%，抑為5. 0~6. 0 ;流速 0. 5~2. 0倍柱體積A，反應(yīng)溫度為45~70°C，反應(yīng)時間30~60h。
【附圖說明】
[0011] 圖1為制備固定化顆粒的簡易裝置示意圖 有益效果
[0012] 1、成功實(shí)現(xiàn)了海藻酸巧包埋固定化a-葡萄糖轉(zhuǎn)巧酶，提高了a-葡萄糖轉(zhuǎn)巧酶 的利用率(可W重復(fù)利用50次W上)，顯著降低了生產(chǎn)成本。
[0013]2、在固定化顆粒中添加PEG600作為造孔劑，有效克服了底物與產(chǎn)物的傳質(zhì)阻 力，提高了酶促反應(yīng)速率，縮短了反應(yīng)時間，進(jìn)而可提高生產(chǎn)效率。
[0014] 3、由輸料累與一端接有孔盤式液體分布器（內(nèi)置攬拌器）的管道所構(gòu)成的簡易裝 置用于制備固定化顆粒，實(shí)現(xiàn)了工業(yè)化固定化顆粒的快速自動制備。
[0015] 4、W超高麥芽糖漿為底物，結(jié)合本公司的高轉(zhuǎn)巧率的a-葡萄糖轉(zhuǎn)巧酶，采用色 譜分離技術(shù)，制得高糖"低聚異麥芽糖(含量達(dá)干物質(zhì)的75%W上)，提高了低聚異麥芽 糖的品質(zhì)，提升了國內(nèi)低聚異麥芽糖的國際競爭力。
【具體實(shí)施方式】
[0016] 下面結(jié)合實(shí)施例對本發(fā)明的技術(shù)方案做進(jìn)一步說明，但本發(fā)明所保護(hù)范圍不限于 此。
[0017]實(shí)施例中超高麥芽糖漿采用中國專利文獻(xiàn)化200810139488. 0中的方法制備。實(shí) 施例中利用固定化a-葡萄糖轉(zhuǎn)巧酶生產(chǎn)高糖"低聚異麥芽糖組分情況見表1 實(shí)施例1 一種利用固定化a-葡萄糖轉(zhuǎn)巧酶生產(chǎn)高糖"低聚異麥芽糖的方法，包括如下步 驟： (1) 添加海藻酸鋼體積份數(shù)1/4的10g/L的PEG600作為造孔劑，在海藻酸鋼濃度為 20g/l，a-葡萄糖轉(zhuǎn)巧酶液與海藻酸鋼的體積質(zhì)量比為2:1進(jìn)行包埋，浸泡于20g/L的 化Clz溶液中硬化2h，濾出，即得固定化a-葡萄糖轉(zhuǎn)巧酶； (2) 將步驟（1)中制得的固定化a-葡萄糖轉(zhuǎn)巧酶裝柱，配制30%濃度的麥芽糖溶液作 為底物，按照0. 5倍柱體積A的流速不間斷反應(yīng)30h，反應(yīng)溫度45°C，反應(yīng)抑為5. 0,經(jīng)轉(zhuǎn) 巧、色譜分離、干燥等，制得低聚異麥芽糖。
[001引 實(shí)施例2 一種利用固定化a-葡萄糖轉(zhuǎn)巧酶生產(chǎn)高糖"低聚異麥芽糖的方法，包括如下步 驟： (1) 在海藻酸鋼濃度為20~50g/L，a-葡萄糖轉(zhuǎn)巧酶液與海藻酸鋼的體積質(zhì)量比為 1:1進(jìn)行包埋，浸泡于40g/L的化Clz溶液中硬化3h，濾出，即得固定化a-葡萄糖轉(zhuǎn)巧 酶； (2) 將步驟（1)中制得的固定化a-葡萄糖轉(zhuǎn)巧酶裝柱，配制35%濃度的麥芽糖溶液作 為底物，按照1. 0倍柱體積A的流速不間斷進(jìn)行反應(yīng)45h，反應(yīng)溫度60°C，反應(yīng)抑為5. 5， 經(jīng)轉(zhuǎn)化、分離、干燥等，制得高糖"低聚異麥芽糖。
[001引實(shí)施例3 一種利用固定化a-葡萄糖轉(zhuǎn)巧酶生產(chǎn)高糖"低聚異麥芽糖的方法，包括如下步 驟： (1) 在海藻酸鋼濃度為50g/l，a-葡萄糖轉(zhuǎn)巧酶液與海藻酸鋼的體積質(zhì)量比為1:2進(jìn) 行包埋，浸泡于60g/L的化Clz溶液中硬化4h，濾出，即得固定化a-葡萄糖轉(zhuǎn)巧酶； (2) 將步驟（1)中制得的固定化a-葡萄糖轉(zhuǎn)巧酶裝柱，配制40%濃度的麥芽糖溶液作 為底物，按照2. 0倍柱體積A的流速不間斷進(jìn)行反應(yīng)60h，反應(yīng)溫度70°C，反應(yīng)抑為6. 0， 經(jīng)轉(zhuǎn)化、分離、干燥等，制得高糖"低聚異麥芽糖。
[0020] 表1實(shí)施例1、2、3中利用固定化a-葡萄糖轉(zhuǎn)巧酶生產(chǎn)高糖"低聚異麥芽糖 組分分析表
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種利用固定化α-葡萄糖轉(zhuǎn)苷酶生產(chǎn)高"三糖"低聚異麥芽糖的方法，其特征在 于，包括如下步驟： (1) 添加海藻酸鈉溶液體積份數(shù)1/4~1/2的10~30g/L的PEG600作為造孔劑，在海 藻酸鈉濃度為20~50g/L，α-葡萄糖轉(zhuǎn)苷酶液與海藻酸鈉的體積份數(shù)比為2:1~1:2進(jìn)行包 埋，浸泡于20~60g/L的CaCl2溶液中硬化2~4h，濾出，即得固定化α-葡萄糖轉(zhuǎn)苷酶； (2) 將步驟（1)中制得的固定化α-葡萄糖轉(zhuǎn)苷酶裝柱，配制一定濃度的麥芽糖溶液， 按照一定的流速不間斷進(jìn)行轉(zhuǎn)苷反應(yīng)30~60h，經(jīng)轉(zhuǎn)苷、色譜分離、干燥等，制得高"三糖"低 聚異麥芽糖。2. 如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟（1)中，條件如下： 添加海藻酸鈉體積份數(shù)1/4~1/2的10~30g/L的PEG600作為造孔劑，在海藻酸鈉濃 度為20~50g/L，α-葡萄糖轉(zhuǎn)苷酶液與海藻酸鈉的體積質(zhì)量比為2:1~1:2進(jìn)行包埋，浸泡 于20~60g/L的CaCl2溶液中硬化2~4h，濾出，即得固定化α-葡萄糖轉(zhuǎn)苷酶。3. 如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟（1)中，海藻酸鈣固定化酶的制備 是由輸料栗與一端接有孔盤式液體分布器的管道來完成，該液體分布器內(nèi)置攪拌器(見圖 1)〇4. 如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟（4)中，底物麥芽糖濃度為 30%~40%，pH為5. 0~6. 0 ;流速0. 5~2. 0倍柱體積/h，反應(yīng)溫度為45~70°C，反應(yīng)時間30~60 h〇
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種利用固定化α-葡萄糖轉(zhuǎn)苷酶生產(chǎn)高“三糖”低聚異麥芽糖的方法，包括如下步驟：（1）對α-葡萄糖轉(zhuǎn)苷酶進(jìn)行海藻酸鈉包埋和PEG？600造孔，經(jīng)CaCl2硬化后，制得固定化α-葡萄糖轉(zhuǎn)苷酶；（2）將固定化α-葡萄糖轉(zhuǎn)苷酶與超高麥芽糖漿溶液混合，經(jīng)轉(zhuǎn)苷、色譜分離等，制得高“三糖”低聚異麥芽糖。本發(fā)明制得的固定化α-葡萄糖轉(zhuǎn)苷酶轉(zhuǎn)化率高、酶活穩(wěn)定性好，可重復(fù)利用次數(shù)達(dá)50次以上，提高了低聚異麥芽糖的生產(chǎn)效率，降低了生產(chǎn)成本；制得的高“三糖”低聚異麥芽糖，產(chǎn)品中三糖（異麥芽糖（IG2）、潘糖（P）、異麥芽三糖（IG3））含量高（含量達(dá)干物質(zhì)的75%以上），相同添加量具有更好的益生效果，可作為高檔產(chǎn)品應(yīng)用在藥物輔料、高檔保健品、乳制品、飲料等領(lǐng)域，極大的增強(qiáng)了低聚異麥芽糖的市場競爭力。
【IPC分類】C12N11/10, C12P19/04, C12P19/18
【公開號】CN105296570
【申請?zhí)枴緾N201510803658
【發(fā)明人】劉宗利, 馬延和, 王乃強(qiáng), 劉峰, 李克文, 王京博, 欒慶民
【申請人】保齡寶生物股份有限公司
【公開日】2016年2月3日
【申請日】2015年11月20日