全酶促轉(zhuǎn)化途徑合成低聚異麥芽糖的方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種全酶促轉(zhuǎn)化途徑合成低聚異麥芽糖的方法，其步驟包括調(diào)漿液化、糖化、轉(zhuǎn)苷、脫色、離子交換、真空濃縮、納濾分離、干燥，利用α-葡萄糖轉(zhuǎn)苷酶將多糖酶促地轉(zhuǎn)化為低聚異麥芽糖，本發(fā)明利用α-葡萄糖轉(zhuǎn)苷酶將多糖有效轉(zhuǎn)化生產(chǎn)低聚異麥芽糖，工藝技術(shù)簡(jiǎn)單，易于操作，不需要調(diào)節(jié)pH，節(jié)約了酸堿用量，降低了后續(xù)工藝離子交換負(fù)擔(dān)；成品低聚異麥芽糖轉(zhuǎn)化率高，可替代化學(xué)合成法。
【專利說明】全酶促轉(zhuǎn)化途徑合成低聚異麥芽糖的方法
[0001]
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0002]本發(fā)明涉及全酶促轉(zhuǎn)化途徑合成低聚異麥芽糖的方法 【背景技術(shù)】
低聚異麥芽糖(Isomalto oligosaccharides, ΙΜ0)又稱異麥芽寡糖、異麥芽低聚糖、分支低聚糖。它是由葡萄糖以α-1，6糖苷鍵結(jié)合而成的，單糖數(shù)在2-5個(gè)不等的一類低聚糖，分子中除了 α-1，6糖苷鍵外，還有α-1，4及α-1，3糖苷鍵等，包括潘糖、異麥芽糖、異麥芽三糖以及異麥芽四糖及其他分枝低聚糖組成。
[0003]低聚異麥芽糖的甜度為蔗糖的40 %-50 %，甜味醇美柔和；黏度低，具有良好的流動(dòng)性，易于食品加工；耐熱，耐酸，不容易分解，熱值低；具有良好的保濕性和難發(fā)酵性。MO具有許多生理學(xué)特性和保健功能，作為甜味劑、風(fēng)味劑、充填劑及飼料添加劑等，被廣泛應(yīng)用于食品工業(yè)、飼料工業(yè)及醫(yī)療保健品工業(yè)中。目前，國(guó)內(nèi)外生產(chǎn)MO的經(jīng)典方法主要以淀粉為原料，采用淀粉酶系多酶協(xié)同法轉(zhuǎn)化淀粉液得到，終產(chǎn)物糖類組分中約含有50 %-60 %的頂0，40 %-50 %的葡萄糖、麥芽糖及麥芽三糖，最后經(jīng)過過濾、脫色、脫鹽、濃縮等得到成品。采用經(jīng)典生產(chǎn)工藝存在工序多、時(shí)間長(zhǎng)、工藝參數(shù)不方便控制、難以實(shí)現(xiàn)連續(xù)化生產(chǎn)等缺點(diǎn)，由于生產(chǎn)過程中使用的α-葡萄糖苷酶制劑在國(guó)內(nèi)生產(chǎn)領(lǐng)域幾乎處于空白，主要依賴進(jìn)口，存在價(jià)格昂貴、來源不穩(wěn)定等問題，同時(shí)，產(chǎn)品中功能性糖分的含量不高，僅占固形物的35 % (w/w)，這些都 制約著我國(guó)MO的發(fā)展。
[0004]隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和生活水平的提高，人們對(duì)健康的關(guān)注越來越高，IMO具有諸多的優(yōu)良性質(zhì)和保健生理功能，已成為全世界醫(yī)藥、食品、營(yíng)養(yǎng)界關(guān)注的焦點(diǎn)。我國(guó)資源豐富，鹿糖、玉米、薯類、玉米芯、蔗渣等農(nóng)、副產(chǎn)品資源豐富，價(jià)格低廉，產(chǎn)地集中，開發(fā)MO的生產(chǎn)和應(yīng)用具有很大的發(fā)展空間。相比傳統(tǒng)工藝，利用α-葡萄糖轉(zhuǎn)苷酶將多種多糖(淀粉、麥芽糖、異麥芽糖、α -1, 4-葡聚糖、α -1, 6_葡聚糖等)酶促地轉(zhuǎn)化生產(chǎn)低聚異麥芽糖，來源豐富，成本低，潛力大。隨著現(xiàn)代生物學(xué)的發(fā)展，酶催化法生產(chǎn)頂0，已成為國(guó)際上探索和研究的熱點(diǎn)課題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]鑒于上述，本發(fā)明的目的在于提供一種全酶促轉(zhuǎn)化途徑合成低聚異麥芽糖的方法。該方法包括多種酶為:⑴高溫α-淀粉酶，⑵復(fù)合糖化酶，⑶α-葡萄糖轉(zhuǎn)苷酶。利用α -葡萄糖轉(zhuǎn)苷酶將復(fù)合糖化酶、高溫α -淀粉酶酶促地轉(zhuǎn)化為低聚異麥芽糖。通過分析低聚異麥芽糖組分、單糖去除率，利用高效液相色譜對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行檢測(cè)，糖漿組分為(wt%):葡萄糖5.4，麥芽糖14.2，潘糖7.5，麥芽三糖12.4，異麥芽糖60.5。
[0006]本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn):
一種全酶促轉(zhuǎn)化途徑合成低聚異麥芽糖的方法，包括調(diào)漿液化、糖化、轉(zhuǎn)苷、脫色、離子交換、真空濃縮、納濾分離、干燥步驟，具體步驟如下:a.調(diào)漿液化:調(diào)節(jié)淀粉漿濃度，調(diào)PH值3.5-8.5，加入高溫α -淀粉酶進(jìn)行液化，制得DE值為15%的液化液；
b.糖化工藝:將步驟a中制得的液化液中加入復(fù)合糖化酶進(jìn)行水解，制得DE值為45%的糖化液；
c.轉(zhuǎn)苷工藝:將步驟b中制得的糖化液中加入α-葡萄糖轉(zhuǎn)苷酶進(jìn)行轉(zhuǎn)苷反應(yīng)，制得轉(zhuǎn)苷糖液；
d.脫色工藝:將步驟c中制得的轉(zhuǎn)苷糖液中加入糖用活性炭經(jīng)脫色后，進(jìn)行過濾，制得濾液；
e.離子交換:采用逆流離子交換色譜對(duì)步驟d中制得的濾液進(jìn)行離子交換脫鹽，制得脫鹽糖液；
f.真空濃縮:對(duì)步驟e中制得的脫鹽糖液進(jìn)行濃縮，制得濃縮液；
g.納濾分離:采用納濾法對(duì)步驟f中制得的濃縮液進(jìn)行分離，溫度20-40°C，操作壓力為0.5-1.0MPa，料液質(zhì)量分?jǐn)?shù)5-20wt%。制得低聚異麥芽糖濃縮液；
h.將步驟g中制得的低聚異麥芽糖濃縮液經(jīng)干燥，即得低聚異麥芽糖。
[0007]本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)和產(chǎn)生的有益效果:
1.本發(fā)明利用α-葡萄糖轉(zhuǎn)苷酶將復(fù)合糖化酶和高溫α-淀粉酶酶促地轉(zhuǎn)化為低聚異麥芽糖，工藝技術(shù)簡(jiǎn)單，易于操作，可替代化學(xué)合成法；
2.本發(fā)明脫色過濾不需要調(diào)節(jié)pH，簡(jiǎn)化了工藝，節(jié)約了酸堿用量，降低了后續(xù)工藝的離子交換負(fù)擔(dān)；
3.本發(fā)明反應(yīng)過程穩(wěn)定，便于實(shí)施，有利于工業(yè)化生產(chǎn)。
【具體實(shí)施方式】
[0008]實(shí)施例1。
[0009]本實(shí)施例使用的試劑:糖用活性炭:北京市大興縣大力活性炭廠；苯乙烯系大孔強(qiáng)酸性陽(yáng)樹脂，苯乙烯系大孔弱堿性陰樹脂:食品級(jí)，漂萊特樹脂公司。葡萄糖，分析純；麥芽糖，異麥芽糖，麥芽三糖，潘糖，異麥芽三糖，麥芽四糖，異麥芽四糖標(biāo)準(zhǔn)品，均為Sigma公司試劑；費(fèi)林甲液，費(fèi)林乙液，乙酸鋅，冰乙酸，亞鐵氰化鉀，鹽酸；乙腈，色譜純；高溫α-淀粉酶購(gòu)自諾維信公司；復(fù)合糖化酶購(gòu)自杰能科生物技術(shù)有限公司；
本實(shí)施例使用的儀器:Mettler Toledo AL204分析天平(瑞士梅特勒-托利多儀器有限公司)；滴定管；DK-S12型電熱恒溫水浴鍋(上海森信實(shí)驗(yàn)儀器有限公司)；DZG-6050型真空干燥箱(上海森信實(shí)驗(yàn)儀器有限公司)；SHB-B95A型循環(huán)水式多用真空泵(鄭州長(zhǎng)城科工貿(mào)有限公司)；FJA-3型電化學(xué)離子測(cè)定儀(南京傳滴儀器設(shè)備有限公司)；RE-52AA型旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀:上海亞榮生化儀器廠。SPPM-18S-1膜分離設(shè)備，三達(dá)膜科技(廈門)有限公司，設(shè)備膜面積:卷式膜0.24m，最大操作壓力:40 bar，安裝功率:1.5 kW，設(shè)備尺寸:
1.0OmX0.4mX0.58m0 Agilent 1260型高效液相色譜儀，配有四元高壓輸液泵，自動(dòng)進(jìn)樣器，柱溫箱，色譜工作站和二極管陣列檢測(cè)器。
[0010]下面，利用實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案再作進(jìn)一步的說明:
一種全酶促轉(zhuǎn)化途徑合成低聚異麥芽糖的方法，包括調(diào)漿液化、糖化、轉(zhuǎn)苷、脫色、離子交換、真空濃縮、納濾分離、干燥步驟，具體步驟如下:a.調(diào)衆(zhòng)液化:用分析天平稱取200g淀粉溶于1000ml水中，得到淀粉衆(zhòng)濃度20wt%,用電化學(xué)離子測(cè)定儀調(diào)PH值5.8，按照0.5L/t的添加量添加高溫α -淀粉酶，在105°C條件下，進(jìn)行液化，制得液化液；
b.糖化工藝:向步驟a中制得的液化液中按照0.6L/t的添加量添加復(fù)合糖化酶，用電熱恒溫水浴鍋升溫至60°C，水解6h，制得糖化液；糖化終點(diǎn)測(cè)定組分，采用直接滴定法測(cè)定組分中的還原糖量，含有少量低聚異麥芽糖，異麥芽糖、異麥芽三糖和潘糖含量為2wt% ；
c.轉(zhuǎn)苷工藝:向步驟b中的糖化液中按照0.45L/t的添加量添加α -葡萄糖轉(zhuǎn)苷酶，用電熱恒溫水浴鍋升溫至60°C，用電化學(xué)離子測(cè)定儀調(diào)pH值5.7，在60°C、pH5.7條件下，進(jìn)行轉(zhuǎn)苷反應(yīng)24h，制得轉(zhuǎn)苷糖液； d.脫色工藝:向步驟c中制得的轉(zhuǎn)苷糖液中按照1.2wt%的添加量添加糖用活性炭，用電熱恒溫水浴鍋升溫至60°C，保溫50min，進(jìn)行過濾，制得濾液；
e.離子交換:采用離子交換色譜對(duì)步驟d中制得的濾液進(jìn)行離子交換脫鹽，離子交換步驟為:糖液先后經(jīng)過強(qiáng)酸性陽(yáng)樹脂柱，即苯乙烯系大孔強(qiáng)酸性陽(yáng)樹脂，弱堿性陰樹脂柱，即苯乙烯系大孔弱堿性陰樹脂，混合樹脂柱(即苯乙烯系大孔強(qiáng)酸性陽(yáng)樹脂與苯乙烯系大孔弱堿性陰樹脂以2: I體積比混合的樹脂柱，先裝入1/3樹脂柱體積的弱堿性陰樹脂，再裝入2/3樹脂柱體積的強(qiáng)酸性陽(yáng)樹脂)，糖液過柱速度為4BV/h，溫度60°C，制得脫鹽糖液；
f.真空濃縮:對(duì)步驟e的制得的脫鹽糖液放入旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀中，在溫度50°C、0.06-0.08MPa真空度下，制得糖液中固形物含量≥75wt%的濃縮液；
g.納濾分離:用膜分離設(shè)備對(duì)步驟f中制得的濃縮液進(jìn)行分離，溫度30°C，操作壓力為0.6MPa，料液為12wt%。制得低聚異麥芽糖濃縮液，其中單糖去除率> 95wt% ；
h.將步驟g中制得的低聚異麥芽糖濃縮液于45°C的真空干燥箱中烘干，即得低聚異麥芽糖。
【權(quán)利要求】
1.一種全酶促轉(zhuǎn)化途徑合成低聚異麥芽糖的方法，包括調(diào)漿液化、糖化、轉(zhuǎn)苷、脫色、離子交換、真空濃縮、納濾分離、干燥步驟，具體步驟如下: a.調(diào)漿液化:調(diào)節(jié)淀粉漿濃度，調(diào)PH值3.5-8.5，加入高溫α -淀粉酶進(jìn)行液化，制得DE值為15%的液化液； b.糖化工藝:將步驟a中制得的液化液中加入復(fù)合糖化酶進(jìn)行水解，制得DE值為45%的糖化液； c.轉(zhuǎn)苷工藝:將步驟b中制得的糖化液中加入α-葡萄糖轉(zhuǎn)苷酶進(jìn)行轉(zhuǎn)苷反應(yīng)，制得轉(zhuǎn)苷糖液； d.脫色工藝:將步驟c中制得的轉(zhuǎn)苷糖液中加入糖用活性炭經(jīng)脫色后，進(jìn)行過濾，制得濾液； e.離子交換:采用逆流離子交換色譜對(duì)步驟d中制得的濾液進(jìn)行離子交換脫鹽，制得脫鹽糖液； f.真空濃縮:對(duì)步驟e中制得的脫鹽糖液進(jìn)行濃縮，制得濃縮液； g.納濾分離:采用納濾法對(duì)步驟f中制得的濃縮液進(jìn)行分離，溫度20-40°C，操作壓力為0.5-1.0MPa，料液質(zhì)量分?jǐn)?shù)5-20wt%，制得低聚異麥芽糖濃縮液； h.將步驟g中制得的低聚異麥芽糖濃縮液經(jīng)干燥，即得低聚異麥芽糖。
【文檔編號(hào)】C12P19/18GK103937855SQ201310019537
【公開日】2014年7月23日 申請(qǐng)日期:2013年1月21日 優(yōu)先權(quán)日:2013年1月21日
【發(fā)明者】陳朋, 嚴(yán)曉娟, 胡先望, 梁寧 申請(qǐng)人:甘肅省商業(yè)科技研究所