CN103937855A - 全酶促转化途径合成低聚异麦芽糖的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种全酶促转化途径合成低聚异麦芽糖的方法，其步骤包括调浆液化、糖化、转苷、脱色、离子交换、真空浓缩、纳滤分离、干燥，利用α-葡萄糖转苷酶将多糖酶促地转化为低聚异麦芽糖，本发明利用α-葡萄糖转苷酶将多糖有效转化生产低聚异麦芽糖，工艺技术简单，易于操作，不需要调节pH，节约了酸碱用量，降低了后续工艺离子交换负担；成品低聚异麦芽糖转化率高，可替代化学合成法。

Description

全酶促转化途径合成低聚异麦芽糖的方法

 

技术领域

本发明涉及全酶促转化途径合成低聚异麦芽糖的方法

 背景技术

低聚异麦芽糖（Isomalto oligosaccharides，IMO）又称异麦芽寡糖、异麦芽低聚糖、分支低聚糖。它是由葡萄糖以α-1,6糖苷键结合而成的，单糖数在2-5个不等的一类低聚糖，分子中除了α-1,6糖苷键外，还有α-1,4及α-1,3糖苷键等，包括潘糖、异麦芽糖、异麦芽三糖以及异麦芽四糖及其他分枝低聚糖组成。

低聚异麦芽糖的甜度为蔗糖的40 %-50 %，甜味醇美柔和；黏度低，具有良好的流动性，易于食品加工；耐热，耐酸，不容易分解，热值低；具有良好的保湿性和难发酵性。IMO具有许多生理学特性和保健功能，作为甜味剂、风味剂、充填剂及饲料添加剂等，被广泛应用于食品工业、饲料工业及医疗保健品工业中。目前，国内外生产IMO的经典方法主要以淀粉为原料，采用淀粉酶系多酶协同法转化淀粉液得到，终产物糖类组分中约含有50 %-60 %的IMO，40 %-50 %的葡萄糖、麦芽糖及麦芽三糖，最后经过过滤、脱色、脱盐、浓缩等得到成品。采用经典生产工艺存在工序多、时间长、工艺参数不方便控制、难以实现连续化生产等缺点，由于生产过程中使用的α-葡萄糖苷酶制剂在国内生产领域几乎处于空白，主要依赖进口，存在价格昂贵、来源不稳定等问题，同时，产品中功能性糖分的含量不高，仅占固形物的35 %（w/w），这些都制约着我国IMO的发展。

随着社会经济的发展和生活水平的提高，人们对健康的关注越来越高，IMO具有诸多的优良性质和保健生理功能，已成为全世界医药、食品、营养界关注的焦点。我国资源丰富，蔗糖、玉米、薯类、玉米芯、蔗渣等农、副产品资源丰富，价格低廉，产地集中，开发IMO的生产和应用具有很大的发展空间。相比传统工艺，利用α-葡萄糖转苷酶将多种多糖（淀粉、麦芽糖、异麦芽糖、α-1,4-葡聚糖、α-1,6-葡聚糖等）酶促地转化生产低聚异麦芽糖，来源丰富，成本低，潜力大。随着现代生物学的发展，酶催化法生产IMO，已成为国际上探索和研究的热点课题。

发明内容

鉴于上述，本发明的目的在于提供一种全酶促转化途径合成低聚异麦芽糖的方法。该方法包括多种酶为：⑴高温α-淀粉酶，⑵复合糖化酶，⑶α-葡萄糖转苷酶。利用α-葡萄糖转苷酶将复合糖化酶、高温α-淀粉酶酶促地转化为低聚异麦芽糖。通过分析低聚异麦芽糖组分、单糖去除率，利用高效液相色谱对产品进行检测，糖浆组分为(wt%)：葡萄糖5.4，麦芽糖14.2，潘糖7.5，麦芽三糖12.4，异麦芽糖60.5。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现：

一种全酶促转化途径合成低聚异麦芽糖的方法，包括调浆液化、糖化、转苷、脱色、离子交换、真空浓缩、纳滤分离、干燥步骤，具体步骤如下：

a.调浆液化：调节淀粉浆浓度，调pH值3.5-8.5，加入高温α-淀粉酶进行液化，制得DE值为15%的液化液；

b.糖化工艺：将步骤a 中制得的液化液中加入复合糖化酶进行水解，制得DE值为45%的糖化液；

c.转苷工艺：将步骤b 中制得的糖化液中加入α-葡萄糖转苷酶进行转苷反应，制得转苷糖液；

d.脱色工艺：将步骤c 中制得的转苷糖液中加入糖用活性炭经脱色后，进行过滤，制得滤液；

e.离子交换：采用逆流离子交换色谱对步骤d 中制得的滤液进行离子交换脱盐，制得脱盐糖液；

f.真空浓缩：对步骤e 中制得的脱盐糖液进行浓缩，制得浓缩液；

g.纳滤分离：采用纳滤法对步骤f 中制得的浓缩液进行分离，温度20-40℃，操作压力为0.5-1.0MPa，料液质量分数5-20wt%。制得低聚异麦芽糖浓缩液；

h.将步骤g 中制得的低聚异麦芽糖浓缩液经干燥，即得低聚异麦芽糖。

本发明的优点和产生的有益效果：

1.本发明利用α-葡萄糖转苷酶将复合糖化酶和高温α-淀粉酶酶促地转化为低聚异麦芽糖，工艺技术简单，易于操作，可替代化学合成法；

2.本发明脱色过滤不需要调节pH，简化了工艺，节约了酸碱用量，降低了后续工艺的离子交换负担；

3.本发明反应过程稳定，便于实施，有利于工业化生产。

具体实施方式

实施例1。

本实施例使用的试剂：糖用活性炭：北京市大兴县大力活性炭厂；苯乙烯系大孔强酸性阳树脂，苯乙烯系大孔弱碱性阴树脂：食品级，漂莱特树脂公司。葡萄糖，分析纯；麦芽糖，异麦芽糖，麦芽三糖，潘糖，异麦芽三糖，麦芽四糖，异麦芽四糖标准品，均为Sigma公司试剂；费林甲液，费林乙液，乙酸锌，冰乙酸，亚铁氰化钾，盐酸；乙腈，色谱纯；高温α-淀粉酶购自诺维信公司；复合糖化酶购自杰能科生物技术有限公司；

本实施例使用的仪器：Mettler Toledo AL204分析天平(瑞士梅特勒-托利多仪器有限公司)；滴定管；DK-S12型电热恒温水浴锅（上海森信实验仪器有限公司）；DZG-6050型真空干燥箱（上海森信实验仪器有限公司）；SHB-B95A型循环水式多用真空泵（郑州长城科工贸有限公司）；FJA-3型电化学离子测定仪(南京传滴仪器设备有限公司)；RE-52AA型旋转蒸发仪：上海亚荣生化仪器厂。SPPM-18S-1膜分离设备，三达膜科技（厦门）有限公司，设备膜面积：卷式膜0.24m，最大操作压力：40 bar，安装功率：1.5 kW，设备尺寸：1.00m×0.4m×0.58m。Agilent 1260型高效液相色谱仪，配有四元高压输液泵，自动进样器，柱温箱，色谱工作站和二极管阵列检测器。

下面，利用实施例对本发明的技术方案再作进一步的说明：

一种全酶促转化途径合成低聚异麦芽糖的方法，包括调浆液化、糖化、转苷、脱色、离子交换、真空浓缩、纳滤分离、干燥步骤，具体步骤如下：

a.调浆液化：用分析天平称取200g淀粉溶于1000ml水中，得到淀粉浆浓度20wt%，用电化学离子测定仪调pH值5.8，按照0.5L/t的添加量添加高温α-淀粉酶，在105℃条件下，进行液化，制得液化液；

b.糖化工艺：向步骤a 中制得的液化液中按照0.6L/t的添加量添加复合糖化酶，用电热恒温水浴锅升温至60℃，水解6h，制得糖化液；糖化终点测定组分，采用直接滴定法测定组分中的还原糖量，含有少量低聚异麦芽糖，异麦芽糖、异麦芽三糖和潘糖含量为2wt%；

c.转苷工艺：向步骤b 中的糖化液中按照0.45L/t的添加量添加α-葡萄糖转苷酶，用电热恒温水浴锅升温至60℃，用电化学离子测定仪调pH值5.7，在60℃、pH5.7条件下，进行转苷反应24h，制得转苷糖液；

d.脱色工艺：向步骤c 中制得的转苷糖液中按照1.2wt%的添加量添加糖用活性炭，用电热恒温水浴锅升温至60℃，保温50min，进行过滤，制得滤液；

e.离子交换：采用离子交换色谱对步骤d 中制得的滤液进行离子交换脱盐，离子交换步骤为：糖液先后经过强酸性阳树脂柱，即苯乙烯系大孔强酸性阳树脂，弱碱性阴树脂柱，即苯乙烯系大孔弱碱性阴树脂，混合树脂柱（即苯乙烯系大孔强酸性阳树脂与苯乙烯系大孔弱碱性阴树脂以2∶1体积比混合的树脂柱，先装入1/3树脂柱体积的弱碱性阴树脂，再装入2/3树脂柱体积的强酸性阳树脂），糖液过柱速度为4BV/h，温度60℃，制得脱盐糖液；

f.真空浓缩：对步骤e 的制得的脱盐糖液放入旋转蒸发仪中，在温度50℃、0.06-0.08MPa真空度下，制得糖液中固形物含量≥75wt%的浓缩液；

g.纳滤分离：用膜分离设备对步骤f 中制得的浓缩液进行分离，温度30℃，操作压力为0.6MPa，料液为12wt%。制得低聚异麦芽糖浓缩液，其中单糖去除率≥95wt%；

h.将步骤g 中制得的低聚异麦芽糖浓缩液于45℃的真空干燥箱中烘干，即得低聚异麦芽糖。

Claims (1)

1.一种全酶促转化途径合成低聚异麦芽糖的方法，包括调浆液化、糖化、转苷、脱色、离子交换、真空浓缩、纳滤分离、干燥步骤，具体步骤如下：

a.调浆液化：调节淀粉浆浓度，调pH值3.5-8.5，加入高温α-淀粉酶进行液化，制得DE值为15%的液化液；

b.糖化工艺：将步骤a 中制得的液化液中加入复合糖化酶进行水解，制得DE值为45%的糖化液；

c.转苷工艺：将步骤b 中制得的糖化液中加入α-葡萄糖转苷酶进行转苷反应，制得转苷糖液；

d.脱色工艺：将步骤c 中制得的转苷糖液中加入糖用活性炭经脱色后，进行过滤，制得滤液；

e.离子交换：采用逆流离子交换色谱对步骤d 中制得的滤液进行离子交换脱盐，制得脱盐糖液；

f.真空浓缩：对步骤e 中制得的脱盐糖液进行浓缩，制得浓缩液；

g.纳滤分离：采用纳滤法对步骤f 中制得的浓缩液进行分离，温度20-40℃，操作压力为0.5-1.0MPa，料液质量分数5-20wt%，制得低聚异麦芽糖浓缩液；

h.将步骤g 中制得的低聚异麦芽糖浓缩液经干燥，即得低聚异麦芽糖。