专利名称：一种利用酶-膜耦合技术制备高纯度双果糖酐iii的方法
技术领域：
本发明是一种利用酶-膜耦合技术制备高纯度双果糖酐III的方法，属于功能性 食品添加剂制备技术领域。
背景技术：
近年来，功能食品成为广大消费者关注的热点，其开发更是广大食品从业者研发 的焦点。糖尿病、肥胖和心血管疾病人群的逐年增加和低龄化，使得低热量、具有更多功能 营养特性的功能性甜味剂成为关注的热点。双果糖酐III(Difrucose anhydride III即DFAIII)是一种两个果糖结合的最小 的非还原性双糖，其相对甜度为蔗糖的一半，而热量值却只有蔗糖的1/15。双果糖酐III还具 有良好的生理功能，如在消化道不吸收，且不产生能量，可作为一种甜味剂；作为一种增歧 因子，可促进肠道微生物的生长，明显改善排便、利尿功能；作为促进人体对Ca、Mg、Zn、Cu 等矿物元素吸收的功能性糖类，增进骨骼的生长；不能被诱发蛀牙的口腔链球菌利用，不产 酸，具有抗龋齿的功能。目前，主要采用酶水解菊糖制备DFAIII，其分离提取通常采用活性 炭、硅藻土、活性炭-氟镁石或离子交换膜电渗析技术。这些方法虽然可以实现DFAIII的 有效分离，但由于操作复杂，污染严重，成本高而影响大规模生产。本发明人深入调查和研究了现有技术并对各种产双果糖酐III的方法进行了研 究，提出一种利用酶-膜耦合技术制备高纯度DFAIII的方法。先对菊糖进行充分溶解，然 后对菊糖溶液采用菊糖果糖转移酶与膜分离耦合的技术进行高纯度DFAIII的制备。基于 上述发现提出了本发明。
发明内容
本发明的目的在于提供一种利用酶-膜耦合技术制备高纯度DFAIII的方法，采用 这种技术生产DFAIII，收率高，污染少，生产成本低，酶水解反应和膜分离耦合操作，即时分 离DFAI11，适合于规模化生产。本发明的技术方案一种利用酶_膜耦合技术制备高纯度双果糖酐III的方法， 采用酶水解反应与超滤-纳滤膜分离集成反应器相结合，即时分离双果糖酐III，酶水解反 应与膜分离选择连续操作或者间歇操作，制备过程如下
(1)以酶水解菊糖制备双果糖酐III将菊糖溶解在蒸馏水中配成质量浓度5%-15% 的溶液进行酶水解反应，水解用酶为菊糖果糖转移酶，酶用量为5-9U/g菊糖，反应温度为 30-700C，pH 值为 4. 0-8. 0，反应时间 2_5h ；
(2)即时分离双果糖酐III将酶水解液用超滤-纳滤集成反应器分离；滤膜的截留分 子量为Ι-lOkDa，膜滤压力为0. 1-0. 5mPa，透过液为双果糖酐III，截留液为酶水解液中的 大分子与未反应的酶，截留后返回酶水解反应器；
(3)将透过液进行浓缩与干燥得到粉末状双果糖酐III产品。酶水解反应与膜分离选择连续操作或者间歇操作，原料补加方式为连续操作选用连续补料，连续补料是在超滤-纳滤设备滤出透过液的同时向集成反应器中补加原料 液，补加速率与滤出速率相等；间歇操作选用间歇补料，间歇补料是在超滤_纳滤设备滤出 一定量的透过液后，向集成反应器中加入等体积的原料液。DFAIII含量检测方法HPLC检测条件糖柱(Waters Sugur-Pak 1,6. 5X300mm)；流动相超纯水；示差折光检测器(Shodex RI101)；柱温80°C ；流速 0. 4mL/min ；进样量10μ L。本发明的有益效果本发明与现有的酶水解后再进行分离比较，具有以下优点 1、采用酶法水解菊糖与膜分离耦合可以使DFAIII即时得到分离，便于下一步浓缩与干燥。2、酶可以连续重复使用，提高了酶的使用效率。3、通过选择不同孔径的膜和调节操作条件可以获得更高纯度的DFAIII。4、过程简捷，减少了分离过程引起的污染，提高了分离效率；过程可以连续进行， 有利于实现工业化生产。总之，本发明利用酶_膜耦合技术的方法，能即时分离出DFAIII，可实现连续操 作，酶可重复利用，提高酶的使用效率；减少污染，提高分离效率，获得了纯度高达95%的 DFAIII，利于大规模生产。
具体实施例方式实施例1
称取20kg菊糖，加入蒸馏水，搅拌溶解，配制15%的菊糖溶液；采用连续操作，按照9U/ g (酶活/菊糖质量)，将菊糖果糖转移酶加入到溶液中，反应温度为65°C，pH值为7. 0，进行 酶法水解。酶水解液用超滤-纳滤集成反应器分离滤膜的截留分子量为lkDa，膜滤压力 为0. 5mPa,酶-膜耦合连续循环反应的时间为5h。将上述得到的DFAIII溶液真空浓缩至 固形物含量为65%，进行干燥或结晶，得到纯度高达95%的DFAIII产品。实施例2
称取IOkg菊糖，加入蒸馏水，搅拌溶解，配制10%的菊糖溶液；采用连续操作，按照7U/ g (酶活/菊糖质量)，将菊糖果糖转移酶加入到溶液中，反应温度为60°C，pH值为6. 0，进行 酶法水解。酶水解液用超滤-纳滤集成反应器分离滤膜的截留分子量为3kDa，膜滤压力 为0. 4mPa,酶-膜耦合连续循环反应的时间为4h。将上述得到的DFAIII溶液真空浓缩至 固形物含量为75%，进行干燥或结晶，得到纯度高达98%DFAIII的产品。实施例3
称取5kg菊糖，加入蒸馏水，搅拌溶解，配制5%的菊糖溶液；采用连续操作，按照5U/g (酶活/菊糖质量)，将菊糖果糖转移酶加入到溶液中，反应温度为55°C，pH值为5. 5，进行酶 法水解。酶水解液用超滤-纳滤集成反应器分离滤膜的截留分子量为5kDa，膜滤压力为 0. 3mPa，酶-膜耦合连续循环反应的时间为3h。将上述得到的DFAIII溶液真空浓缩至固形 物含量为90%，进行干燥或结晶，得到纯度高达97%的DFAIII产品。本文所描述的具体实施例仅作为对本发明精神和部分实验做举例说明。本发明所 述领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做出各种各样的修改或补充或采用类似的 方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。
权利要求
一种利用酶 膜耦合技术制备高纯度双果糖酐III的方法，其特征在于采用酶水解反应与超滤 纳滤膜分离集成反应器相结合，即时分离双果糖酐III，酶水解反应与膜分离选择连续操作或者间歇操作，制备过程如下(1)以酶水解菊糖制备双果糖酐III将菊糖溶解在蒸馏水中配成质量浓度5% 15%的溶液进行酶水解反应，水解用酶为菊糖果糖转移酶，酶用量为5 9U/g菊糖，反应温度为30 70℃，pH值为4.0 8.0，反应时间2 5h；(2)即时分离双果糖酐III将酶水解液用超滤 纳滤集成反应器分离；滤膜的截留分子量为1 10kDa，膜滤压力为0.1 0.5mPa，透过液为双果糖酐III，截留液为酶水解液中的大分子与未反应的酶，截留后返回酶水解反应器；(3)将透过液进行浓缩与干燥得到粉末状双果糖酐III产品。
2.根据权利要求1所述利用酶-膜耦合技术制备高纯度双果糖酐III的方法，其特征 在于酶水解反应与膜分离选择连续操作或者间歇操作，原料补加方式为连续操作选用 连续补料，连续补料是在超滤-纳滤设备滤出透过液的同时向集成反应器中补加原料液， 补加速率与滤出速率相等；间歇操作选用间歇补料，间歇补料是在超滤_纳滤设备滤出一 定量的透过液后，向集成反应器中加入等体积的原料液。
全文摘要
一种利用酶-膜耦合技术制备高纯度双果糖酐III的方法，属于功能性食品添加剂制备技术领域。本发明通过以下技术手段实现的采用酶水解反应与超滤-纳滤膜分离集成反应器相结合，即时分离双果糖酐III(DFAIII)，酶水解反应与膜分离选择连续操作或者间歇操作；先对菊糖进行充分溶解，然后对菊糖溶液采用菊糖果糖转移酶水解反应与超滤-纳滤膜分离耦合的技术制备DFAIII，得到纯度高达95%的DFAIII产品。本发明采用的酶-膜耦合技术，在酶解反应的同时连续地借助超滤-纳滤技术将反应产物——DFAIII等小分子物质分离出反应系统，以实现酶解反应的快速进行和菊糖果糖转移酶的循环利用，减少了间歇式反应存在灭酶的操作，提高了效率，降低了成本，有利于实现产业化。
文档编号C12P19/18GK101914598SQ201010271528
公开日2010年12月15日 申请日期2010年9月3日 优先权日2010年9月3日
发明者周榴明, 张涛, 杭华, 江波, 沐万孟, 缪铭 申请人:江南大学