专利名称：一种低聚半乳糖的制备方法
技术领域：
本发明涉及一种低聚半乳糖的制备方法。
背景技术：
低聚半乳糖(galactooligosaccharidhGOS)是一种功能性低聚糖，具有良好的生理功效，是双歧杆菌、乳杆菌的有效增殖因子，可广泛应用在各种食品中，尤其是婴幼儿配方乳品。低聚半乳糖的生理作用有(1)促进双歧杆菌、乳杆菌增殖，抑制病原菌的感染和腐败菌的发育；(2)抑制有毒物代谢及有害酶的产生；(3)防止便秘；(4)改善血清脂质，促进挥发性脂肪酸的生长，降低总血清的胆固醇浓度；(5)保护肝功能的作用；(6)降低血压的作用；(7)促进钙质吸收和防止骨质减少；(8)提高人体免疫力；(9)防龋齿作用。低聚半乳糖是目前国际上已经开发的功能性低聚糖之一，是目前各类功能性低聚糖品种中唯一源自动物乳汁中的低聚糖。低聚半乳糖是以乳糖为原料，经β-半乳糖苷酶(EC3.2. 1.23)作用而制得，是在乳糖分子中的低聚半乳糖基上以β (1 — 2)键或β (1 — 3)、β (1 — 4)键、β (1 — 6) 键连接1 4个半乳糖分子的寡糖类混合物。在我国，对低聚半乳糖的研究起步较晚，目前只有小量生产工艺相关的报道，而且主要为实验室范围研究，产业化水平较低，严重制约低聚半乳糖产业在我国的发展。纯化的β -半乳糖苷酶价格昂贵，直接在反应液中添加β -半乳糖苷酶生产低聚半乳糖，将大大增加生产成本，这种方法也无法实现连续生产，也严重降低了生产效率。如果直接将产β-半乳糖苷酶的菌体投入乳糖溶液中，可以生产得到低聚半乳糖，理论上也可以采用絮凝分离菌体，但实际上，很难控制工艺条件实验菌体的分离，会在产品中引入大量的外来离子，使得产品中的灰分增加，增加了后处理的成本，亦不是一种经济的生产方法。
发明内容
本发明的目的是提供一种经济的低聚半乳糖的制备方法。本发明所采取的技术方案是
一种低聚半乳糖的制备方法，包括以下步骤
1)将产β“半乳糖苷酶的菌体与海藻酸钠溶液混合均勻，得到混合菌液；
2)将混合菌液喷压至氯化钙溶液中，浸泡得到固定化物；
3)将固定化物切碎，倒入ρΗ为5 7，含有质量百分浓度为0. 15 0. 30%氯化钙和质量百分浓度为0. 15 0. 30%壳聚糖的混合液中，搅拌6 12小时；
4)将浸泡处理之后的固定化物颗粒置于戊二醛溶液交联，洗净，得到固定有细胞的颗粒；
5)将固定有细胞的颗粒与乳糖溶液混合，搅拌，反应完毕后过滤，将滤得的糖浆纯化，得到低聚半乳糖。
优选的，海藻酸钠溶液的百分浓度为1 3%。优选的，氯化钙溶液的质量百分浓度为2 5%。优选的，混合菌液喷压至氯化钙溶液后的浸泡时间为6 16小时。本发明的低聚半乳糖制备方法具有以下优点
(1)简化工艺，有效解决直接用菌体进行转化反应出现的菌体分离及糖浆澄清等难题， 提高生产效率；
(2)缩短生产时间，简化生产设备，节省生产成本；
(3)减少资源消耗，含半乳糖苷酶的固定化细胞可以重复利用，降低发酵上罐次数，减轻环保压力。
具体实施例方式一种低聚半乳糖的制备方法，包括以下步骤
1)将产β-半乳糖苷酶的菌体与海藻酸钠溶液混合均勻，得到混合菌液；
2)将混合菌液喷压至氯化钙溶液中，浸泡得到固定化物；
3)将固定化物切碎，倒入ρΗ为5 7，含有质量百分浓度为0. 15 0. 30%氯化钙和质量百分浓度为0. 15 0. 30%壳聚糖的混合液中，搅拌6 12小时；
4)将浸泡处理之后的固定化物颗粒置于戊二醛溶液交联，洗净，得到固定有细胞的颗粒；
5)将固定有细胞的颗粒与乳糖溶液混合，搅拌，反应完毕后过滤，将滤得的糖浆纯化，得到低聚半乳糖。优选的，海藻酸钠溶液的百分浓度为1 3%。优选的，氯化钙溶液的质量百分浓度为2 5%。优选的，混合菌液喷压至氯化钙溶液后的浸泡时间为6 16小时。本发明将发酵所得的菌体包埋于海藻酸钙，制作成固定化细胞；利用壳聚糖带电荷的特性，可将包埋于海藻酸钙中的细胞凝聚，并在固定化细胞表面形成一层保护膜，再通过戊二醛的交联作用，使细胞更加紧密结合，不容易从包材中渗漏出来。用此方法所制备的固定化细胞相对于只用海藻酸钙作为包埋材料所制备的固定化细胞，其结构稳定性更好， 酶活使用率更高，可连续应用于10批以上的乳糖转化反应，每批只要反应时间24小时，转化率即可稳定在45%以上。下面结合实施例，进一步说明本发明。以下实施例中，如无特别说明，百分比均指质量百分比。以下实施例中使用的产β-半乳糖苷酶的菌体由菌株ATCC 13032经培养发酵得到。显然，也可以使用其他现有的产半乳糖苷酶菌株的菌体。调节ρΗ时，最好使用盐酸或氢氧化钠溶液，便于去除产生的盐。当然，也可以其他的酸或碱来调节ΡΗ。实施例1
1)将IOg海藻酸钠配制成2%的溶液，在海藻酸钠溶液中加入450ml OD600nm值为280 稀菌体液，混合均勻，得到混合菌液；
2)将混合菌液喷压至5%的氯化钙溶液中，浸泡10小时，将其中的固化物切粒，得到粒状固定化菌体；
3)将600ml含有m氯化钙、0. 30%壳聚糖的混合液的pH调节至5. 8，倒入粒状固定化菌体，浸泡8小时；
4)用等体积的水置换氯化钙和壳聚糖的混合液，加入2ml戊二醛，搅拌反应lOmin， 排除戊二醛溶液，并用水将粒状固定化菌体冲洗干净，得到860g固定化细胞；
5)称量5Kg的乳糖以及5Kg饮用水，于IOL反应罐加热混合溶解，使乳糖稀释液的糖度为50. O Brix，投入600g制得的固定化细胞，60°C搅拌反应20小时，转化率达到46%，将固定化细胞与反应后的糖浆过筛分离，回收固定化细胞用于下次反应；
6)分离得到的糖浆经过压滤澄清、脱盐脱色、旋转真空浓缩后，得到低聚半乳糖。实施例2
1)将7. 5g海藻酸钠配制成1. 5%的溶液，在海藻酸钠溶液中加入450ml OD600nm值为 250稀菌体液，混合均勻，得到混合菌液；
2)将混合菌液喷压至3%的氯化钙溶液中，浸泡8小时，将其中的固化物切粒，得到粒状固定化菌体；
3)将600ml含有1. 5%氯化钙、0. 20%壳聚糖的混合液的pH调节至5. 8，倒入粒状固定化菌体，浸泡8小时；
4)用等体积的水置换氯化钙和壳聚糖的混合液，加入1.5ml戊二醛，搅拌反应 lOmin，排除戊二醛溶液，并用水将粒状固定化菌体冲洗干净，得到820g固定化细胞；
5)称量4Kg的乳糖以及6Kg饮用水，于IOL反应罐加热混合溶解，使乳糖稀释液的糖度为40. O Brix，投入500g制得的固定化细胞，50°C搅拌反应30小时，转化率达到47. 5%， 将固定化细胞与反应后的糖浆过筛分离，回收固定化细胞用于下次反应；
6)分离得到的糖浆经过压滤澄清、脱盐脱色、旋转真空浓缩后，得到低聚半乳糖。实施例3
1)将12g海藻酸钠配制成2. 5%的溶液，在海藻酸钠溶液中加入450ml OD600nm值为 280稀菌体液，混合均勻，得到混合菌液；
2)将混合菌液喷压至5%的氯化钙溶液中，浸泡16小时，将其中的固化物切粒，得到粒状固定化菌体；
3)将600ml含有1%氯化钙、0. 15%壳聚糖的混合液的pH调节至6. 5，倒入粒状固定化菌体，浸泡10小时；
4)用等体积的水置换氯化钙和壳聚糖的混合液，加入2ml戊二醛，搅拌反应lOmin， 排除戊二醛溶液，并用水将粒状固定化菌体冲洗干净，得到固定化细胞；
5)在乳糖糖浆中投入制得的固定化细胞，60°C搅拌反应20小时，将固定化细胞与反应后的糖浆过筛分离，回收固定化细胞用于下次反应；
6)分离得到的糖浆经过压滤澄清、脱盐脱色、旋转真空浓缩后，得到低聚半乳糖。实施例4
1)将15g海藻酸钠配制成3%的溶液，在海藻酸钠溶液中加入450ml OD600nm值为280 稀菌体液，混合均勻，得到混合菌液；
2)将混合菌液喷压至4%的氯化钙溶液中，浸泡6小时，将其中的固化物切粒，得到粒状固定化菌体；3)将600ml含有5%氯化钙、0. 2%壳聚糖的混合液的pH调节至7. 0，倒入粒状固定化菌体，浸泡6小时；
4)用等体积的水置换氯化钙和壳聚糖的混合液，加入1.5ml戊二醛，搅拌反应 lOmin，排除戊二醛溶液，并用水将粒状固定化菌体冲洗干净，得到固定化细胞；
5)在乳糖糖浆中投入制得的固定化细胞，60°C搅拌反应20小时，将固定化细胞与反应后的糖浆过筛分离，回收固定化细胞用于下次反应；
6)分离得到的糖浆经过压滤澄清、脱盐脱色、旋转真空浓缩后，得到低聚半乳糖。
实施例5
1)将5g海藻酸钠配制成1%的溶液，在海藻酸钠溶液中加入450ml OD600nm值为280 稀菌体液，混合均勻，得到混合菌液；
2)将混合菌液喷压至21的氯化钙溶液中，浸泡13小时，将其中的固化物切粒，得到粒状固定化菌体；
3)将600ml含有3%氯化钙、0. 30%壳聚糖的混合液的pH调节至5. 0，倒入粒状固定化菌体，浸泡12小时；
4)用等体积的水置换氯化钙和壳聚糖的混合液，加入Iml戊二醛，搅拌反应lOmin， 排除戊二醛溶液，并用水将粒状固定化菌体冲洗干净，得到固定化细胞；
5)在乳糖糖浆中投入制得的固定化细胞，60°C搅拌反应20小时，将固定化细胞与反应后的糖浆过筛分离，回收固定化细胞用于下次反应；
6)分离得到的糖浆经过压滤澄清、脱盐脱色、旋转真空浓缩后，得到低聚半乳糖。
权利要求
1.一种低聚半乳糖的制备方法，包括以下步骤1)将产β-半乳糖苷酶的菌体与海藻酸钠溶液混合均勻，得到混合菌液；2)将混合菌液喷压至氯化钙溶液中，浸泡得到固定化物；3)将固定化物切碎，倒入ρΗ为5 7，含有质量百分浓度为1 5%氯化钙和质量百分浓度为0. 15 0. 30%壳聚糖的混合液中，搅拌6 12小时；4)将浸泡处理之后的固定化物颗粒置于戊二醛溶液交联，洗净，得到固定化细胞的颗粒；5)将固定有细胞的颗粒与乳糖溶液混合，搅拌，反应完毕后过滤，将滤得的糖浆纯化， 得到低聚半乳糖。
2.根据权利要求1所述的一种低聚半乳糖的制备方法，其特征在于海藻酸钠溶液的百分浓度为1 3%。
3.根据权利要求1所述的一种低聚半乳糖的制备方法，其特征在于2)中的氯化钙溶液的质量百分浓度为2 5%。
4.根据权利要求1所述的一种低聚半乳糖的制备方法，其特征在于混合菌液喷压至氯化钙溶液后的浸泡时间为6 16小时。
全文摘要
本发明公开了一种低聚半乳糖的制备方法，包括将产β-半乳糖苷酶的菌体与海藻酸钠溶液混合均匀，得到混合菌液；将混合菌液喷压至氯化钙溶液中，浸泡得到固定化物；将固定化物切碎，倒入氯化钙和壳聚糖的混合液中，搅拌浸泡；将固定化物颗粒置于戊二醛溶液交联，洗净，得到固定有细胞的颗粒；将固定有细胞的颗粒与乳糖溶液混合，搅拌反应完毕后过滤，将滤得的糖浆纯化，得到低聚半乳糖。本发明方法可有效解决直接用菌体进行转化反应出现的菌体分离及糖浆澄清等难题，提高生产效率；缩短生产时间，简化生产设备，节省生产成本；减少资源消耗，含β-半乳糖苷酶的固定化细胞可以重复利用，降低发酵上罐次数，减轻环保压力。
文档编号C12N11/04GK102181507SQ201110049829
公开日2011年9月14日 申请日期2011年3月2日 优先权日2011年3月2日
发明者宋景深, 曾昭政, 陈子健, 陈振鹏 申请人:江门量子高科生物股份有限公司