专利名称：大蒜果聚糖合成酶在生产高果聚糖中的应用的制作方法
技术领域：
本发明属于天然产物的提取、分离和改性领域，具体涉及大蒜果聚糖合成酶在生产高果聚糖中的应用，特别涉及一种以新鲜大蒜为主要原料，利用其所含有的果聚糖合成酶和低聚果糖生产高分子量或高聚合度果聚糖的方法。
背景技术：
果聚糖广泛存在于植物中，尤以大蒜(Allium sativum L.)、菊芋(Helianthustuberosus L.)、菊苣(Cichorium intybus L.)中含量较高。利用这些植物提取的果聚糖及其产品已用于医药、保健食品、食品和化工领域。果聚糖在不同领域中应用因其聚合度(分子量)不同而有很大差别。如低聚合度果聚糖(又称低果聚糖，其聚合度DP —般小于或等于10)，主要用于生产果糖糖浆，进而用作生产饮料等食品的甜味剂，其次是利用其增值益生菌和血糖指数低的特性，生产保健食品或药品；而高聚合度(DP ^ ·25，分子量>4500u 般平均DP 100)的果聚糖(本专利简称其为高果聚糖)，则主要用作脂肪替代品、食品泡沫稳定剂；还可以用作生产羧甲基果聚糖(用于清除环境中残留清洗剂的二价阳离子)的起始原料。因此，高果聚糖是重要的食品、药品或化工原料。但目前还不能用化学合成的办法生产高果聚糖，因其成本高、污染重，等等。鉴于这种情况，人们期望能够利用大蒜(Alliumsativum L.)、菊芋、菊苣等富含果聚糖的原料生产高果聚糖。但由于这些天然原料中的果聚糖是DP约为3-50的混合物(平均DP 15)，而且这些原料中的果聚糖以低果聚糖为主，利用这些原料分离出高果聚糖的成本高、技术难度大。因此，目前迫切需要成本低、无污染、高果聚糖产率高的生产技术。
发明内容
为克服上述生产高果聚糖的困难，本发明的目的在于提供大蒜果聚糖合成酶在生产高果聚糖中的应用，即以新鲜大蒜中所含有的果聚糖合成酶为催化剂，以低果聚糖为原料生产高果聚糖。本发明的目的通过下述技术方案实现:大蒜果聚糖合成酶在生产高果聚糖中的应用，具体包括以下步骤:(I)制备大蒜果聚糖合成酶酶液:将新鲜大蒜泡水、洗净，加入pH值为4.8-5.2的缓冲液，打浆取汁后得到可溶性固形物含量为5-10g/100g的大蒜果聚糖合成酶酶液；(2)制备低果聚糖提取液:将含有低果聚糖的植物用水浸泡、洗净，然后打浆得到浆液，除去不溶性杂质，得到低果聚糖浓度为10-25g/100g的提取液(其平均DP 15-20)；或者直接取低果聚糖配制成浓度为10-25g/100g的低果聚糖提取液(其平均DP 15-20)；(3)高果聚糖的合成和精制:取大蒜果聚糖合成酶酶液和低果聚糖提取液混匀，在pH值5-6、10_45°C下反应10-96h，得到聚合度为50-130 (其平均DP 100)的高果聚糖糖液；大蒜果聚糖合成酶酶液与低果聚糖提取液的体积比为1: (5-10)；将上述糖液快速加热至100°C，保持2-3分钟，然后迅速冷却，除去不溶物，获得澄清透明的高果聚糖糖液；将澄清透明的高果聚糖糖液上大孔树脂柱，吸附速度为每Kg树脂0.2-1L/小时，然后用去离子水洗脱，收集第一个柱体积的洗脱液，为精制高果聚糖溶液。所获得的精制高果聚糖溶液，在浓缩(55 80°C真空下)至干物质含量在30 60g/100g后，即可供应市场；也可将浓缩液干燥后得到白色粉状的高聚果聚糖，供应市场；所述的干燥为喷雾干燥或热风干燥；喷雾干燥时，离心喷雾压力为0.1 0.3MPa，进入喷雾塔的热空气温度为150 170°C，出口温度75 90°C ;热风干燥时，于60 70°C干燥至含水量O 5g/100g，粉碎即得白色的粉状高果聚糖。步骤(I)所述的大蒜是破除休眠后的大蒜，即已经在0_8°C存2周以上；步骤(I)所述的pH值为5.0的缓冲液优选浓度为500-1000mg/L的亚硫酸氢钠溶液；
步骤(2)所述的含有低果聚糖的植物是新鲜的大蒜、菊芋、菊苣，或者是脱水蒜片;步骤(2)所述浆液的粒度为100-150目；步骤(2)所述的除去不溶性杂质优选用滤布或袋滤器过滤；步骤(3)所述的除去不溶物是用离心或过滤的方法；步骤(3)所述的大孔树脂优选弱DlOl系列大孔树脂。本发明相对于现有技术具有如下的优点及效果:1、本发明利用了大蒜本身的果聚糖合成酶，减少了添加外源酶或提取分离合成酶时造成的成本增加。2、本发明可以在常温常压等温和条件下进行合成，这可以大大节省能源，减少设备投入，降低产品原料成本。
具体实施例方式下面结合实施例对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。实施例1以新鲜大蒜作为原料，以大蒜果聚糖合成酶为催化剂生产高果聚糖，包括以下步骤:(I)制作大蒜果聚糖合成酶酶液:将IOKg越冬大蒜用5倍水(重量比)浸泡8小时，洗去泥土等杂物后，加5倍pH值为4.8的缓冲液(浓度为1000mg/L的亚硫酸氢钠)，打浆取汁后得到可溶性固形物含量为10g/100g的大蒜果聚糖合成酶酶液。(2)预处理:将IOOKg新鲜蒜瓣置于250L饮用水中，浸泡4小时，流动水冲洗去掉泥土和蒜皮等杂质。(3)破碎取汁:将去皮后的蒜瓣和205L水一起加到打浆机上，制成100-150目的蒜浆，用250目滤布(或袋滤器)过滤蒜浆，所得滤液即为透明的低果聚糖浓度为10g/100g的果聚糖溶液。(4)合成高果聚糖:将步骤(I)得到的40L果聚糖合成酶酶液与步骤(3)得到的混合果聚糖溶液200L混匀后，在pH值5.8、45°C下反应24h，得到高果聚糖糖液，采用文献(Jinling Chen, Kit leong Cheong, Ziliang Song, Yujie Shi, Xuesong Huang.Structureand protective effect on UVB-1nduced keratinocytedamage of fructan from whitegarlic [J].CarbohydratePolymers, 2013 (92): 200-205)方法测试,其中果聚糖的聚合度 DP约为100。(5)高果聚糖糖液的粗分:将上述糖液快速加热至100°C，保持2-3分钟，然后迅速冷却，接着在4000rpm下离心20分钟，所得上清夜用截留分子量为2万道尔顿的无机膜过滤后即为透明的高果聚糖溶液。(6)高果聚糖溶液的精制:将上述的高果聚糖溶液上弱DlOl系列大孔树脂柱，吸附速度为每公斤树脂0.2 I升/小时，用去离子水洗脱，收集第一个柱体积洗脱液，为精制高果聚糖溶液。(7)获得高果聚糖:在60°C下真空浓缩精制高果聚糖溶液至可溶性固形物含量为30%，经分装、密封、杀菌后即得液态高果聚糖产品。或者将浓缩液在喷雾干燥机上干燥，喷雾压力为150X105N/m 2，进入喷雾塔的热空气温度为150°C，喷雾干燥所获得的白色粉状物即为闻果聚糖广品。实施例2以菊芋为原料，以大蒜果聚糖合成酶为催化剂生产高果聚糖，包括以下步骤:(I)制作大蒜果聚糖合成酶酶液:取于0°C冷库存放2周的新鲜大蒜10Kg，加5倍水(重量比)浸泡8小时，洗去泥土等杂物后，加5倍pH值为5.2的缓冲液(浓度为500mg/L的亚硫酸氢钠)，打浆取汁后得到可溶性固形物含量为5g/100g的大蒜果聚糖合成酶酶液。(2)预处理:将IOOKg洗涤干净的菊芋片放入500L饮用水中，打浆制成100-150目的菊芋浆，并用250目滤布(或袋滤器)过滤，所得滤液即为低果聚糖浓度为25g/100g的果聚糖溶液。(3)破碎取汁:将去皮后的菊芋片和205L水一起加到打浆机上，制成100-150目的蒜浆，用250目滤布(或袋滤器)过滤蒜浆，所得滤液即为透明的含有大量低聚果聚糖的混合果聚糖溶液。(4)合成高果聚糖:将步骤(I)得到的40L果聚糖合成酶酶液与步骤(3)得到的混合果聚糖溶液200L混匀后，在pH值5.8、45°C下反应24h，即得DP约为100 (测试方法同实施例I)的高果聚糖糖液。余下步骤同实施例1。实施例3以菊粉(即以菊芋为原料生产的低果聚糖)为原料，以大蒜果聚糖合成酶为催化剂生产高果聚糖，包括以下步骤:(I)制作大蒜果聚糖合成酶酶液:同实施例1。(2)配制低果聚糖溶液:利用菊粉配制浓度为18g/100g的低果聚糖提取液。(3)合成高果聚糖:将步骤(I)得到的40L果聚糖合成酶酶液与步骤(2)得到的混合果聚糖溶液200L混匀后，在pH值5.8、45°C下反应24h，即得DP约为100 (测试方法同实施例I)的高果聚糖糖液。余下步骤同实施例(I)。
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式 ，都包含在本发明的保护范围之内。
权利要求
1.大蒜果聚糖合成酶在生产高果聚糖中的应用。
2.根据权利要求1所述的大蒜果聚糖合成酶在生产高果聚糖中的应用，其特征在于包括以下步骤: (1)制备大蒜果聚糖合成酶酶液:将新鲜大蒜泡水、洗净，加入PH值为4.8-5.2的缓冲液，打浆取汁后得到可溶性固形物含量为5-10g/100g的大蒜果聚糖合成酶酶液； (2)制备低果聚糖提取液:将含有低果聚糖的植物用水浸泡、洗净，然后打浆得到浆液，除去不溶性杂质，得到低果聚糖浓度为10-25g/100g的提取液；或者直接取低果聚糖配制成浓度为10-25g/100g的低果聚糖提取液； (3)高果聚糖的合成和精制: 取大蒜果聚糖合成酶酶液和低果聚糖提取液混匀，在PH值5-6、10-45°C下反应10-96h，得到聚合度为50-130的高果聚糖糖液；大蒜果聚糖合成酶酶液与低果聚糖提取液的体积比为1: (5-10)； 将上述糖液快速加热至100°C，保持2-3分钟，然后迅速冷却，除去不溶物，获得澄清透明的高果聚糖糖液； 将澄清透明的高果聚糖糖液上大孔树脂柱，吸附速度为每Kg树0.2-1L/小时，然后用去离子水洗脱，收集第一个柱体积的洗脱液，为精制高果聚糖溶液。
3.根据权利要求2所述的大蒜果聚糖合成酶在生产高果聚糖中的应用，其特征在于:步骤(I)所述的pH值为4.8-5.2的缓冲液是浓度为500-1000mg/L的亚硫酸氢钠溶液。
4.根据权利要求2所述的大蒜果聚糖合成酶在生产高果聚糖中的应用，其特征在于:步骤(2)所述的含有低果聚糖的植物是新鲜的大蒜、菊芋、菊苣，或者是脱水蒜片。
5.根据权利要求2所述的大蒜果聚糖合成酶在生产高果聚糖中的应用，其特征在于:步骤(3)所述的大孔树脂为弱DlOl系列大孔树脂。
全文摘要
本发明公开了大蒜果聚糖合成酶在生产高果聚糖中的应用，包括以下步骤往新鲜大蒜中加入pH值为4.8-5.2的缓冲液，打浆取汁后即为大蒜果聚糖合成酶酶液；将含有低果聚糖的植物打浆，得到低果聚糖提取液；取大蒜果聚糖合成酶酶液和低果聚糖提取液混匀，在pH值5-6、10-45℃下反应10-96h，得到含有聚合度为50-130的高果聚糖糖液；精制后得到高果聚糖。本发明利用了大蒜本身的果聚糖合成酶，减少了添加外源酶或提取分离合成酶时造成的成本增加。本发明可以在常温常压等温和条件下进行合成，这可以大大节省能源，减少设备投入，降低产品原料成本。
文档编号C12P19/04GK103074396SQ20131001351
公开日2013年5月1日 申请日期2013年1月14日 优先权日2013年1月14日
发明者黄雪松, 白卫滨 申请人:暨南大学