一种利用酵母培养物选择性去除单糖生产寡糖的方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及一种利用酵母培养物选择性去除单糖生产寡糖的方法，属于生物工程
技术领域。
【背景技术】
[0002] 寡糖是一类具有重要生理功能的生物活性物质，通常由一种或多种不同单糖通过 糖巧键连接而成的聚合度为2~10的低分子碳水化合物。功能性寡糖是指不被消化、具有特 殊生理功能、有益于人和动物健康的一类寡糖，当前市场上在售的益生元主要成分是功能 性寡糖。功能性寡糖具有不同的生理活性和功能，主要有预防離齿、促进肠道有益微生物生 长、促进营养物质的消化吸收、增强免疫力、调节血糖血脂、抗氧化、抗肿瘤、诱导植物抗病 等生理功能，因此广泛应用于食品、医药、保健品、饲料、化妆品和生物农药等领域。在日本 和欧洲，W功能性寡糖开发的食品多达四、五百种。
[0003] 功能性寡糖的生产方法主要有:提取法、酶合成法、化学合成法、酶水解法、酸水解 法，最常见的生产方法是酸水解法和酶水解法。多糖物质通过部分水解得到寡糖和单糖的 混合物。酸水解是随机切断多糖分子的糖巧键，得到聚合度不一的寡糖物质和单糖物质，并 且水解反应得到单糖的概率大于寡糖，因此水解反应产物是寡糖和单糖的混合物，单糖含 量很高。受酶成本的条件限制，酶水解法所使用的多是外切酶和内切酶的混合物，而且外切 酶活性远高于内切酶活性，导致酶水解多糖物质后得到的也是寡糖和单糖的混合物，而且 单糖含量高于寡糖含量。寡糖产品中单糖含量过高会影响产品功能的发挥，甚至不利于作 用对象。
[0004] 目前分离寡糖的主要方法包括超滤膜分离法、纳滤膜分离法、溶剂沉析法和凝胶 层析法等。超滤膜分离法和纳滤膜分离法是W膜两侧的压力差为驱动力，W超滤膜或纳滤 膜为过滤介质，在一定的压力下，膜表面的微孔只允许水及小分子物质通过而成为透过液， 分子量大于膜截留分子量的成为浓缩液，因而实现对原液的分离和浓缩的目的。由于寡糖 和单糖的物性相近，分子量差异小，分离难度大，寡糖回收率比较低。溶剂沉析法是利用寡 糖和单糖的溶解度差异，在高浓度溶剂中寡糖先被沉淀析出，从而实现与单糖和寡糖的分 离，但分离选择性差，且耗用大量溶剂，溶剂回收需消耗大量热量。凝胶层析法仅适用于小 规模实验，成本高，很难应用于大规模生产。因此迫切需要开发出低成本、可大规模应用的 技术来实现寡糖的提取，W提高寡糖纯度，实现寡糖的高效应用和市场推广。
【发明内容】
[0005] 为了降低获得寡糖粗制品的生产成本，提高寡糖产品的纯度，使其市场竞争力更 强，本发明的目的是一种选择性分离去除多糖水解液中单糖的方法，通过多种酵母培养物 的生物选择性代谢，去除单糖，实现寡糖的有效提取和工业规模应用。
[0006] 本发明的主要技术方案:多糖通过酸部分水解或多糖水解酶部分水解得到寡糖和 单糖的混合液，在水解液中，单糖的含量往往很高。分析测定水解液中单糖的含量，根据单 糖的浓度，加入预先发酵得到的酵母培养液，20~40°C恒溫解育10-120min，采用化C法(食 品工业科技，2015，36(22): 256-261.)跟踪分析反应液中的单糖和寡糖的含量变化，直至单 糖被酵母培养物消耗殆尽。采用离屯、或过滤法去除酵母培养物，所得的酵母培养物经过活 性检测，W决定是否可W重复用于下一批生物反应过程，若酵母活性保留较高比率，则可W 重复使用。所得的清液可W进行真空浓缩或常压蒸发浓缩，去除乙醇和水分，最后通过干 燥，得到寡糖产品。
[0007] 本发明提供了一种利用多糖部分水解液生产寡糖的方法，所述方法是在多糖部分 水解液中加入酵母培养物处理，处理结束后固液分离去除酵母菌体，得到的清液经浓缩去 除乙醇和水分，干燥，得到寡糖产品。
[0008] 所述酵母，可W是酿酒酵母，也可W是膜釀毕赤酵母，也可W是己斯德毕赤酵母， 也可W是产航假丝酵母，也可W解脂假丝酵母，运里所描述的酵母不仅仅局限于W上运种 列举的具体的几种，还包括其它酵母菌。
[0009] 在本发明的一种实施方式中，所述酿酒酵母可W是：Saccharomyces cerevisiae CGMCC 2.3853,S.cerevisiae CGMCC 2.3857,S.cerevisiae CCTCC AY 93033, S.cerevisiae CICC 1001，S.cerevisiae CICC 1010，S.cerevisiae CICC 1012;膜釀毕赤 酵母可 W是：Pichia membranaefaciens CICC 32263 ,P.membranaefaciens CCTCC AY 93056;己斯德毕赤酵母可 W是：Pichiapastoris KM71，P.pastoris CICC 32806;产航假丝 酵母可W是：Candida Utilis CICC 1422，C.Utilis CICC 1769;解脂假丝酵母可W是： Csndids lipolytic曰 v曰r.lipolytic曰 CICC 1675。
[0010] 在本发明的一种实施方式中，所述酵母培养物，也可W是一种酵母的培养物，也可 W是两种酵母的培养物的组合，还可W是多种酵母培养物的组合。
[0011] 在本发明的一种实施方式中，所述酵母具有选择性利用单糖的能力，也可W是具 有选择性利用双糖和单糖的能力的酵母菌。
[0012] 在本发明的一种实施方式中，所述选择性利用的单糖可W是多糖的单一结构单 元，也可W是多糖的多种不同结构单元;可W是己碳糖、戊碳糖、多糖水解后的单糖，也可W 是待分离体系原本存在的其它单糖。所述选择性利用的双糖可W是多糖部分水解得到的双 糖，也可W是待分离体系原本存在的其它双糖。
[0013] 在本发明的一种实施方式中，所述酵母能利用单糖和部分双糖，但难于利用=糖 及W上的寡糖，甚至不能利用=糖及W上的寡糖。
[0014] 在本发明的一种实施方式中，所述多糖可W是微生物来源的多糖，也可W是植物 来源的多糖，也可W是动物来源的多糖，也可W是海洋生物来源的多糖;所述多糖可W是胞 壁多糖，也可W是分泌到细胞外的胞外多糖，也可W是胞内的多糖物质;所述多糖可W是可 溶性多糖，也可W是水不溶性多糖;所述多糖可W是同聚多糖，可W是杂聚多糖，可W是粘 多糖，也可W是结合糖。
[0015] 在本发明的一种实施方式中，所述多糖部分水解液可W是通过有机酸部分水解得 到，也可W是无机酸部分水解得到，也可W是过氧化氨、Fenton氧化法部分水解得到，也可 W是福照法部分水解得到，也可W是多糖水解酶部分水解得到，也可W是W上部分水解方 法的组合应用。
[0016] 在本发明的一种实施方式中，所述方法是向多糖部分水解液中添加酵母培养物， 恒溫条件下进行生物反应，使待分离料液中的单糖被完全消耗，双糖被部分消耗或不被消 耗，采用固液分离法去除酵母培养物，得到寡糖溶液。
[0017] 在本发明的一种实施方式中，所述酵母培养物添加至终浓度优选为5-9g/L( W干 重计），太低，则反应时间过长，太高则酵母易失活。
[0018] 在本发明的一种实施方式中，所述多糖部分水解液的单糖浓度为5~40g/L。
[0019] 在本发明的一种实施方式中，所述处理是在反应溫度20~40°C下进行。
[0020] 在本发明的一种实施方式中，所述处理的反应时间是根据酵母培养物消耗单糖的 反应速率而确定，根据测量得到反应速率和待分离物料中的初始单糖浓度计算得到，计算 表达式为:反应时间=初始单糖浓度/单糖消耗速率。
[0021] 在本发明的一种实施方式中，所述处理是在反应pH 5.0~8.0下进行。
[0022] 在本发明的一种实施方式中，所述的固液分离可W是自然沉降法，也可W是离屯、 分离法，也可W是真空过滤法，也可W是常压过滤法，也可W是加压过滤法，也可W是膜分 离法。
[0023] 在本发明的一种实施方式中，所述固液分离中的离屯、分离法，可W是碟式离屯、机 分离法，也可W是管式离屯、机分离法，也可W是分批操作的台式离屯、机分离。碟式离屯、机和 管式离屯、机的分离因素是SOOOgW上，台式离屯、机分离的分离条件是4000~8000r/min，5~ 20min〇
[0024] 在本发明的一种实施方式中，所述的固液分离法，所得的浊液或沉淀物，是酵母培 养物，可W多次重复使用。所得的清液可W进行真空浓缩或常压蒸发浓缩，去除乙醇和水 分，最后通过干燥，得到寡糖产品。
[0025] 在本发明的一种实施方式中，所述固液分离中的膜分离法，可W是微滤膜，微滤膜 的孔径是0.2~化m，也可W是超滤膜，截留分子量为10,000~100,000Da。
[0026] 在本发明的一种实施方式中，所述处理，还可添加酵母培养物的营养助剂，可W是 蛋白腺、酵母提取物、牛肉提取物中的一种或其组合，浓度是0.1~5gA;可选地，浓度为 2.5g/L。
[0027] 在本发明的一种实施方式中，所述添加