一种酶协同制备高纯度低聚半乳糖的方法
【专利摘要】本发明涉及一种酶协同制备高纯度低聚半乳糖的方法，将乳糖加水加热溶解，调节pH值在4.5-7.0；向乳糖溶液加入β-半乳糖苷酶A和β-葡萄糖苷酶B，先在50～70℃下转化10～30min，然后在35～55℃条件下保持4～24h；灭酶活，冷却至室温，向灭酶后糖液中加入耐高渗酿酒酵母35℃条件下反应12～24h；产物脱色、离子交换、浓缩、喷雾干燥得高纯度低聚半乳糖。本发明同时加入两种酶产低聚半乳糖纯度显著提高低聚半乳糖的含量，降低乳糖含量。
【专利说明】一种酶协同制备高纯度低聚半乳糖的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种低聚半乳糖的制备方法，具体地说，尤其涉及一种利用酶协同转化乳糖制备高纯度低聚半乳糖的方法。
【背景技术】
[0002]低聚半乳糖(Galactooligosaccharides, G0S)是一种具有天然属性的功能性多聚糖，其分子结构一般是在半乳糖或葡萄糖分子上连接I~7个半乳糖基，即Gal-(Gal)n-Glc/Gal (η为O~6)。在自然界中，动物的乳汁中存在微量的GOS，而人母乳中含量较多，婴儿体内的双歧杆菌菌群的建立很大程度上依赖母乳中的GOS成分。低聚半乳糖具有专一促进肠道双歧杆菌增殖、难消化和低能量、减少和防止便秘、低龋齿性、改善矿物质吸收、脂质代谢、增强免疫力等功效。另外，低聚半乳糖是一种低分子量的水溶性膳食纤维，黏度低，水溶性好；热值低；对酸和热都有很强的稳定性，使低聚半乳糖成为一种非常优质的食品工业和饮料加工的添加剂，市场前景广阔。
[0003]目前国内研究得到的β_半乳糖苷酶转化乳糖效果不好，转化后低聚半乳糖纯度约为35% -45%，特别是乳糖含量较高达30%左右，造成直接转化的低聚半乳糖不符合新资源食品标准。在此基础上要想获得高纯度的低聚半乳糖产品，需要引入色谱分离设备，分离出糖液中的低聚半乳糖成分，制成符合标准的产品。低聚半乳糖是通过β_半乳糖苷酶的水解作用和转糖苷作用协同转化而成的，但是单一酶的两种作用协同效果不好，不能充分转化乳糖，造成原料浪费，低聚半乳糖纯度低。目前国内外尚未有酶协同制备高纯度低聚半乳糖的方法报道。
【发明内容】
[0004]本发明的目的是克服上述不足而提供一种酶协同制备高纯度低聚半乳糖的方法，从而解决目前低聚半乳糖纯度普遍较低，高纯度低聚半乳糖制备成本高的问题。
[0005]为了解决上述问题本发明所采用的技术方案是:
[0006]一种酶协同制备高纯度低聚半乳糖的方法，包括步骤如下:
[0007](I)将乳糖加水加热溶解，调节pH值在4.5-7.0 ；
[0008](2)向乳糖溶液加入β -半乳糖苷酶A和β -葡萄糖苷酶B，β -半乳糖苷酶A与β-葡萄糖苷酶B的酶活力控制在I~50:1，先在50~70°C下转化10~30min，然后在35-55 °C条件下保持4-24h ；
[0009](3)灭酶活,冷却至室温；
[0010](4)耐高渗酿酒酵母的制备:取少量灭酶后糖液，经稀释后接入安琪耐高温酵母培养，然后转入高浓度糖液中培养制备成耐高渗酵母；
[0011](5)向剩余灭酶后糖液中加入耐高渗酿酒酵母30~40°C条件下反应12_48h ；
[0012](6)产物脱色、离子交换、浓缩、喷雾干燥得高纯度低聚半乳糖。
[0013]上述方法中步骤(1)乳糖质量浓度控制在30% -60%。调节pH值用盐酸或氢氧化钠。
[0014]步骤⑵中β-半乳糖苷酶A的加入量与乳糖溶液质量的比例为I~20U/g，β -葡萄糖苷酶B的加入量与乳糖溶液的比例为0.2~20U/g。A酶和B酶不分先后，优先选择先加0.2~20U/g的β -葡萄糖苷酶B，50~70°C转化10~30min，然后加入I~20U/g(乳糖溶液质量)β -半乳糖苷酶A于35~55 °C条件下保持4~24h，有利于乳糖水解作用，有利于β_半乳糖酶的转苷作用。
[0015]步骤(4)所述的耐高渗酿酒酵母的具体制备方法为:取少量灭酶后糖液，按照1:2体积比分为两份I液和II液，将I液稀释I倍(糖浓度为15~20% )，接入稀释后I液质量0.2%~I %的安琪耐高温酵母，32°C培养2~6h后，按照1%~50%的接种量转入II液中，34~37°C培养6~8h。
[0016]步骤(5)所述耐高渗酿酒酵母的加入量为剩余灭酶后糖液质量的0.1 %~10%。
[0017]步骤(6)中添加活性炭进行脱色，活性炭添加量为干物质量的1.5~2.5%。，脱色温度为70-80°C，时间控制在15~60min。所述的浓缩为用MVR蒸发器蒸发后糖液固形物控制在40~60%, 然后通过三效蒸发余热浓缩至75~85%。喷雾干燥采用75~85%的低聚半乳糖糖液进料，进风温度为80-130°C，出风温度控制为90-100°C。
[0018]本发明的特点为:
[0019](I)采用β -半乳糖苷酶和β -葡萄糖苷酶双酶协同转化乳糖的方法，转化后低聚半乳糖的纯度即达到65%以上。与传统工艺中低聚半乳糖45%的纯度相比，本发明使低聚半乳糖纯度大幅度提高。
[0020](2)通过一步法驯化实现商用酵母的高耐受性，转化后糖液可以直接加入耐高渗酵母发酵比直接普通酿酒酵母需要稀释糖液降低固形物含量，再通过蒸发浓缩除去多于的水分，单糖去除率高。
【具体实施方式】
[0021]通过下面给出本发明的具体实施例可以进一步清楚地了解本发明。但是它们不是对本发明的限定。
[0022]实施例1
[0023]称50g乳糖加入50g水配置成50%的乳糖溶液100g，用碱调节糖液pH值5.0 ;加入用量为20U/g的β -葡萄糖苷酶B和20U/g的β -半乳糖苷酶Α，β -半乳糖苷酶A与β-葡萄糖苷酶B的酶活比例为1:1 ;先于65°C条件下保持10min，45°C转化4h，低聚半乳糖62.53%、乳糖2.03%、半乳糖9.11%、葡萄糖26.33%。100°C水浴5min，灭酶后，取5g糖液，分为I液、II液，I液取lg，加水稀释I倍为2g(此时糖浓度约20% )，接入0.01g酵母干粉，34°C活化2h，然后转接至4g的II液中培养6h后直接转入剩余糖液中，发酵48h，发酵后糖液成分为低聚半乳糖91.45%、乳糖3.0%、半乳糖5.05%、葡萄糖0.5%。脱色:向发酵后糖液中添加活性炭进行脱色，脱色温度为75°C，活性炭添加量为2.0kg/t干物，脱色时间控制在30min。
[0024]过滤:脱色后糖液经过板框过滤，滤液备用。
[0025]离子交换:将滤液通过树脂进行离子交换降低糖液电导率。滤液固形物控制在25%、温度为45°C。[0026]浓缩:经过MVR蒸发器蒸发浓缩，浓缩后糖液固形物控制在60%。
[0027]喷雾干燥:将浓缩后的60%低聚半乳糖产品经过喷雾干燥制得高纯度低聚半乳糖粉。其中进风温度为80°C，出风温度控制为100°C。
[0028]实施例2
[0029]水溶解乳糖，加热溶解使乳糖质量浓度控制在60%，用盐酸或氢氧化钠调节糖液PH5.5 ;加入用量为8U/g的β -半乳糖苷酶A和6U/g的β -葡萄糖苷酶B，β -半乳糖苷酶A与β-半乳糖苷酶B的酶活力比例控制在1.33:1 ;于501:条件下保持15min，降温至45°C转化6h。转化后，糖液成分为:低聚半乳糖55.96%，乳糖9.15%，半乳糖7.31 %，葡萄糖 29.15%。
[0030]灭酶:100°C水浴lOmin，冷却至室温。
[0031]耐高渗酿酒酵母制备:取灭酶糖液5g，分为I液、II液，I液取2g，稀释1.5倍为5g (糖浓度约20% )，接入0.05g酵母干粉，32°C条件下发酵4h后，取0.4g直接4g II液中发酵6h后直接转入剩余糖液中发酵26h。发酵后糖液成分为低聚半乳糖70.27%、乳糖17.01%、半乳糖5.05%、葡萄糖0.3%。
[0032]脱色:向发酵后糖液中添加活性炭进行脱色，脱色温度为80°C，活性炭添加量为2.5kg/1干物,脱色时间控制在60min。
[0033]过滤:脱色后糖液经过板框过滤，滤液备用。
[0034]离子交换:将滤液通过树脂进行离子交换降低糖液电导率。滤液固形物控制在20%、温度为42°C。
[0035]浓缩:经过MVR蒸发器蒸发浓缩，浓缩后糖液固形物控制65%。
[0036]喷雾干燥:将MVR浓缩后的65wt%低聚半乳糖产品经过喷雾干燥制得符合新资源食品标准的低聚半乳糖粉。其中进风温度为120°C，出风温度控制为100°C。
[0037]实施例3
[0038]称30g乳糖加入70g水配置成30%的乳糖溶液100g，用盐酸调节糖液pH值在5.0 ;按照乳糖质量加入用量为20.0U/g的β-半乳糖苷酶A和0.4U/g的β-半乳糖苷酶B，β-半乳糖苷酶A与β-半乳糖苷酶B的酶活比例控制在50:1 ;于551:条件下保持15min，然后降温至40°C转化8h，煮沸5min灭酶。取5mL糖液，分为I液、II液，I液取lg，稀释I倍为2g (糖浓度约15% )，接入0.004g酵母干粉，34°C活化4h，然后转接至4g的II液中培养6h后直接转入剩余转化液中，发酵16h,转化与发酵结果见表一。
[0039]表一 β -半乳糖苷酶单独转化与实施例3协同转化效果比较结果
[0040]
【权利要求】
1.一种酶协同制备高纯度低聚半乳糖的方法，其特征是，包括步骤如下: (1)将乳糖加水加热溶解，调节PH值在4.5-7.0 ； (2)向乳糖溶液加入半乳糖苷酶A和β-葡萄糖苷酶B，β-半乳糖苷酶A与β-葡萄糖苷酶B的酶活力控制在I~50:1，先在50~70°C下转化10~30min，然后在35~55 °C条件下保持4~24h ； (3)灭酶活，冷却至室温； (4)耐高渗酿酒酵母的制备:取少量灭酶后糖液，接入安琪耐高温酵母培养； (5)向剩余灭酶后糖液中加入耐高渗酿酒酵母30~40°C条件下反应12~48h； (6)产物脱色、离子交换、浓缩、喷雾干燥得高纯度低聚半乳糖。
2.根据权利要求1所述的一种酶协同制备高纯度低聚半乳糖的方法，其特征是，步骤(I)乳糖质量浓度控制在30%~60%。
3.根据权利要求1所述的一种酶协同制备高纯度低聚半乳糖的方法，其特征是，β_半乳糖苷酶A的加入量与 乳糖溶液的比例为I~20U/g，β -葡萄糖苷酶B的加入量与乳糖溶液的比例为0.2-20U/g。
4.根据权利要求1所述的一种酶协同制备高纯度低聚半乳糖的方法，其特征是，步骤(2)为加β -葡萄糖苷酶B，50~70°C转化10~30min，然后加入β -半乳糖苷酶A于35-55 °C条件下保持4~24h。
5.根据权利要求1所述的一种酶协同制备高纯度低聚半乳糖的方法，其特征是，步骤(4)所述的耐高渗酿酒酵母的具体制备方法为:取少量灭酶后糖液，按照1:2体积比分为两份-1液和II液，将I液稀释I倍，接入稀释后I液质量0.2%~I %的安琪耐高温酵母，32°C培养2~6h后转入II液中，34~37°C培养6~8h。
6.根据权利要求1所述的一种酶协同制备高纯度低聚半乳糖的方法，其特征是，步骤(5)所述耐高渗酿酒酵母的加入量为剩余灭酶后糖液质量的0.1%~10%。
【文档编号】C12R1/865GK103993054SQ201410212066
【公开日】2014年8月20日 申请日期:2014年5月19日 优先权日:2014年5月19日
【发明者】肖林, 夏蕊蕊, 覃树林, 司立萍 申请人:山东龙力生物科技股份有限公司