酶法生產乳果低聚糖的製作方法

2024-01-28 19:42:15

酶法生產乳果低聚糖的製作方法
【專利摘要】本發明涉及一種酶法生產乳果低聚糖，包括以下步驟：將氯酚節桿菌 SK33.001 接入種子培養基中，於30℃下培養 12h ；種子液接種量為1%，發酵培養基中發酵 0.8-2h 生產果聚糖蔗糖酶 ；向質量濃度分別為27%的蔗糖、乳糖溶液中添加果聚糖蔗糖酶及50mg/L Zn2+催化轉化得到含有低聚乳果糖的酶反應液；脫色；濃縮，即得低聚乳果糖糖漿。本發明用於生產乳果低聚糖操作簡單、作用條件溫和、易掌握，產物純度高，生產周期短，大大提高了酶法生產乳果低聚糖的產量，是發酵工藝中的重大的創新，值得推廣。
【專利說明】酶法生產乳果低聚糖
[0001](一)

【技術領域】
本發明涉及乳果糖，具體涉及酶法生產乳果低聚糖。
[0002](二)

【背景技術】
乳果低聚糖是功能性低聚糖中的一種，低甜度，低熱量，難以被人體消化，具有促進雙歧桿菌增殖，抑制致病菌產生、抗齲齒、調整腸道功能、降血脂、降膽固醇、促進礦物質吸收等生理功能。隨著人們生活水平的提高，功能保健食品對人們健康所起的作用越來越受到重視，功能性低聚糖因具有獨特的生理功能而成為重要的功能性食品基料，已引起全世界廣泛的關注。我國自1996年開始低聚糖的生成，2000年總產量越3萬噸，他們替代了或部分替代蔗糖而廣泛應用於乳製品、飲料、糖果等各類食品中。
[0003]酶法合成是工業化生產低聚乳果糖的主要途徑。酶法合成主要有兩種方法:一是利用半乳糖苷轉移酶將乳糖分解產生的β_半乳糖基轉移至蔗糖中葡萄糖的C4羥基上，如β-半乳糖苷酶；二是利用果糖基轉移酶將蔗糖分解產生的果糖基轉移至乳糖還原性末端的Cl輕基上,適合的酶類有果聚糖鹿糖酶(Ievansucrase )和β -呋喃果糖苷酶(β-fructofuransidase)。酶法合成低聚乳果糖的產率低、反應時間長一直是制約酶法合成低聚乳果糖發展的中藥難題。
[0004]2014年10月01，公布的一株產果聚糖蔗糖酶的菌株和用該酶生產低
聚乳果糖的方法中，公開了一種氯酹節桿菌(Arthrobacter chlorophenolicus)SK33.001，已保藏於中國典型培養物保藏中心，保藏編號為CCTCC NO:M 2013387。
[0005]用所述的微生物氯酚節桿菌SK33.001發酵生產果聚糖蔗糖酶的方法，步驟為:
(1)種子培養
種子培養基:牛肉膏I?10g/L，蛋白腖I?5g/L，NaCl I?5g/L，ρΗ7.0，去離子水配製；
種子培養條件:將氯酚節桿菌SK33.001接入種子培養基中，於25?30°C、160?240rpm的振蕩條件下培養12?24h ；
(2)發酵培養
發酵培養基:蔗糖5?50g/L，乳糖5~50g/L，控制蔗糖:乳糖質量比1: 1，酵母膏I?20g/L,蛋白腖I?10g/L,磷酸氫二鉀I?5g/L,硫酸鎂0.1?lg/L, pH 6.5?
7.5,去離子水配製；
發酵條件:種子液接種量為0.01%-1%，在25?30°C、攪拌速度為200?500rpm、空氣流量為5?30m3/(L*h)的條件下在發酵培養基中發酵12?84h生產果聚糖蔗糖酶；
(3)發酵後處理通過離心法除去發酵液中的菌體，得到果聚糖蔗糖酶粗酶液，將果聚糖蔗糖酶粗酶液進一步超濾濃縮，用3倍濃縮液體積的工業酒精沉澱蛋白質，離心和冷凍乾燥得到果聚糖蔗糖酶粗酶粉。其能夠將蔗糖、乳糖轉化為低聚乳果糖，且低聚乳果糖轉化率高達35%以上，但是其轉化率仍需要提高。
[0006](三)


【發明內容】

本發明為了彌補現有技術的不足，提供了一種酶法生產乳果低聚糖，操作方便，過程易於控制，反應時間短，產物純度高，有利於工業化生產。
[0007]本發明是通過如下技術方案實現的:
一種酶法生產乳果低聚糖，其特殊之處在於:包括以下步驟:
(1)種子培養
種子培養基:牛肉膏7g/L，蛋白腖4g/L，NaCl 5g/L，pH7.0，去離子水配製；
種子培養條件:將氯酚節桿菌SK33.001接入種子培養基中，於30°C、160?240rpm,的振蕩條件下培養12h ；
(2)發酵培養
發酵培養基:蔗糖27g/L，乳糖27g/L，控制蔗糖:乳糖質量比1: 1，酵母膏15-17g/L，蛋白腖 2-4g/L，磷酸氫二鉀 5g/L，硫酸鎂 0.5-lg/L，氯化鈣 0.lg/L，Zn2+80mg/L , FeCl30.4g/L ,pH 6.5?7.5,去離子水配製；
發酵條件:種子液接種量為1%，在30°C、攪拌速度為450-500rpm、空氣流量為20m3/(L.h)的條件下在發酵培養基中發酵0.8-2h生產果聚糖蔗糖酶；
(3)發酵後處理
通過離心法除去發酵液中的菌體，得到果聚糖蔗糖酶粗酶液；將果聚糖蔗糖酶粗酶液進一步超濾濃縮，用4倍濃縮液體積的工業酒精沉澱蛋白質，離心和冷凍乾燥得到果聚糖蔗糖酶粗酶粉；
(4)果聚糖蔗糖酶轉化生產低聚乳果糖的酶反應液
向質量濃度分別為27%的蔗糖、乳糖溶液中添加果聚糖蔗糖酶及，50mg/L Zn2+催化轉化，轉化反應條件為:底物總糖質量濃度範圍為54%，酶對底物的用量為200U/g，pH 4.5?8.0，轉化反應溫度為50°C，轉化反應時間0.4-0.6h，得到含有低聚乳果糖的酶反應液；
(5)脫色
在低聚乳果糖的酶反應液中加入重量比12%，孔徑小於30nm的活性炭，在90°C下充分攪拌，震蕩吸附10-20min，然後離心、過濾得到脫色、澄清的脫色液；
(6)濃縮
將脫色液真空蒸發濃縮至固形物含量為96%，即得低聚乳果糖糖漿。
[0008]本發明的有益效果:本發明用於生產乳果低聚糖操作簡單、作用條件溫和、易掌握，產物純度高，生產周期短，大大提高了酶法生產乳果低聚糖的產量，是發酵工藝中的重大的創新，值得推廣。
[0009](四)【具體實施方式】實施例1
(1)種子培養
種子培養基:牛肉膏7g/L，蛋白腖4g/L，NaCl 5g/L，pH7.0，去離子水配製；
種子培養條件:將氯酚節桿菌SK33.001接入種子培養基中，於30°C、160?240rpm,的振蕩條件下培養12h ；
(2)發酵培養
發酵培養基:蔗糖27g/L，乳糖27g/L，控制蔗糖:乳糖質量比1: 1，酵母膏15g/L，蛋白腖 2g/L，磷酸氫二鉀 5g/L，硫酸鎂0.5g/L，氯化鈣 0.lg/L，Zn2+80mg/L ,FeCl3 0.4g/L，pH 6.5?7.5,去離子水配製；
發酵條件:種子液接種量為1%，在30°C、攪拌速度為450-500rpm、空氣流量為20m3/(L.h)的條件下在發酵培養基中發酵Ih生產果聚糖蔗糖酶；
(3)發酵後處理
通過離心法除去發酵液中的菌體，得到果聚糖蔗糖酶粗酶液；將果聚糖蔗糖酶粗酶液進一步超濾濃縮，用4倍濃縮液體積的工業酒精沉澱蛋白質，離心和冷凍乾燥得到果聚糖蔗糖酶粗酶粉；
(4)果聚糖蔗糖酶轉化生產低聚乳果糖的酶反應液
向質量濃度分別為27%的蔗糖、乳糖溶液中添加果聚糖蔗糖酶及，50mg/L Zn2+催化轉化，轉化反應條件為:底物總糖質量濃度範圍為54%，酶對底物的用量為200U/g，pH 4.5?8.0，轉化反應溫度為50°C，轉化反應時間0.4-0.6h，得到含有低聚乳果糖的酶反應液；
(5)脫色
在低聚乳果糖的酶反應液中加入重量比12%，孔徑小於30nm的活性炭，在90°C下充分攪拌，震蕩吸附10-20min，然後離心、過濾得到脫色、澄清的脫色液；
(6)濃縮
將脫色液真空蒸發濃縮至固形物含量為96%，即得低聚乳果糖糖漿。
[0010]實施例2
(1)種子培養
種子培養基:牛肉膏7g/L，蛋白腖4g/L，NaCl 5g/L，pH7.0，去離子水配製；
種子培養條件:將氯酚節桿菌SK33.001接入種子培養基中，於30°C、160?240rpm,的振蕩條件下培養12h ；
(2)發酵培養
發酵培養基:蔗糖27g/L，乳糖27g/L，控制蔗糖:乳糖質量比1: 1，酵母膏17g/L，蛋白腖 4g/L，磷酸氫二鉀 5g/L，硫酸鎂 0.5-lg/L，氯化鈣 0.lg/L，Zn2+80mg/L ,FeCl3 0.4g/L,pH 6.5?7.5,去離子水配製；
發酵條件:種子液接種量為1%，在30°C、攪拌速度為450-500rpm、空氣流量為20m3/(L-h)的條件下在發酵培養基中發酵2h生產果聚糖蔗糖酶；
(3)發酵後處理
通過離心法除去發酵液中的菌體，得到果聚糖蔗糖酶粗酶液；將果聚糖蔗糖酶粗酶液進一步超濾濃縮，用4倍濃縮液體積的工業酒精沉澱蛋白質，離心和冷凍乾燥得到果聚糖蔗糖酶粗酶粉；
(4)果聚糖蔗糖酶轉化生產低聚乳果糖的酶反應液
向質量濃度分別為27%的蔗糖、乳糖溶液中添加果聚糖蔗糖酶及，50mg/L Zn2+催化轉化，轉化反應條件為:底物總糖質量濃度範圍為54%，酶對底物的用量為200U/g，pH 4.5?8.0，轉化反應溫度為50°C，轉化反應時間0.4-0.6h，得到含有低聚乳果糖的酶反應液；
(5)脫色
在低聚乳果糖的酶反應液中加入重量比12%，孔徑小於30nm的活性炭，在90°C下充分攪拌，震蕩吸附10-20min，然後離心、過濾得到脫色、澄清的脫色液； (6)濃縮
將脫色液真空蒸發濃縮至固形物含量為96%，即得低聚乳果糖糖漿。
[0011]實施例3
(1)種子培養
種子培養基:牛肉膏7g/L，蛋白腖4g/L，NaCl 5g/L，pH7.0，去離子水配製；
種子培養條件:將氯酚節桿菌SK33.001接入種子培養基中，於30°C、160?240rpm,的振蕩條件下培養12h ；
(2)發酵培養
發酵培養基:蔗糖27g/L，乳糖27g/L，控制蔗糖:乳糖質量比1: 1，酵母膏16g/L，蛋白腖 3g/L，磷酸氫二鉀 5g/L，硫酸鎂 0.5-lg/L，氯化鈣 0.lg/L, Zn2+80mg/L ,FeCl3 0.4g/L,pH 6.5?7.5,去離子水配製；
發酵條件:種子液接種量為1%，在30°C、攪拌速度為450-500rpm、空氣流量為20m3/(L.h)的條件下在發酵培養基中發酵0.Sh生產果聚糖蔗糖酶；
(3)發酵後處理
通過離心法除去發酵液中的菌體，得到果聚糖蔗糖酶粗酶液；將果聚糖蔗糖酶粗酶液進一步超濾濃縮，用4倍濃縮液體積的工業酒精沉澱蛋白質，離心和冷凍乾燥得到果聚糖蔗糖酶粗酶粉；
(4)果聚糖蔗糖酶轉化生產低聚乳果糖的酶反應液
向質量濃度分別為27%的蔗糖、乳糖溶液中添加果聚糖蔗糖酶及，50mg/L Zn2+催化轉化，轉化反應條件為:底物總糖質量濃度範圍為54%，酶對底物的用量為200U/g，pH 4.5?
8.0，轉化反應溫度為50°C，轉化反應時間0.6h，得到含有低聚乳果糖的酶反應液；
(5)脫色
在低聚乳果糖的酶反應液中加入重量比12%，孔徑小於30nm的活性炭，在90°C下充分攪拌，震蕩吸附10-20min，然後離心、過濾得到脫色、澄清的脫色液；
(6)濃縮
將脫色液真空蒸發濃縮至固形物含量為96%，即得低聚乳果糖糖漿。
【權利要求】
1.一種酶法生產乳果低聚糖，其特徵在於:包括以下步驟: (1)種子培養 種子培養基:牛肉膏7g/L，蛋白腖4g/L，NaCl 5g/L，pH7.0，去離子水配製； 種子培養條件:將氯酚節桿菌SK33.001接入種子培養基中，於30°C、160?240rpm,的振蕩條件下培養12h ； (2)發酵培養 發酵培養基:蔗糖27g/L，乳糖27g/L，控制蔗糖:乳糖質量比1: 1，酵母膏15-17g/L，蛋白腖 2-4g/L，磷酸氫二鉀 5g/L，硫酸鎂 0.5-lg/L，氯化鈣 0.lg/L，Zn2+80mg/L , FeCl30.4g/L ,pH 6.5?7.5,去離子水配製； 發酵條件:種子液接種量為1%，在30°C、攪拌速度為450-500rpm、空氣流量為20m3/(L.h)的條件下在發酵培養基中發酵0.8-2h生產果聚糖蔗糖酶； (3)發酵後處理 通過離心法除去發酵液中的菌體，得到果聚糖蔗糖酶粗酶液；將果聚糖蔗糖酶粗酶液進一步超濾濃縮，用4倍濃縮液體積的工業酒精沉澱蛋白質，離心和冷凍乾燥得到果聚糖蔗糖酶粗酶粉； (4)果聚糖蔗糖酶轉化生產低聚乳果糖的酶反應液 向質量濃度分別為27%的蔗糖、乳糖溶液中添加果聚糖蔗糖酶及，50mg/L Zn2+催化轉化，轉化反應條件為:底物總糖質量濃度範圍為54%，酶對底物的用量為200U/g，pH 4.5?8.0，轉化反應溫度為50°C，轉化反應時間0.4-0.6h，得到含有低聚乳果糖的酶反應液； (5)脫色 在低聚乳果糖的酶反應液中加入重量比12%，孔徑小於30nm的活性炭，在90°C下充分攪拌，震蕩吸附10-20min，然後離心、過濾得到脫色、澄清的脫色液； (6)濃縮 將脫色液真空蒸發濃縮至固形物含量為96%，即得低聚乳果糖糖漿。
【文檔編號】C12R1/06GK104480164SQ201410726466
【公開日】2015年4月1日 申請日期:2014年12月4日 優先權日:2014年12月4日
【發明者】竇寶德, 竇光朋, 張繼紅 申請人:山東百龍創園生物科技有限公司