一種低聚半乳糖的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種低聚半乳糖的制備方法，具體涉及到低聚半乳糖糖化過程中脫鹽方法，屬于糖工業(yè)技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]低聚半乳糖(G0S)是在乳糖分子的半乳糖基一側(cè)連接上1-4個半乳糖基的低聚糖類。嬰幼兒腸道菌群的建立很大程度上依賴母乳中的低聚半乳糖組分。低聚半乳糖不但是腸道內(nèi)雙歧桿菌的增殖因子，還具有改善脂肪代謝、促進(jìn)鈣質(zhì)吸收等作用。目前國內(nèi)外市場上的低聚半乳糖產(chǎn)品基本上都是用生物酶法合成的。
[0003]低聚半乳糖生產(chǎn)過程中首先采用發(fā)酵產(chǎn)酶，之后利用發(fā)酵產(chǎn)的粗酶液與乳糖進(jìn)行酶反應(yīng)。粗酶液中本身含有大量的鹽離子，同時酶反應(yīng)過程中不斷調(diào)節(jié)PH因而增加大量的鹽離子。在低聚半乳糖過程中電導(dǎo)一般能達(dá)到5000uS/cm以上。鹽離子的存在導(dǎo)致電導(dǎo)超高，同時造成產(chǎn)品純度降低和灰分的增加。因此，在后期精制過程中進(jìn)行脫鹽就顯得尤為必要。
[0004]低聚半乳糖生產(chǎn)上脫鹽降低電導(dǎo)一般是采用離子交換樹脂法進(jìn)行脫鹽。一般在糖類產(chǎn)品的生產(chǎn)過程中，離交工序一般進(jìn)料料液的電導(dǎo)在lOOOus/cm以下，而低聚半乳糖生產(chǎn)過程中糖化結(jié)束后電導(dǎo)一般5000u/cm，個別時候10000us/cm以上。因此，對于低聚半乳糖生產(chǎn)而言，采用離子交換樹脂法進(jìn)行脫鹽的缺點是產(chǎn)品損失大，酸堿消耗大、成本高。同時樹脂的再生環(huán)節(jié)會產(chǎn)生大量的廢酸和廢堿液，造成了環(huán)境的污染。
[0005]膜是具有選擇性分離功能的材料。膜的材料可分為高分子材料和無機材料兩大類。高分子材料主要有纖維素類、聚楓類、聚酰胺類、聚烯烴、含氟類等；無機材料主要有陶瓷、金屬、玻璃、分子篩等。依據(jù)其截留分子量的不同(或孔徑)，可將膜分為微濾膜、超濾膜、納濾膜和反滲透膜。
[0006]納濾膜是允許溶劑分子或某些低分子量溶質(zhì)或低價離子透過的一種功能性的半透膜。納濾膜的孔徑在lnm以上，一般l-2nm。截留有機物的分子量大約為150 — 500左右，截留溶解性鹽的能力為2 — 98%之間，對單價陰離子鹽溶液的脫鹽低于高價陰離子鹽溶液。被用于去除地表水的有機物和色度，脫除地下水的硬度，部分去除溶解性鹽，濃縮果汁以及分離藥品中的有用物質(zhì)等。

【發(fā)明內(nèi)容】


【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]
本發(fā)明針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，優(yōu)化了利用納濾膜對低聚半乳糖生產(chǎn)過程中進(jìn)行脫鹽的方法。
[0008]本發(fā)明采用的技術(shù)方案是: 一種低聚半乳糖制備過程中的脫鹽方法，包括以下步驟:
1)發(fā)酵制酶
(1)將保存有環(huán)狀芽孢桿菌的斜面種子，接種于LB固體培養(yǎng)基，30-33°C培養(yǎng)12-24h;
(2)將活化好的斜面種子轉(zhuǎn)接到LB液體培養(yǎng)基中，30-33°C 4_8h振蕩培養(yǎng)后轉(zhuǎn)入LB液體種子培養(yǎng)基中。30_33°C 4-8h振蕩培養(yǎng)，得到種子液；
(3)將種子液轉(zhuǎn)入發(fā)酵液中培養(yǎng)，得到發(fā)酵液。培養(yǎng)條件為:培養(yǎng)溫度30-33°C，培養(yǎng)時間30-50h后得到含有β -半乳糖苷酶的粗酶液。
[0009]2)酶反應(yīng)
將β —半乳糖苷酶轉(zhuǎn)入乳糖溶液酶轉(zhuǎn)化反應(yīng)，反應(yīng)條件為:底物濃度20-55%，溫度30-55°C, ΡΗ 5.0-7.0，加酶量 50_500u/g* 乳糖。
[0010]3)滅酶與脫色
加入料液干重0.1-5%活性炭，將料液溫度升高到70-100°C，保溫10-30分鐘，然后將采用陶瓷膜將活性炭脫除。
[0011]4)納濾脫鹽:采用分子量為150-500道爾頓的納濾膜設(shè)備進(jìn)行過濾脫鹽，收集截留液進(jìn)行下游工序。
[0012]5)離交
納濾脫鹽后的截留液經(jīng)離子交換樹脂降低電導(dǎo)，離交要求為:濃度30%電導(dǎo)O-lOOus/
cm ο
[0013]6)濃縮
真空濃縮，得到糖漿濃度為70-80%的低聚半乳糖；
優(yōu)選的，加酶量50-60u/g*乳糖；
優(yōu)選的，活性炭添加量為料液干重2-3%。
[0014]有益效果
1、本發(fā)明采用方法簡單，無相變及化學(xué)反應(yīng)，安全，可靠性高；
2、本發(fā)明提供的方法在離交前先用納濾過濾的方式進(jìn)行粗脫鹽脫除大部分的鹽離子然后再進(jìn)行離交進(jìn)行精脫鹽。該方法降低了酸堿的損耗，降低了廢酸液和廢堿液的產(chǎn)生，有利于降低對于環(huán)境的破壞。
【具體實施方式】
[0015]為使本發(fā)明更加容易理解，下面進(jìn)一步闡述本發(fā)明的具體實施例，但本發(fā)明所保護(hù)范圍不限于此。以下實施例中的β —半乳糖苷酶為環(huán)狀芽孢桿菌CGMCCN0.8864發(fā)酵制得。
[0016]實施例1
一、發(fā)酵制酶
(1)將保存有環(huán)狀芽孢桿菌的斜面種子，接種于LB固體培養(yǎng)基，30-33°C培養(yǎng)12-24h;
(2)將活化好的斜面種子轉(zhuǎn)接到LB液體培養(yǎng)基中，30-33°C 4_8h振蕩培養(yǎng)后轉(zhuǎn)入LB液體種子培養(yǎng)基中。30_33°C 4-8h振蕩培養(yǎng)，得到種子液；
(3)將種子液轉(zhuǎn)入發(fā)酵液中培養(yǎng)，30-33°C培養(yǎng)時間30-50h，得到發(fā)酵液；
(4)將發(fā)酵液進(jìn)行微濾或者離心脫除菌體，得到液體β—半乳糖苷酶。
[0017]二、酶反應(yīng)
將100克乳糖加水溶解，調(diào)節(jié)到濃度45%，95-100°C保溫20min。按照加酶量50u/g*乳糖加入β —半乳糖苷酶，調(diào)節(jié)ΡΗ5.5-6.0，40°C反應(yīng)100h。
[0018]三、脫色與脫鹽
加入4克活性炭升溫至90°C，保溫30min。陶瓷膜過濾脫除活性炭后采用過濾精度為分子量200Da的納濾膜進(jìn)行過濾，收集截留液。料液經(jīng)離子交換樹脂降低電導(dǎo)，離交要求為:濃度30%電導(dǎo)O-lOOus/cm。將料液濃縮至75%，得到濃度75%，含量大于57%的低聚半乳糖糖漿。
[0019]實施例2
一、發(fā)酵制酶
(1)將保存有環(huán)狀芽孢桿菌的斜面種子，接種于LB固體培養(yǎng)基，30-33°C培養(yǎng)12-24h;
(2)將活化好的斜面種子轉(zhuǎn)接到LB液體培養(yǎng)基中，30-33°C 4_8h振蕩培養(yǎng)后轉(zhuǎn)入LB液體種子培養(yǎng)基中。30_33°C 4-8h振蕩培養(yǎng)，得到種子液；
(3)將種子液轉(zhuǎn)入發(fā)酵液中培養(yǎng)，30-33°C培養(yǎng)時間30-50h，得到發(fā)酵液；
(4)將發(fā)酵液進(jìn)行微濾或者離心脫除菌體，得到液體β—半乳糖苷酶。
[0020]二、酶反應(yīng)
將1噸乳糖加水溶解，調(diào)節(jié)到濃度40%，95-100°C保溫20min。按照加酶量100u/g*乳糖加入β —半乳糖苷酶，調(diào)節(jié)ΡΗ5.5-7.0, 45°C反應(yīng)120h。
[0021]三、脫色與脫鹽
加入40Kg活性炭升溫至70-80°C，保溫30min。陶瓷膜過濾脫除活性炭，料液經(jīng)過濾精度為分子量300道爾頓的納濾膜進(jìn)行過濾，收集截留液經(jīng)離子交換樹脂降低電導(dǎo)，離交要求為:濃度30%電導(dǎo)O-lOOus/cm。使用多效蒸發(fā)器將料液真空濃縮至70%，得到濃度70%，含量大于57%的低聚半乳糖糖漿。
【主權(quán)項】
1.一種低聚半乳糖制備過程中的脫鹽方法，其特征在于，所述方法包括以下步驟:乳糖一溶解一加酶反應(yīng)一滅酶脫色一納濾脫鹽一離交一濃縮一高純度低聚半乳糖糖漿。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述之酶，為具有轉(zhuǎn)糖基作用的β—半乳糖苷酶。3.如權(quán)利要求1所述的生產(chǎn)方法，其特征在于，所述納濾脫鹽步驟中納濾膜的過濾精度為150-500道爾頓。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述之酶，經(jīng)過以下步驟制備:(1)將保存有環(huán)狀芽孢桿菌的斜面種子，接種于LB固體培養(yǎng)基，30-33°C培養(yǎng)12-24h; (2)將活化好的斜面種子轉(zhuǎn)接到LB液體培養(yǎng)基中，30-33°C 4_8h振蕩培養(yǎng)后轉(zhuǎn)入LB液體種子培養(yǎng)基中， 30-33 0C 4-8h振蕩培養(yǎng)，得到種子液； (3)將種子液轉(zhuǎn)入發(fā)酵液中培養(yǎng)，30-33°C培養(yǎng)時間30-50h，得到發(fā)酵液； (4)將發(fā)酵液進(jìn)行微濾或者離心脫除菌體，得到液體β—半乳糖苷酶。5.根據(jù)權(quán)利要求1，所述之酶由環(huán)狀芽孢桿菌CGMCCN0.8864發(fā)酵制酶。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種低含量低聚半乳糖純化的方法，包括以下步驟：乳糖—溶解—加酶反應(yīng)—滅酶脫色—納濾脫鹽—離交—濃縮—高純度低聚半乳糖糖漿。本發(fā)明在離交前首先采用納濾膜過濾的方式先對低聚半乳糖糖漿進(jìn)行粗脫鹽，去除大部分的鹽離子，大幅度降低料液的電導(dǎo)，降低了生產(chǎn)低聚半乳糖過程中酸堿的消耗，降低了廢酸液和廢堿液的產(chǎn)生，有利于降低生產(chǎn)成本和減少環(huán)境。
【IPC分類】C07H3/06, C12R1/07, C07H1/06, C12P19/14, C12N9/38
【公開號】CN105274164
【申請?zhí)枴緾N201510803702
【發(fā)明人】劉宗利, 王乃強, 劉峰, 李克文, 鄭傳寶, 欒慶民, 熊小蘭, 張莉, 應(yīng)漢杰
【申請人】保齡寶生物股份有限公司
【公開日】2016年1月27日
【申請日】2015年11月20日