海藻糖生產(chǎn)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ]本發(fā)明是有關(guān)于一種海藻糖生產(chǎn)方法，也是有關(guān)于一種海藻糖生產(chǎn)方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 海藻糖（trehalose，也就是a -D-吡喃葡萄糖基- a -D-吡喃葡萄糖苷）是一 種自然界中存在的非還原雙糖，為由兩個(gè)葡萄糖分子以1，1_糖苷鍵鍵結(jié)而成。雖然海 藻糖有三種變旋異構(gòu)物存在，S卩α，α -1，1-、α，β -1，1-及β，β -1，1-海藻糖，但只有 α，a -1，1-海藻糖的形式廣泛分布于自然界與包括細(xì)菌，酵母菌，蕈類(lèi)，昆蟲(chóng)，無(wú)脊椎動(dòng)物 及植物等多樣生物中。
[0003] 海藻糖（trehalose)可廣泛應(yīng)用在食品加工、醫(yī)藥、生化制品、化妝品產(chǎn)業(yè)中。例 如海藻糖可應(yīng)用在化妝品上，作為保養(yǎng)品的保濕劑成分。在食品加工上，因?yàn)楹Ｔ逄蔷哂刑?度適中、水溶性高、低致齲性、低吸濕性及加工儲(chǔ)存過(guò)程中穩(wěn)定等特性，因此可應(yīng)用在需經(jīng) 加熱處理的食品和飲料、干燥食品、冷凍食品、蜜餞、糖果、飲料、發(fā)酵食品等。
[0004] 早期海藻糖的生產(chǎn)方式是通過(guò)酵母的培養(yǎng)，再直接由酵母萃取，但由于生產(chǎn)成本 過(guò)高，難以廣泛應(yīng)用。后續(xù)工業(yè)大量生產(chǎn)發(fā)展出酶二段法，以低單價(jià)淀粉為原料來(lái)制造海藻 糖。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明實(shí)施例提供一種海藻糖生產(chǎn)方法。該方法包括提供包括麥芽糖的一受質(zhì)。 接著，提供干燥嗜酸菌海藻糖合成酶（Picrophilus torridus trehalose synthase，簡(jiǎn)稱 PTTS)將該受質(zhì)中部分的麥芽糖直接轉(zhuǎn)化為海藻糖。提供葡萄糖淀粉酶將沒(méi)被干燥嗜酸菌 海藻糖合成酶轉(zhuǎn)化的麥芽糖轉(zhuǎn)化為葡萄糖而得到反應(yīng)混合物。還以模擬移動(dòng)床層析法將該 反應(yīng)混合物中的海藻糖與葡萄糖分離開(kāi)來(lái)。而該模擬移動(dòng)床層析法包含：（i)提供包含至 少三區(qū)段的模擬移動(dòng)床，其由一移動(dòng)相及一固定相所組成，其中該移動(dòng)相包括沖滌液，該固 定相顆粒內(nèi)部具有孔隙，該三區(qū)段依序?yàn)榈谝?、第二及第三區(qū)段，分別具有第一、第二與第 三相對(duì)流速比值ml、m2及m3,該移動(dòng)相在該模擬移動(dòng)床中朝同一方向流經(jīng)該三區(qū)段之間， 該固定相相對(duì)于該移動(dòng)相朝反方向模擬移動(dòng)；（ii)將該反應(yīng)混合物注入該模擬移動(dòng)床的 第二與第三區(qū)段之間，該反應(yīng)混合物中的葡萄糖與海藻糖分別具有第一滯留常數(shù)與第二滯 留常數(shù)，該第一滯留常數(shù)大于該第二滯留常數(shù)，該固定相的孔隙會(huì)導(dǎo)致海藻糖與葡萄糖依 不同速度移動(dòng)；（iii)該第一區(qū)段的該第一相對(duì)流速比值ml應(yīng)大于該第一滯留常數(shù)，以完 全再生固定相；以及（iv)該第二及第三區(qū)段的該第二及第三相對(duì)流速比值m2及m3應(yīng)介于 該第一滯留常數(shù)及該第二滯留常數(shù)之間，使葡萄糖移動(dòng)至該第二區(qū)段，海藻糖移動(dòng)至該第 三區(qū)段，以分離葡萄糖與海藻糖。
[0006] 依照本發(fā)明實(shí)施例，該第一、第二及第三區(qū)段各包含兩根管柱、三根管柱與三根管 柱，每根管柱內(nèi)填充顆粒內(nèi)部具有該孔隙的該固定相。
[0007] 依照本發(fā)明實(shí)施例，當(dāng)該第二區(qū)段的該第二相對(duì)流速比值m2為X軸而該第三區(qū)段 的該第三相對(duì)流速比值m3為Y軸，依據(jù)三角理論，該第二相對(duì)流速比值m2及該第三相對(duì)流 速比值m3應(yīng)落于由該第一滯留常數(shù)與該第二滯留常數(shù)所圈圍的斜線區(qū)塊中。
[0008] 依照本發(fā)明實(shí)施例，當(dāng)該反應(yīng)混合物注入該模擬移動(dòng)床后，該移動(dòng)相帶動(dòng)該反應(yīng) 混合物在該些管柱的孔隙中移動(dòng)，由于該第一滯留常數(shù)大于該第二滯留常數(shù)，因此，葡萄糖 在該模擬移動(dòng)床的移動(dòng)速度小于海藻糖在該模擬移動(dòng)床的移動(dòng)速度，葡萄糖流出該些管柱 所需的時(shí)間大于海藻糖所需的時(shí)間，使葡萄糖移動(dòng)至該第一與第二區(qū)段，海藻糖移動(dòng)至第 三區(qū)段，以分離葡萄糖與海藻糖；再由于第一區(qū)段的相對(duì)流速ml大于第一滯留常數(shù)，所以 葡萄糖在第一區(qū)段的流動(dòng)方向與流動(dòng)相相同，同時(shí)也可使固定相完全再生。
[0009] 依照本發(fā)明實(shí)施例，該第一滯留常數(shù)為0. 135,該第二滯留常數(shù)為0.015,而該固 定相顆粒內(nèi)部的該孔隙度為〇. 40。
[0010] 依照本發(fā)明實(shí)施例，以該受質(zhì)中的麥芽糖重量為100重量％，干燥嗜酸菌海藻糖 合成酶將麥芽糖轉(zhuǎn)化成約67重量％的海藻糖，而葡萄糖淀粉酶將剩下的麥芽糖轉(zhuǎn)化成約 33重量％的葡萄糖，使該受質(zhì)中的麥芽糖轉(zhuǎn)化成包括海藻糖與葡萄糖的該反應(yīng)混合物。
[0011] 依照本發(fā)明實(shí)施例，所分離的海藻糖的純度大于或等于98重量％。
[0012] 依照本發(fā)明實(shí)施例，該模擬移動(dòng)床還包括第四區(qū)段連接于該第三區(qū)段后以回收循 環(huán)沖滌液。所分離的海藻糖的純度大于或等于99重量％。
[0013] 依照本發(fā)明實(shí)施例，該模擬移動(dòng)床還包括預(yù)處理區(qū)段來(lái)去除雜質(zhì)。
[0014] 為讓本發(fā)明能更明顯易懂，下文特舉實(shí)施例，并配合附圖作詳細(xì)說(shuō)明如下。
【附圖說(shuō)明】
[0015] 圖1為本發(fā)明一實(shí)施例的海藻糖生產(chǎn)方法的流程示意圖；
[0016] 圖2示出海藻糖、麥芽糖與葡萄糖的貫穿曲線示意圖；
[0017] 圖3示出模擬移動(dòng)床層析法依照三角形理論中可分離溶質(zhì)的操作條件坐標(biāo)圖；
[0018] 圖4示出三區(qū)段的柱模擬移動(dòng)床層析的管柱配置示意圖；
[0019] 圖5示出實(shí)施例條件下并調(diào)整死角體積后三角形理論中可分離海藻糖與葡萄糖 的操作條件坐標(biāo)圖；
[0020] 圖6示出四區(qū)段的柱模擬移動(dòng)床層析的管柱配置示意圖；
[0021] 圖7示出實(shí)驗(yàn)純度數(shù)據(jù)與電腦模擬數(shù)據(jù)的比較示意圖；
[0022] 圖8示出原位清潔-模擬移動(dòng)床（CIP-SMB)層析的管柱配置示意圖；
[0023] 圖9示出應(yīng)用原位清潔-模擬移動(dòng)床層析法分離三種成分的概念示意圖；
[0024] 圖10示出原位清潔-模擬移動(dòng)床層析法依照三角形理論的可分離的操作條件坐 標(biāo)圖。
【具體實(shí)施方式】
[0025] 本發(fā)明的生產(chǎn)海藻糖的方式包括使用嗜熱性干燥嗜酸菌海藻糖合成酶 (Picrophilustorridustrehalosesynthase，簡(jiǎn)稱PTTS)，PTTS為一耐熱型海藻糖合成 酶，能針對(duì)麥芽糖進(jìn)行酶反應(yīng)而轉(zhuǎn)化生成海藻糖，該酶轉(zhuǎn)化率可高達(dá)約67 %，而其酶反應(yīng)后 仍殘留大約33%未反應(yīng)的麥芽糖以及非常微量的葡萄糖。
[0026]前述酶反應(yīng)后，仍須將生成的海藻糖進(jìn)一步純化，其純化過(guò)程中主要是要將海藻 糖與麥芽糖分離開(kāi)來(lái)。但是因海藻糖與麥芽糖同屬于雙糖，并不容易利用離子排拒層析法(ion exclusion chromatography)來(lái)進(jìn)行分離，故分離純化效果不佳。
[0027] 因應(yīng)于此，本發(fā)明的生產(chǎn)海藻糖的方式則還包括利用葡萄糖淀粉酶 (glucoamylase)繼續(xù)將前述酶反應(yīng)殘留的麥芽糖降解為葡萄糖，則其進(jìn)一步純化海藻糖過(guò) 程中所需要的分離目標(biāo)為海藻糖相對(duì)于葡萄糖，其屬于單糖與雙糖的分離，容易利用離子 交換樹(shù)脂以離子排拒層析法將其兩者分離開(kāi)來(lái)。
[0028] 本發(fā)明的生產(chǎn)海藻糖的方式主要利用特定的耐熱型海藻糖合成酶，將麥芽糖轉(zhuǎn)換 成海藻糖后，以葡萄糖淀粉酶將未反應(yīng)麥芽糖進(jìn)一步轉(zhuǎn)換成葡萄糖，再以連續(xù)式離子交換 樹(shù)脂法，將葡萄糖與海藻糖分離。
[0029] 此外，本發(fā)明的生產(chǎn)海藻糖的方式還包括使用離子交換樹(shù)脂層析法，特別是模擬 移動(dòng)床層析法（simulatedmovingbedchromatography,簡(jiǎn)稱SMBC)來(lái)進(jìn)行海藻糖與葡萄 糖的分離。
[0030] 以下列舉實(shí)施例以說(shuō)明本發(fā)明生產(chǎn)方法的細(xì)節(jié)或條件，并非用以限制本發(fā)明保護(hù) 范圍。所示附圖為示意圖僅為說(shuō)明方便而繪制，并非代表限制其實(shí)際的方法、條件或裝置 等。
[0031] 實(shí)施例1 :兩階段酶轉(zhuǎn)化
[0032] 本發(fā)明的生產(chǎn)海藻糖的方式采用兩階段酶轉(zhuǎn)化方式