[发明专利]利用超声波促进酶制剂高效转化异麦芽酮糖的方法有效
申请号: | 201010560797.2 | 申请日: | 2010-11-26 |
公开(公告)号: | CN102071235A | 公开(公告)日: | 2011-05-25 |
发明(设计)人: | 范志刚 | 申请(专利权)人: | 上海健源碳水化合物有限公司 |
主分类号: | C12P19/12 | 分类号: | C12P19/12 |
代理公司: | 上海欣创专利商标事务所 31217 | 代理人: | 顾大平 |
地址: | 200032 上海市徐*** | 国省代码: | 上海;31 |
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摘要: | |||
搜索关键词: | 利用 超声波 促进 酶制剂 高效 转化 麦芽 方法 | ||
技术领域
本发明涉及一种异麦芽酮糖制备方法,具体涉及利用超声波促进酶制剂高效转化异麦芽酮糖的制备方法。
背景技术
异麦芽酮糖是蔗糖的同分异构体,含1摩尔的结晶水,分子量为360.32,熔点123~124℃,甜度为蔗糖的42%,吸湿性低,耐酸解,具有还原性,不易被细菌利用,不易引起血糖和胰岛素波动等特点,是一种理想的功能甜味剂。由于在体内吸收缓慢,可作为缓释的能量给体力劳动者和脑力劳动者食用。
通常情况下,利用酶制剂对蔗糖进行转化得到异麦芽酮糖。现有的生物酶制剂及生产工艺对蔗糖的转化率可达到99% 以上,但是异麦芽酮糖的获得率只占85% 左右,其余为海藻酮糖等。在此基础上,通过结晶的方式得到的异麦芽酮糖的收率只有55%左右,所得母液难以处理。因此生产成本居高不下,国内两家企业目前都处于停产或半停产状态。为解决异麦芽酮糖的收率问题,一些发明人提出一些了解决方案:中国专利200710190755.2当中,发明人徐虹等提出了利用大黄欧文氏菌制备异麦芽酮糖的方法。该方法中最多能够得到90% 的异麦芽酮糖转化率,仍有10% 的杂糖;中国专利200910114186.2当中,发明人广西投资集团维科特生物技术有限公司提出的利用酒精发酵手段除去杂糖,可使收率最高达到85%。其中杂糖的发酵损失仍然有15% 左右。发酵后,成品糖中的异味难以除去。上述两个专利当中,都提出了利用海藻酸钙固定化细胞的方法。在规模化生产当中,这种细胞固定化方式无法承受长时间的流体冲击,造成海藻酸钙球体软化粘结,细胞脱落。
发明内容
本发明的目的是通过对酶制剂及转化液进行超声波照射来提高异麦芽酮糖转化率进而提高收率。降低生产成本,提高产品的竞争力。
本发明提出的利用超声波促进酶制剂高效转化异麦芽酮糖的方法,其工艺过程如下:
(1)菌体的发酵、培养和收集:将为总量5~20% 的菌种红色精朊杆菌TS101变种以及由下列组成的发酵培养基:蔗糖2~8%、玉米浆1~6%、酵母浸膏0.1~2%、氯化钠0.01~0.5%、磷酸氢二钾0.01~0.1%和余量水,装入发酵罐内,装料量为罐体积的50~80%,控制PH 6.0~7.5,温度25~33℃,通气量为:通气量/发酵罐体积=1:0.5~1:1.0。搅拌速度100~250转/分钟。于6~12小时多次补充浓度为10~60% 的灭菌蔗糖溶液,总补糖量为装料量的5~10%,总发酵时间10~30小时。发酵结束后,通过离心工序回收得到细胞浓浆。离心采用10000~20000转/分钟的离心机分离。整个回收细胞浓浆的过程中,控制温度为15~25℃;
(2)菌体的包埋固定化及转化罐:将步骤(1)所得到的细胞浓浆10mL与10mL质量分数为2~4%的海藻酸钠溶液以及100~1000mg的玻璃纤维粉(50~1000 μm左右)混合,用注射器滴加到200mL 0.2mol/L的CaCl2溶液中,25~30℃下静置固化2小时后,过滤洗涤。将颗粒体移至200mL质量分数为0.1~0.2%的戊二醛溶液中,于33~37℃交联2小时后,过滤洗涤后,得到球状固定化酶。将固定化酶装入转化罐中并固定好,始终保持无污染状态。转化罐中设置有超声波发射器,可发射一定频率及强度的超声波,频率及强度可根据需要调整设定;
(3)蔗糖转化及成品:用浓度30~60% 的蔗糖溶液将转化系统充满,在25~35℃、PH为5~7、超声波照射频率18~150Hz 以及强度1~1000W/cm2的条件下,转化3~30小时,将蔗糖转化为异麦芽酮糖,使异麦芽酮糖转化率达到98% 以上。然后将转化液放出,经脱色、过滤、离子交换,并浓缩至50~75%的浓度,然后进行喷雾造粒或结晶及干燥等常规工序得到成品。如果对浓缩液直接加晶种喷雾造粒,则没有母液产生,全部为成品。如果采用降温式结晶罐结晶,虽有母液产生,但母液仍可循环利用;
(4)转化罐中的固定转化酶可重复使用,加入蔗糖液重复上面的条件,便可继续转化。通常,本发明所述的固定转化酶的使用周期为30~90天。到期后重复步骤(1)和(2),更换新酶。
所述的红色精朊杆菌PROTAMINOBACTOR RUBER 为美国菌种保藏中心提供的代号为ATCC8457的菌种。所述的红色精朊杆菌TS101变种的制备方法:通过蔗糖驯化和诱导使红色精朊杆菌产生高酶活的α—葡萄糖基转移酶。该菌种具有高效稳定、超声波耐受性强、超声波下转化方向性好的特点。
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