[发明专利]生物酶制剂的保藏方法

说明书

技术领域

本发明涉及的是一种生物工程技术领域的方法，具体是一种生物酶制剂的保藏方法。

背景技术

β-半乳糖苷酶(β-galactosidase，EC3.2.1.23)，学名β-半乳糖苷半乳糖水解酶，是一种白色粉末，无味无嗅，溶解后是一种浅棕色液体。β-半乳糖苷酶在特定条件水解半乳糖苷键，能够将乳糖水解成容易被小肠吸收的葡萄糖和半乳糖。同时β-半乳糖苷酶还具有转半乳糖苷的作用，将半乳糖转移到乳糖的半乳糖基上生成的一类含有2～5个单糖分子的低聚半乳糖，分子式为(Gal)n-Glu，n＝2～4。β-半乳糖苷酶水解乳糖和转糖苷作用如图1所示。

由于β-半乳糖苷酶具有转半乳糖苷的作用，在分解乳糖同时可以通过调控反应，生成各种低聚半乳糖。近年来很多研究表明低聚半乳糖具有许多独特的生理功能，例如：1)促使双歧杆菌的增殖，从而抑制有害细菌；2)减少有毒发酵产物及有害细菌酶的产生、抑制病原菌和腹泻，摄入低聚半乳糖，可有效地减少有毒发酵产物及有害细菌酶的产生。3)防止便秘；4)增强免疫力、抗肿瘤；5)保护肝功能；6)合成维生素、促进钙的消化吸收；7)低能量、不会引起龋齿。因此，低聚半乳糖作为一种食物配料可广泛应用于乳制品、乳酸菌饮料、双歧杆菌酸奶、谷物食品和保健食品中，尤其是应用于婴幼儿和老年人的食品中。迄今为止，功能性低聚半乳糖及其产品都是采用β-半乳糖苷酶作为外源乳糖酶对乳糖进行水解以及更进一步的催化反应而得到相关产品。

在这样的背景下，近年来使用β-半乳糖苷酶生产乳糖分解牛奶和功能性低聚半乳糖产品成为一个新的研究热点。那么有关β-半乳糖苷酶的来源和应用成为这方面的研究的基础和关键性工作。β-半乳糖苷酶存在于植物(杏、桃、苹果等)，细菌(大肠杆菌、乳酸菌等)，真菌(米曲霉、黑曲霉、脆壁酵母、乳酸酵母、热带假丝酵母等)，放线菌以及哺乳动物(尤其是婴儿)的肠道中。目前只有来源于微生物的β-半乳糖苷酶有工业应用价值：利用微生物发酵法获取β-半乳糖苷酶，酶源丰富，安全性有保证，生产周期短，可实现规模化工业生产，且不受季节、地理位置等因素的影响。与其他来源相比，微生物来源的β-半乳糖苷酶成本较低，活力4000-6000U/g，售价约为30-60元/克。

β-半乳糖苷酶的有限来源和价格就决定了一次性使用液体或者固体的酶势必大大增加生产成本。因此进过许多科学家的努力，现在固定化β-半乳糖苷酶已经产业化生产和销售。世界各大酶制剂公司和食品配料公司，例如丹麦的DANISCO公司、HANSEN公司、荷兰Quest公司和日本的住友化工都有供应。根据很多人的研究结果，由于酶的来源不同，其生物化学反应条件、分解乳糖能力和生成低聚半乳糖的种类也不同，生成数量随时间变化。

理论上讲使用固定化β-半乳糖苷酶生产乳糖分解牛奶和低聚半乳糖产品时，固定化酶是可以反复长时间连续性使用，降低生产成本。但是由于微生物来源的β-半乳糖苷酶的最适反应温度(30-40℃)几乎都是其来源微生物的最适生长温度。生产者为加快反应速度，提高生产效率，一般都将酶触反应温度定在最适反应温度范围内。加上反应底物乳糖溶液、乳清和牛奶都是富含微生物生长的所需要的各种营养物质，例如蛋白质、碳水化合物和水等，而整个反应体系不可能做到无菌操作。因此，在酶触的反应过程中分解乳糖，生成低聚半乳糖同时，不可避免地有微生物增殖，破坏反应体系，使酶的活力降低，一定时间后使酶失去活性，反应停止。另外，在酶触的反应过程中底物中的蛋白质、微量脂肪、各种杂质、盐类及其离子，都有可能附着在固定化酶表面，或者进入固定化酶微观体系内，阻碍或者影响酶触的反应。

由于以上原因，固定化β-半乳糖苷酶在使用一段时间后，必须进行有效的清洗消毒处理，恢复其活力，才能实现反复长时间使用，保持生产的连续性，降低生产成本。如果不连续使用情况下，要寻找一种有效的保存方法，避免微生物污染，保持其活力。

然而迄今为止，专一用于生物酶制剂在使用后的清洗消毒、活力恢复和保存的方法未见报道。通常参考食品工业常用的清洗消毒方法，主要有热水清洗消毒、无机酸碱法、高压灭菌法和紫外线杀菌法等。但是由于固定化β-半乳糖苷酶是一种具有生物活性的酶制剂，食品工业常用的热水、氢氧化钠和硝酸、高压和紫外线杀菌法在杀灭微生物的同时，也很容易使β-半乳糖苷酶变性而失去活性。因此，采用相对温和的复合有机酸碱法对固定化酶进行清洗消毒处理，配合使用有机杀菌剂在中性条件下保存是一个最好的选择。