[发明专利]一种耐高温酶法合成菊粉的方法

说明书

技术领域

本发明涉及菊粉的合成方法，尤其是一种耐高温酶法合成菊粉的方法。

背景技术

菊粉(inulin)是由果糖经以β-2,1-糖苷键相连而成的直链多糖，在其还原端接一个葡萄糖基，聚合度为2-60，分子量在3500-5500之间。菊粉是目前发现的可溶性的膳食纤维之一，是体内双歧杆菌及乳酸菌的增强因子。其热值低（1.5kcal/g），且溶解性极好，温度越高，溶解性越好，10℃时水中的溶解度为60g/L，70℃时水中的溶解度为240g/L，90℃时水中的溶解度为330g/L。研究表明，其可以提高钙、铁、锌等矿物质的吸收率；可调节血液中的胆固醇，降低血压及血糖，糖尿病人可食用；有较好的持水性能，可改善食品的组织结构，使结构紧密；可改善食品的味觉及口感，并具有持久性。因此，菊粉具有重要的健康、药用开发价值。

菊粉的传统生产工艺是植物提取法，主要是从菊苣、菊芋中提取。植物提取法生产菊粉受气候、种植、收获、储存等诸多条件影响，会造成品质的不稳定及价格波动。通过微生物途径制备菊粉则可以解决上述植物提取菊粉所存在的问题。

微生物途径制备菊粉，是指通过微生物发酵生成菊粉合成酶，然后通过菊粉合成酶利用蔗糖合成菊粉。酶法合成菊粉可以避免传统植物提取法生产菊粉的种种弊端，还可以通过控制酶合成条件生产出不同DP值的菊粉。目前，制约酶法合成生产菊粉的主要因素为，菊粉合成酶酶活较低且耐高温性差，致使菊粉合成率较低，生产成本过高。筛选高产耐高温菊粉合成酶系的菌株，并优化发酵、合成、提取精制过程，是解决上述问题的关键所在。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种耐高温酶法合成菊粉的方法，其具有工艺科学合理，菊粉合成效率高的优点。

本发明解决其技术问题是采取以下技术方案实现的：

一种耐高温酶法合成菊粉的方法，其特征在于：利用出芽胞杆菌为发酵菌种生产耐高温菊粉合成酶，然后再利用耐高温菊粉合成酶根据需要生产不同DP值菊粉，该方法的步骤为：

⑴、培养出芽胞杆菌生产耐高温菊粉合成酶：发酵原料经高温灭菌后打入种子罐及发酵罐中，出芽胞杆菌TKB28菌株经过摇瓶、种子罐的二级接种后，按5%接种量接入发酵罐中，通入无菌空气搅拌条件下，37℃恒温发酵16小时左右，然后通过离心将菌体和发酵液分离，通过分子量20000的超滤膜浓缩菊粉合成酶溶液，测定所得菊粉合成酶浓缩液的酶活；

⑵、合成菊糖反应：在底物浓度为20%的蔗糖溶液、温度为70℃条件下，按1-1.5U/mL的加入量加入高温菊粉合成酶，初期pH值5.5，保温8小时后当蔗糖浓度小于5%时，调节pH为7.0，同时通过流加蔗糖使蔗糖浓度维持在5-10%，12小时后停止流加；当反应进行4小时后溶液中主要为DP值9－12的菊糖和葡萄糖及少量蔗糖，当12小时后反应结束，溶液中主要为DP值21－25的菊糖和葡萄糖；

⑶、除杂与制粉：反应结束后的溶液通过微滤、离子交换树脂除去料液中的少量不溶物、灰分、和色素，然后通过纳滤膜去除葡萄糖及少量蔗糖，使菊粉的纯度在95%以上，最后通过喷雾干燥制得高纯度菊粉。

而且，步骤⑵合成菊糖反应进行4小时后结束反应，将所得反应溶液进行步骤⑶除杂与制粉，得到DP值9－12、纯度在95%以上的菊粉。

而且，步骤⑵合成菊糖反应进行12小时后结束反应，将所得反应溶液进行步骤⑶除杂与制粉，得到DP值21－25、纯度在95%以上的菊粉。

而且，所述的发酵原料包括：

蔗糖     10~20重量份；

蛋白胨   0.5~5重量份；

无机盐   0.2~2重量份。

本发明的优点和积极效果是：

1、本发明提出了最适的发酵条件，使出芽胞杆菌TKB28菌株所产的菊粉合成酶酶活有明显的提高，发酵时间也相应缩短；提出采用最适的分段调控pH值、流加控制底物浓度、控制合成时间可获得不同DP值的菊粉；在除杂过程中采用了微滤、离子交换、纳滤等工艺使菊粉产品不但色泽低、杂质少而且纯度高，不但简化生产工艺而且提高了得率，减少了原料和能源的消耗。

2、本发明采用耐高温菊粉合成酶法生产菊粉，在70℃的相对高温下进行酶促反应，克服了常温下菊粉溶解度较低，大大提高了生产过程中反应溶液中菊粉的浓度，提高了设备使用率，降低了单位成本。