[发明专利]同时制备β-淀粉酶和大豆低聚糖的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种同时制备β-淀粉酶和高纯度大豆低聚糖的方法，属于大豆蛋白废水的综合应用领域。

背景技术

β-淀粉酶是一种外切型淀粉酶，作用于淀粉时，从淀粉分子非还原端切断生成麦芽糖，β-淀粉酶广泛存在于大麦、小麦、薯类和豆类等植物中，还有不少微生物能产生β-淀粉酶。β-淀粉酶在食品工业中主要用来生产麦芽糖浆，大豆β-淀粉酶相对大麦和薯类来源的β-淀粉酶具有耐酸性强、耐高温和稳定性好等特点，在麦芽糖浆生产过程中利用其耐酸性能及耐温性能，适当降低糖化时的pH，提高糖化温度能有效地防止杂菌污染，降低生产成本，提高麦芽糖的生产能力。

大豆低聚糖除含有功能组分水苏糖和棉籽糖外，还含有蔗糖、葡萄糖和果糖等非功能组分，大豆低聚糖中蔗糖、葡萄糖和果糖等非功能组分含量越低，说明其质量越好。大豆低聚糖具有调节肠道菌群平衡、润肠通便、预防癌症、调节脂肪代谢、降低血压、保护肝脏、提高人体免疫力等作用，在食品中有广泛的应用。

大豆蛋白废水中含有大量可溶性物质，如蛋白质、糖类、色素以及各种离子，其中蛋白质除了大豆蛋白外，还有部分淀粉酶和蛋白酶类等，糖类中含有水苏糖、棉籽糖、蔗糖、葡萄糖和果糖等，电导大约在5000us/cm左右，另外，还有少部分异黄酮、卵磷脂和皂甙等。这些可溶性物质是大豆深加工企业废水的主要污染源，由于其BOD和COD很高，处理起来不但成本高，而且效果较差，并且造成双重的浪费。

中国专利201310177110.0提到利用大豆蛋白废水生产β-淀粉酶的方法，但是没有将其中的低聚糖进行有效的提取，大豆蛋白废水综合利用率低，并且该专利没有将大豆蛋白废水中大分子量的蛋白质与β-淀粉酶进行分离，因此得到的β-淀粉酶酶活低。

中国专利CN100439382C和CN101538291B均公开了高纯度大豆低聚糖的纯化方法，但是前者处理方法是间歇式操作，固定相和流动相用量大，分离产物浓度低，分离成本高，不适合工业化生产；后者采用模拟移动床提纯大豆低聚糖，但是由于原料大豆低聚糖中不但含有功能组分水苏糖和棉籽糖，还含有非功能组分蔗糖、葡萄糖和果糖，并且非功能组分种类较多，采用模拟移动床进行色谱分离时，同时将多种非功能组分与多种功能组分很好的分离难度较大，因此大豆低聚糖纯度虽然较之前有了较大的提高，但是仍然不能满足消费者对大豆低聚糖产品质量的需求。

发明内容

针对上述现有技术，针对大豆蛋白废水处理以及β-淀粉酶和大豆低聚糖生产现有技术存在的不足，本发明采用大豆蛋白废水为原料生产高附加值的β-淀粉酶和大豆低聚糖，并提出了复合沉淀及两级膜超滤生产β-淀粉酶技术，以及发酵法协同模拟移动床提纯大豆低聚糖技术。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种同时制备β-淀粉酶和高纯度大豆低聚糖的方法，包括以下步骤：

（1）调节大豆蛋白废水pH值至3.0～5.0（优选pH值为4.0），然后加入助滤剂和复合沉淀剂，静置沉淀20～30min后过滤，得到滤饼和滤液；

（2）将步骤（1）中得到的滤饼加入到5～10℃的除盐水（采用低温除盐水的目的是防止滤饼在磨碎过程中产生热量造成β-淀粉酶的失活）中并磨碎分散，然后调pH至6.0～8.0，溶解后再加入钙盐将溶出的复合沉淀剂进行沉淀，然后过滤，得到滤渣和滤液；

（3）步骤（2）中得到的滤液采用截留分子量为80000～90000Da的一级超滤膜处理，从而将包括脂肪氧合酶在内的大分子量的蛋白质去除，得到透过液；

（4）步骤（3）中得到的透过液采用截留分子量为10000～30000Da的二级超滤膜处理，去除小分子量的蛋白质和其它杂质，得到主要成分为β-淀粉酶的浓缩液，然后向浓缩液中加入稳定剂和防腐剂，制得β-淀粉酶产品；

（5）步骤（1）中得到的滤液采用电渗析法降电导，然后进行反渗透浓缩，得浓缩液；

（6）将步骤（5）中得到的浓缩液pH值调至4.0～6.0，灭菌后接入酵母菌进行发酵，以去除其中的葡萄糖和蔗糖（采用能发酵蔗糖和葡萄糖而不能发酵水苏糖和棉籽糖的酵母将其中的蔗糖和葡萄糖去除，减少非功能组分的种类，提高后续模拟移动床色谱提纯的分离效果），发酵完成后离心，并将离心液采用截留分子量为3000～5000Da的超滤膜进行超滤，继续去除菌体、蛋白以及其它杂质，得透过液；

（7）将步骤（6）中得到的透过液蒸发浓缩至固形物质量浓度为40～55%，然后采用模拟移动床进行色谱分离，得到大豆低聚糖组分和果糖组分，分别蒸发浓缩后，得到纯度90%以上的大豆低聚糖产品和果糖产品。