[发明专利]一种利用细菌纤维素固定化内切菊粉酶生产低聚果糖的方法

说明书

技术领域

本发明属于低聚果糖合成技术领域，具体涉及一种利用细菌纤维素固定化内切菊粉酶生产低聚果糖的方法。

背景技术

低聚果糖又称蔗果低聚糖，是由1～3个果糖基通过β(2-1)糖苷键与蔗糖中的果糖基结合生成的蔗果三糖、蔗果四糖和蔗果五糖等的混合物；100克干重菊苣中约有60～70克菊粉，菊粉是通过线性的β-2，1-糖苷链连接的果聚糖，其末端为一蔗糖基。故以菊苣粉为原料用菊糖内切酶水解作用，经精制最终可得低聚果糖。

低聚果糖具有良好的保健作用，无毒，适合糖尿病病人使用，可以预防龋齿、调节脂类代谢、促进钙吸收、降低血清胆固醇、抑癌；并可作为双歧杆菌的增殖因子，提高人体的抗病力和免疫力；由于低聚果糖具有水溶性膳食纤维之功能，可作为流变及组织改良剂、水分保持剂等广泛应用于低热量饮料、低脂或非脂涂抹食品、酸乳、冰淇淋、巧克力等食品。

按照我国轻工行业标准将低聚果糖分为普通级低聚果糖(低聚果糖含量为50％左右)和高纯度低聚果糖(低聚果糖含量为90％以上)。普通级低聚果糖中含有50％作用的低聚果糖，还有50％左右的单糖和二糖，主要是果糖、葡萄糖和蔗糖，它们通常对人体无保健作用，而且对糖尿病人及龋齿患者并不适用。另外，普通级低聚果糖比高纯度低聚果糖热之高，对肥胖人群和特定患者群体不利。普通级低聚果糖具有较强吸湿性，不能用真空干燥或喷雾干燥法制成粉剂或颗粒，进一步限制了其应用范围。普通级低聚果糖由于副产物(葡萄糖和蔗糖)的存在而对其生理功效、营养价值以及应用范围等方面打折折扣，因而高纯度低聚果糖的制备越来越受到人们的关注。

细菌纤维素具有较高的机械强度、热稳定性、良好的生物相容性以及无毒性，使其可以广泛应用与固定化酶和固定化细胞技术领域，但是，目前还有利用细菌纤维素为载体固定化内切菊粉酶生产低聚果糖的报道。

发明内容

本发明需要解决的技术问题是，提供一种利用细菌纤维素固定化内切菊粉酶生产低聚果糖的方法。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

一种利用细菌纤维素固定化内切菊粉酶生产低聚果糖的方法，该方法包括如下步骤：

(1)对细菌纤维素膜的表面进行预处理，扩大细菌纤维素膜表面的孔径，得到改性的细菌纤维素膜；

(2)将步骤(1)得到的改性细菌纤维素膜加入内切菊粉酶溶液中，使内切菊粉酶固定在细菌纤维素膜表面；

(3)将细菌纤维素膜从内切菊粉酶溶液中取出，用0.5mol/L的Tris-HCl缓冲液冲洗，得到固定化了内切菊粉酶的细菌纤维素膜；

(4)将步骤(3)得到的固定化了内切菊粉酶的细菌纤维素膜置于菊粉溶液中，利用内切菊粉酶酶解菊粉，得到低聚果糖溶液。

(5)对步骤(4)得到的低聚果糖溶液进行纯化，得到纯度大于90％的低聚果糖。

步骤(1)中，所述的对细菌纤维素膜的表面进行预处理，按如下方法进行：

将细菌纤维素膜按5g/L～10g/L加入吡啶中，搅拌均匀，再加入硫酸，细菌纤维素与硫酸的比例为0.5～2g：100ml，反应，制备得到改性的细菌纤维素膜。

其中，反应的温度为50～120℃，反应时间为1～3h，优选110℃反应1h。

步骤(2)中，所述内切菊粉酶溶液中，其内切菊粉酶的含量为1000～5000U/L。

步骤(2)中，所述的使内切菊粉酶固定在细菌纤维素膜表面，是在0～4℃条件下静置1～24h，使内切菊粉酶吸附在细菌纤维素表面。

步骤(4)中，将固定化了内切菊粉酶的细菌纤维素膜按0.1～2g/L置于菊粉溶液中。

其中，酶解菊粉的反应温度为15～45℃，反应时间为1～36h。

步骤(5)中，所述的纯化，是利用纳滤膜对得到的低聚果糖溶液进行纳滤纯化。

其中，所述的纳滤膜为孔径为0.3～0.6nm的纤维素膜。

其中，利用纤维素膜纯化时的条件为通量150～200L/m³·h、压力0.5～1MPa、pH7.2。

有益效果：

(1)本发明先对细菌纤维素表面进行了改性预处理，使细菌纤维素表面更有利于吸附内切菊粉酶。

(2)本发明利用固定化在细菌纤维素表面的内切菊粉酶处理菊粉溶液，得到的反应液中，低聚果糖的含量高，同时固定化载体的重复利用率也比较高。

(3)本发明得到的低聚果糖纯度高、杂质少，其中低聚果糖的含量大于90％。

具体实施方式