[发明专利]利用碳水化合物制备纤维二糖和纤维低聚糖的方法

说明书

本发明公开了一种利用碳水化合物制备纤维二糖和纤维低聚糖的方法，该方法是先以碳水化合物为碳源配制培养基，加入葡糖酸醋杆菌发酵制备细菌纤维素，再利用纤维素酶酶解细菌纤维素得到纤维低聚糖，用β­葡聚糖酶酶解细菌纤维素得到纤维二糖,酶解得到的纤维二糖和纤维低聚糖还能进一步利用葡萄糖效应通过发酵降解葡萄糖提高其纯度。本发明首次提出了利用碳水化合物制备纤维二糖和纤维低聚糖，进一步利用葡萄糖效应通过发酵制备高纯度的纤维二糖和纤维低聚糖，该方法绿色环保、高效易行，纤维二糖和纤维低聚糖的得率高、纯度高，得到的产品可以应用于食品、医药、化工、农业和环境工程等领域。

技术领域

本发明属于生物技术领域，特别涉及一种利用碳水化合物制备纤维二糖和纤维低聚糖的方法。

背景技术

碳水化合物（carbohydrate）是由碳、氢和氧三种元素组成，由于它所含的氢氧的比例为二比一，和水一样，故称为碳水化合物。它是为人体提供热能的三种主要的营养素中最廉价的营养素。食物中的碳水化合物分成两类：人可以吸收利用的有效碳水化合物如单糖、双糖、多糖和人不能消化的无效碳水化合物，如纤维素，是人体必须的物质。

细菌纤维素（bacterial cellulose，BC）是一类由微生物发酵合成的直链高分子聚合物。BC在化学成分和基本组成上与植物来源纤维素相同，均由D-吡喃葡萄糖通过β-1,4糖苷键聚合而成，是一种具有优良的生物兼容性和可降解性的天然聚合物。不同于一般植物来源纤维素的结构成分中混有半纤维素、木质素等杂质，BC因构成单一而具有更高的化学纯度，纤维结构也更加规则，具有高结晶度和高强度，其富含孔隙的三维网状结构赋予其高通透性和高持水力。细菌纤维素作为一种性能出众的生物聚合物在众多领域具备应用潜力，其应用范围不仅涵盖食品、造纸、纺织等传统行业，在生物医药、声学器材、光电材料等新兴行业也具有广阔的应用前景。

纤维低聚糖亦称纤维寡糖(Cello-oligosaccharides，COS)，是指由D-吡喃葡萄糖通过β-1,4糖苷键聚合而成。纤维二糖更是纤维低聚糖中重要的组成成分之一。它被广泛应用于食品、饲料、医药等领域，它是一种重要的可溶性膳食纤维，它除了糖类的一般特性外，它不被小肠吸收，促进肠道蠕动，还被双歧杆菌所利用，具有降低血糖、调节肠道的作用。通常人们通过对天然纤维素进行水解，制备纤维低聚糖，由于天然纤维素含有木质素、半纤维素等杂质，水解前对原材料的处理工序很繁杂，同时会导致产率不高等诸多问题。至今，依旧没有一种工序简单且制备得高纯度的纤维二糖和纤维低聚糖的生产工艺。

发明内容

本发明的目的是提供一种利用碳水化合物制备纤维二糖和纤维低聚糖的方法，该方法首次提出了利用碳水化合物制备纤维二糖和纤维低聚糖，并进一步利用葡萄糖效应通过发酵降解葡萄糖制备高纯度的纤维二糖和纤维低聚糖，该方法绿色环保、高效易行，纤维低聚糖和纤维二糖的得率高、纯度高，得到的产品可以应用于食品、医药、化工、农业和环境工程等领域。

先以碳水化合物为碳源配制培养基，加入葡糖酸醋杆菌发酵制备细菌纤维素，再通过酶解细菌纤维素得到纤维二糖和纤维低聚糖，具体步骤如下：

（1）以碳水化合物为碳源配制培养基，将葡糖酸醋杆菌接种到培养基中，在28-30℃的温度下培养2-10d。

（2）培养结束后，将发酵产物取出，除去产物表面培养基及杂质，再浸泡于水或碱溶液中进行沸水浴，去除菌体蛋白及残留的发酵液，然后反复漂洗至产物呈中性，烘干至恒重，得到细菌纤维素干膜。

（3）以柠檬酸缓冲溶液为缓冲体系，细菌纤维素干膜作为底物，加入纤维素酶，置于恒温水浴振荡器中酶解；制得纤维低聚糖。

（4）以柠檬酸缓冲溶液为缓冲体系，细菌纤维素干膜作为底物，加入β葡聚糖酶，置于恒温水浴振荡器中酶解；制得纤维二糖。