[发明专利]制备果胶寡糖的生物反应器和方法及其天然食品防腐剂

说明书

一种制备果胶寡糖的生物反应器和方法及其天然食品防腐剂，属于天然食品防腐剂的开发与应用领域。制备果胶寡糖的生物反应器的底物槽顶部设置有传动器，在传动器下端连接有载酶器，在底物槽外周设置有控温系统；载酶器填充分级孔炭微球载体固定果胶酶；将果胶水溶液调节pH值为3‑5后，置于底物槽中，在30‑50℃，转速为120‑160rpm，分解反应30min‑24h，得到果胶分解物，纯化后，得到分子量为200‑3000道尔顿，平均聚合度为2‑15的果胶寡糖。以果胶寡糖为基础原料制备寡糖基天然食品防腐剂，其绿色安全、抗菌谱适性好。采用的生物反应器生产果胶寡糖，具有便捷高效、成本低、易于实现、环保、产率高的优点。

技术领域

本发明具体涉及了制备果胶寡糖的生物反应器和方法及其天然食品防腐剂，属于天然食品防腐剂的开发与应用技术领域。

背景技术

目前市面上的食品防腐剂仍以化学合成物为主，近年来化学防腐剂危害人体健康的事件屡有发生，基于消费者对自我健康管理意识的提高及对合成食品添加剂的抵制，天然食品添加剂进入人们的视野，但目前天然食品防腐剂存在抗菌性弱，抗菌谱窄，存在使用性低的缺点。因此既对人体有益，又具有防腐能力的高效天然食品防腐剂的开发已成为目前国内外食品添加剂领域亟需解决的问题。

果胶是植物中一种复杂的酸性分支多糖，降解后可以得到低粘度的果胶寡糖。近年来，酶解法已成为生产果胶寡糖的主要方法，但果胶酶易受酶解条件的影响且难以重复利用，此外对于产物的分离纯化也有一定的影响。这些不足导致果胶寡糖产业化开发难以迅速发展，因此如何提高果胶酶的活性、稳定性以及重复使用率，是当前酶解工艺制备寡糖急需突破的问题之一。为了克服游离酶易失活、稳定性差、难重复使用等缺点，固定酶化酶技术应运而生。但固定化酶技术能否真正地应用到工业化生产过程中，很大程度取决于酶的生物反应器。目前生产果胶寡糖的生物反应器主要有间歇式搅拌式反应器、填充床式反应器、流化床式反应器及膜反应器等。间歇式搅拌式反应器存在载体易被搅拌桨叶剪切力破坏、固定化酶在回收过程易损失等问题；填充床反应器存在床内易堵塞、温度和pH难控制、底物产生轴向扩散抑制、清洗更换麻烦等缺点；流化床反应器克服了填充床温度和pH值难控制、易堵塞等缺点，但要生产过程中要保持一定的流速，成本大，工业上难放大等问题；膜生物反应器也是应用比较多的酶反应器，可消除产物对酶反应的抑制，但易出现“渗漏”现象和膜的淤塞现象；针对上述问题，设计一种轴式-仿膜式生物生物反应器生产抗菌性寡糖并开发天然防腐剂，对于推动产业化生产天然食品防腐剂具有重要意义。因此，研发一种生物反应器生产抗菌性果胶寡糖、寡糖基天然食品防腐剂，对于推动产业化生产天然食品防腐剂具有重要意义。

发明内容

本发明目的在于提供了一种制备果胶寡糖的生物反应器和方法及其天然食品防腐剂，制备果胶寡糖的生物反应器为制备抗菌性果胶寡糖的轴式仿膜式生物反应器，并提供了基于轴式仿膜式生物反应器制备抗菌性果胶寡糖的方法，并以制备的抗菌性果胶寡糖为基础制备寡糖基天然食品防腐剂，该方法采用轴式仿膜式生物反应器生成抗菌性果胶寡糖，具有便捷高效、成本低、易于实现、环保、产率高的优点，制备的抗菌性果胶寡糖的平均聚合度具有稳定均一等特点，其不同于普通酶反应或现有的生物反应器，并不会随着反应时间的延长或使用次数的增多，出现抗菌性果胶寡糖的平均聚合度波动的情况，能够连续、大量、稳定的生成目标产品。以抗菌性果胶寡糖为基础原料制备寡糖基天然食品防腐剂绿色安全、抗菌谱适性好。

本发明的一种制备果胶寡糖的生物反应器，包括底物槽、载酶器、传动器和控温系统；

在底物槽顶部设置有传动器，在传动器下端连接有载酶器，在底物槽外周设置有控温系统；

所述的载酶器填充分级孔炭微球载体固定果胶酶，所述的分级孔炭微球载体固定果胶酶根据其宏观尺寸采用颗粒级配方式填装，其中，宏观尺寸为1～5cm的分级孔炭微球载体固定果胶酶：宏观尺寸为0.5～8mm的分级孔炭微球载体固定果胶酶＝(5-3):(2-7)。