[发明专利]一种β-半乳糖苷酶制备高纯度低聚半乳糖的方法

说明书

本发明涉及一种β‑半乳糖苷酶制备高纯度低聚半乳糖的方法。该方法步骤包括：(1)游离β半乳糖苷酶通过转糖苷反应催化乳糖制备GOS；(2)乳酸克鲁维酵母全细胞发酵制备；(3)乳酸克鲁维酵母全细胞纯化获得高纯度低聚半乳糖。在GOS合成反应2h后，得到GOS收率为22.78％，乳酸克鲁维酵母全细胞处理15h后GOS纯度超过90％。该工艺为高纯度低聚糖的生产提供了一种简单、高效、廉价的方法。本发明生产GOS纯度高，生产工艺成本低，效率高，且绿色环保，有望得到广泛应用。

技术领域

本发明涉及一种β-半乳糖苷酶制备高纯度低聚半乳糖的方法，属于食品生物技术领域。

背景技术

随着中国经济社会快速发展，老龄化进程逐步加快，社会对发展保健食品、功能性食品的呼声也越来越高。低聚半乳糖(galacto-oligosaccharides，简称GOS)，作为一种新型的功能性食品，在我国具有广阔的市场前景。因此，开发一种低成本、高效率、环境友好的、适合规模化生产的高纯度GOS绿色生产工艺，对我国GOS的工业化生产具有重要意义。

GOS具有热值低、保湿性强的特点，在pH为酸性及中性的条件下具有较高的热稳定性。作为一种低能量的碳水化合物，可以作为糖尿病人以及肥胖人群的食品甜味剂。同时能够促进双歧杆菌增殖，抑制有害菌，调节肠道菌落平衡，改善矿物质吸收，改善脂质代谢，提高免疫力等。

目前GOS主要生产方法包括天然原料提取，天然多糖的水解，化学合成法，直接发酵合成法和酶法合成等一系列方法。其中酶法合成由于反应条件温和，操作简单，效率高，被广泛认为是有效且可规模化生产的方法，并且也是目前工业上生产GOS的主要方法。当前，制约GOS产品应用的主要问题是酶法生产的GOS产品纯度不高，利用β-半乳糖苷酶合成GOS的制备过程中，乳糖的水解反应和转糖苷反应同时进行，使得反应合成的GOS初级产物中含有葡萄糖、半乳糖以及未反应的乳糖等副产物，对乳糖不耐受症人群和糖尿病人群的吸引力不大，制约了GOS在商业上的应用和发展。

目前对于GOS的纯化方法主要有膜分离法、色谱层析法、乙醇沉淀法，发酵法和超临界流体萃取法等。这些方法往往受限于高昂的成本，复杂的操作要求，且产品纯度通常低于70％。其中酶法处理纯化能力良好，但酶制剂价格昂贵，回收利用率低，且不易操作，难以实现进一步的工业化生产。

因此，目前急需一种操作简单，成本低廉，适合规模化生产的高纯度GOS生产工艺，为了解决现有工艺生产存在的一系列问题，基于常规发酵法低成本操作简单的特点，本发明提供了一种β-半乳糖苷酶制备高纯度GOS的方法，绿色经济，产物纯度高，适合规模化生产。

发明内容

本发明的目的在于开发一种通过β-半乳糖苷酶生产高纯度GOS的方法。该方法低成本，高产率，环境友好且适宜规模化发展。

为了实现了上述目的，本发明是通过以下技术实现的。

一种β-半乳糖苷酶制备高纯度低聚半乳糖的方法，主要包括以下步骤：

(1)游离β半乳糖苷酶通过转糖苷反应催化乳糖制备低聚半乳糖粗产品；

(2)制备乳酸克鲁维酵母全细胞发酵；

(3)通过乳酸克鲁维酵母全细胞纯化获得高纯度低聚半乳糖。

所述步骤(1)的方法是：使用pH＝5-9的50mM磷酸钠缓冲液将乳糖配置为100-500g/L的溶液，按1-45U/g乳糖的比例加入游离β-半乳糖苷酶酶液，在160-220rpm和25-40℃条件下，反应2-4h，获得GOS粗产品。

所述步骤(1)所用游离β-半乳糖苷酶为诺维信商业酶。