專(zhuān)利名稱(chēng)：一種利用酶-膜耦合技術(shù)制備高純度雙果糖酐iii的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是一種利用酶-膜耦合技術(shù)制備高純度雙果糖酐III的方法，屬于功能性 食品添加劑制備技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
近年來(lái)，功能食品成為廣大消費(fèi)者關(guān)注的熱點(diǎn)，其開(kāi)發(fā)更是廣大食品從業(yè)者研發(fā) 的焦點(diǎn)。糖尿病、肥胖和心血管疾病人群的逐年增加和低齡化，使得低熱量、具有更多功能 營(yíng)養(yǎng)特性的功能性甜味劑成為關(guān)注的熱點(diǎn)。雙果糖酐III(Difrucose anhydride III即DFAIII)是一種兩個(gè)果糖結(jié)合的最小 的非還原性雙糖，其相對(duì)甜度為蔗糖的一半，而熱量值卻只有蔗糖的1/15。雙果糖酐III還具 有良好的生理功能，如在消化道不吸收，且不產(chǎn)生能量，可作為一種甜味劑；作為一種增歧 因子，可促進(jìn)腸道微生物的生長(zhǎng)，明顯改善排便、利尿功能；作為促進(jìn)人體對(duì)Ca、Mg、Zn、Cu 等礦物元素吸收的功能性糖類(lèi)，增進(jìn)骨骼的生長(zhǎng)；不能被誘發(fā)蛀牙的口腔鏈球菌利用，不產(chǎn) 酸，具有抗齲齒的功能。目前，主要采用酶水解菊糖制備DFAIII，其分離提取通常采用活性 炭、硅藻土、活性炭-氟鎂石或離子交換膜電滲析技術(shù)。這些方法雖然可以實(shí)現(xiàn)DFAIII的 有效分離，但由于操作復(fù)雜，污染嚴(yán)重，成本高而影響大規(guī)模生產(chǎn)。本發(fā)明人深入調(diào)查和研究了現(xiàn)有技術(shù)并對(duì)各種產(chǎn)雙果糖酐III的方法進(jìn)行了研 究，提出一種利用酶-膜耦合技術(shù)制備高純度DFAIII的方法。先對(duì)菊糖進(jìn)行充分溶解，然 后對(duì)菊糖溶液采用菊糖果糖轉(zhuǎn)移酶與膜分離耦合的技術(shù)進(jìn)行高純度DFAIII的制備?；?上述發(fā)現(xiàn)提出了本發(fā)明。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種利用酶-膜耦合技術(shù)制備高純度DFAIII的方法，采用 這種技術(shù)生產(chǎn)DFAIII，收率高，污染少，生產(chǎn)成本低，酶水解反應(yīng)和膜分離耦合操作，即時(shí)分 離DFAI11，適合于規(guī)?；a(chǎn)。本發(fā)明的技術(shù)方案一種利用酶_膜耦合技術(shù)制備高純度雙果糖酐III的方法， 采用酶水解反應(yīng)與超濾-納濾膜分離集成反應(yīng)器相結(jié)合，即時(shí)分離雙果糖酐III，酶水解反 應(yīng)與膜分離選擇連續(xù)操作或者間歇操作，制備過(guò)程如下
(1)以酶水解菊糖制備雙果糖酐III將菊糖溶解在蒸餾水中配成質(zhì)量濃度5%-15% 的溶液進(jìn)行酶水解反應(yīng)，水解用酶為菊糖果糖轉(zhuǎn)移酶，酶用量為5-9U/g菊糖，反應(yīng)溫度為 30-700C，pH 值為 4. 0-8. 0，反應(yīng)時(shí)間 2_5h ；
(2)即時(shí)分離雙果糖酐III將酶水解液用超濾-納濾集成反應(yīng)器分離；濾膜的截留分 子量為Ι-lOkDa，膜濾壓力為0. 1-0. 5mPa，透過(guò)液為雙果糖酐III，截留液為酶水解液中的 大分子與未反應(yīng)的酶，截留后返回酶水解反應(yīng)器；
(3)將透過(guò)液進(jìn)行濃縮與干燥得到粉末狀雙果糖酐III產(chǎn)品。酶水解反應(yīng)與膜分離選擇連續(xù)操作或者間歇操作，原料補(bǔ)加方式為連續(xù)操作選用連續(xù)補(bǔ)料，連續(xù)補(bǔ)料是在超濾-納濾設(shè)備濾出透過(guò)液的同時(shí)向集成反應(yīng)器中補(bǔ)加原料 液，補(bǔ)加速率與濾出速率相等；間歇操作選用間歇補(bǔ)料，間歇補(bǔ)料是在超濾_納濾設(shè)備濾出 一定量的透過(guò)液后，向集成反應(yīng)器中加入等體積的原料液。DFAIII含量檢測(cè)方法HPLC檢測(cè)條件糖柱(Waters Sugur-Pak 1,6. 5X300mm)；流動(dòng)相超純水；示差折光檢測(cè)器(Shodex RI101)；柱溫80°C ；流速 0. 4mL/min ；進(jìn)樣量10μ L。本發(fā)明的有益效果本發(fā)明與現(xiàn)有的酶水解后再進(jìn)行分離比較，具有以下優(yōu)點(diǎn) 1、采用酶法水解菊糖與膜分離耦合可以使DFAIII即時(shí)得到分離，便于下一步濃縮與干燥。2、酶可以連續(xù)重復(fù)使用，提高了酶的使用效率。3、通過(guò)選擇不同孔徑的膜和調(diào)節(jié)操作條件可以獲得更高純度的DFAIII。4、過(guò)程簡(jiǎn)捷，減少了分離過(guò)程引起的污染，提高了分離效率；過(guò)程可以連續(xù)進(jìn)行， 有利于實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)?？傊?，本發(fā)明利用酶_膜耦合技術(shù)的方法，能即時(shí)分離出DFAIII，可實(shí)現(xiàn)連續(xù)操 作，酶可重復(fù)利用，提高酶的使用效率；減少污染，提高分離效率，獲得了純度高達(dá)95%的 DFAIII，利于大規(guī)模生產(chǎn)。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例1
稱(chēng)取20kg菊糖，加入蒸餾水，攪拌溶解，配制15%的菊糖溶液；采用連續(xù)操作，按照9U/ g (酶活/菊糖質(zhì)量)，將菊糖果糖轉(zhuǎn)移酶加入到溶液中，反應(yīng)溫度為65°C，pH值為7. 0，進(jìn)行 酶法水解。酶水解液用超濾-納濾集成反應(yīng)器分離濾膜的截留分子量為lkDa，膜濾壓力 為0. 5mPa,酶-膜耦合連續(xù)循環(huán)反應(yīng)的時(shí)間為5h。將上述得到的DFAIII溶液真空濃縮至 固形物含量為65%，進(jìn)行干燥或結(jié)晶，得到純度高達(dá)95%的DFAIII產(chǎn)品。實(shí)施例2
稱(chēng)取IOkg菊糖，加入蒸餾水，攪拌溶解，配制10%的菊糖溶液；采用連續(xù)操作，按照7U/ g (酶活/菊糖質(zhì)量)，將菊糖果糖轉(zhuǎn)移酶加入到溶液中，反應(yīng)溫度為60°C，pH值為6. 0，進(jìn)行 酶法水解。酶水解液用超濾-納濾集成反應(yīng)器分離濾膜的截留分子量為3kDa，膜濾壓力 為0. 4mPa,酶-膜耦合連續(xù)循環(huán)反應(yīng)的時(shí)間為4h。將上述得到的DFAIII溶液真空濃縮至 固形物含量為75%，進(jìn)行干燥或結(jié)晶，得到純度高達(dá)98%DFAIII的產(chǎn)品。實(shí)施例3
稱(chēng)取5kg菊糖，加入蒸餾水，攪拌溶解，配制5%的菊糖溶液；采用連續(xù)操作，按照5U/g (酶活/菊糖質(zhì)量)，將菊糖果糖轉(zhuǎn)移酶加入到溶液中，反應(yīng)溫度為55°C，pH值為5. 5，進(jìn)行酶 法水解。酶水解液用超濾-納濾集成反應(yīng)器分離濾膜的截留分子量為5kDa，膜濾壓力為 0. 3mPa，酶-膜耦合連續(xù)循環(huán)反應(yīng)的時(shí)間為3h。將上述得到的DFAIII溶液真空濃縮至固形 物含量為90%，進(jìn)行干燥或結(jié)晶，得到純度高達(dá)97%的DFAIII產(chǎn)品。本文所描述的具體實(shí)施例僅作為對(duì)本發(fā)明精神和部分實(shí)驗(yàn)做舉例說(shuō)明。本發(fā)明所 述領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對(duì)所描述的具體實(shí)施例做出各種各樣的修改或補(bǔ)充或采用類(lèi)似的 方式替代，但并不會(huì)偏離本發(fā)明的精神或者超越所附權(quán)利要求書(shū)所定義的范圍。
權(quán)利要求
一種利用酶 膜耦合技術(shù)制備高純度雙果糖酐III的方法，其特征在于采用酶水解反應(yīng)與超濾 納濾膜分離集成反應(yīng)器相結(jié)合，即時(shí)分離雙果糖酐III，酶水解反應(yīng)與膜分離選擇連續(xù)操作或者間歇操作，制備過(guò)程如下(1)以酶水解菊糖制備雙果糖酐III將菊糖溶解在蒸餾水中配成質(zhì)量濃度5% 15%的溶液進(jìn)行酶水解反應(yīng)，水解用酶為菊糖果糖轉(zhuǎn)移酶，酶用量為5 9U/g菊糖，反應(yīng)溫度為30 70℃，pH值為4.0 8.0，反應(yīng)時(shí)間2 5h；(2)即時(shí)分離雙果糖酐III將酶水解液用超濾 納濾集成反應(yīng)器分離；濾膜的截留分子量為1 10kDa，膜濾壓力為0.1 0.5mPa，透過(guò)液為雙果糖酐III，截留液為酶水解液中的大分子與未反應(yīng)的酶，截留后返回酶水解反應(yīng)器；(3)將透過(guò)液進(jìn)行濃縮與干燥得到粉末狀雙果糖酐III產(chǎn)品。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述利用酶-膜耦合技術(shù)制備高純度雙果糖酐III的方法，其特征 在于酶水解反應(yīng)與膜分離選擇連續(xù)操作或者間歇操作，原料補(bǔ)加方式為連續(xù)操作選用 連續(xù)補(bǔ)料，連續(xù)補(bǔ)料是在超濾-納濾設(shè)備濾出透過(guò)液的同時(shí)向集成反應(yīng)器中補(bǔ)加原料液， 補(bǔ)加速率與濾出速率相等；間歇操作選用間歇補(bǔ)料，間歇補(bǔ)料是在超濾_納濾設(shè)備濾出一 定量的透過(guò)液后，向集成反應(yīng)器中加入等體積的原料液。
全文摘要
一種利用酶-膜耦合技術(shù)制備高純度雙果糖酐III的方法，屬于功能性食品添加劑制備技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明通過(guò)以下技術(shù)手段實(shí)現(xiàn)的采用酶水解反應(yīng)與超濾-納濾膜分離集成反應(yīng)器相結(jié)合，即時(shí)分離雙果糖酐III(DFAIII)，酶水解反應(yīng)與膜分離選擇連續(xù)操作或者間歇操作；先對(duì)菊糖進(jìn)行充分溶解，然后對(duì)菊糖溶液采用菊糖果糖轉(zhuǎn)移酶水解反應(yīng)與超濾-納濾膜分離耦合的技術(shù)制備DFAIII，得到純度高達(dá)95%的DFAIII產(chǎn)品。本發(fā)明采用的酶-膜耦合技術(shù)，在酶解反應(yīng)的同時(shí)連續(xù)地借助超濾-納濾技術(shù)將反應(yīng)產(chǎn)物——DFAIII等小分子物質(zhì)分離出反應(yīng)系統(tǒng)，以實(shí)現(xiàn)酶解反應(yīng)的快速進(jìn)行和菊糖果糖轉(zhuǎn)移酶的循環(huán)利用，減少了間歇式反應(yīng)存在滅酶的操作，提高了效率，降低了成本，有利于實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化。
文檔編號(hào)C12P19/18GK101914598SQ201010271528
公開(kāi)日2010年12月15日 申請(qǐng)日期2010年9月3日 優(yōu)先權(quán)日2010年9月3日
發(fā)明者周榴明, 張濤, 杭華, 江波, 沐萬(wàn)孟, 繆銘 申請(qǐng)人:江南大學(xué)