專利名稱：大蒜果聚糖合成酶在生產(chǎn)高果聚糖中的應(yīng)用的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于天然產(chǎn)物的提取、分離和改性領(lǐng)域，具體涉及大蒜果聚糖合成酶在生產(chǎn)高果聚糖中的應(yīng)用，特別涉及一種以新鮮大蒜為主要原料，利用其所含有的果聚糖合成酶和低聚果糖生產(chǎn)高分子量或高聚合度果聚糖的方法。
背景技術(shù)：
果聚糖廣泛存在于植物中，尤以大蒜(Allium sativum L.)、菊芋(Helianthustuberosus L.)、菊苣(Cichorium intybus L.)中含量較高。利用這些植物提取的果聚糖及其產(chǎn)品已用于醫(yī)藥、保健食品、食品和化工領(lǐng)域。果聚糖在不同領(lǐng)域中應(yīng)用因其聚合度(分子量)不同而有很大差別。如低聚合度果聚糖(又稱低果聚糖，其聚合度DP —般小于或等于10)，主要用于生產(chǎn)果糖糖漿，進(jìn)而用作生產(chǎn)飲料等食品的甜味劑，其次是利用其增值益生菌和血糖指數(shù)低的特性，生產(chǎn)保健食品或藥品；而高聚合度(DP ^ ·25，分子量>4500u 般平均DP 100)的果聚糖(本專利簡稱其為高果聚糖)，則主要用作脂肪替代品、食品泡沫穩(wěn)定劑；還可以用作生產(chǎn)羧甲基果聚糖(用于清除環(huán)境中殘留清洗劑的二價陽離子)的起始原料。因此，高果聚糖是重要的食品、藥品或化工原料。但目前還不能用化學(xué)合成的辦法生產(chǎn)高果聚糖，因其成本高、污染重，等等。鑒于這種情況，人們期望能夠利用大蒜(Alliumsativum L.)、菊芋、菊苣等富含果聚糖的原料生產(chǎn)高果聚糖。但由于這些天然原料中的果聚糖是DP約為3-50的混合物(平均DP 15)，而且這些原料中的果聚糖以低果聚糖為主，利用這些原料分離出高果聚糖的成本高、技術(shù)難度大。因此，目前迫切需要成本低、無污染、高果聚糖產(chǎn)率高的生產(chǎn)技術(shù)。

發(fā)明內(nèi)容
為克服上述生產(chǎn)高果聚糖的困難，本發(fā)明的目的在于提供大蒜果聚糖合成酶在生產(chǎn)高果聚糖中的應(yīng)用，即以新鮮大蒜中所含有的果聚糖合成酶為催化劑，以低果聚糖為原料生產(chǎn)高果聚糖。本發(fā)明的目的通過下述技術(shù)方案實現(xiàn):大蒜果聚糖合成酶在生產(chǎn)高果聚糖中的應(yīng)用，具體包括以下步驟:(I)制備大蒜果聚糖合成酶酶液:將新鮮大蒜泡水、洗凈，加入pH值為4.8-5.2的緩沖液，打漿取汁后得到可溶性固形物含量為5-10g/100g的大蒜果聚糖合成酶酶液；(2)制備低果聚糖提取液:將含有低果聚糖的植物用水浸泡、洗凈，然后打漿得到漿液，除去不溶性雜質(zhì)，得到低果聚糖濃度為10-25g/100g的提取液(其平均DP 15-20)；或者直接取低果聚糖配制成濃度為10-25g/100g的低果聚糖提取液(其平均DP 15-20)；(3)高果聚糖的合成和精制:取大蒜果聚糖合成酶酶液和低果聚糖提取液混勻，在pH值5-6、10_45°C下反應(yīng)10-96h，得到聚合度為50-130 (其平均DP 100)的高果聚糖糖液；大蒜果聚糖合成酶酶液與低果聚糖提取液的體積比為1: (5-10)；將上述糖液快速加熱至100°C，保持2-3分鐘，然后迅速冷卻，除去不溶物，獲得澄清透明的高果聚糖糖液；將澄清透明的高果聚糖糖液上大孔樹脂柱，吸附速度為每Kg樹脂0.2-1L/小時，然后用去離子水洗脫，收集第一個柱體積的洗脫液，為精制高果聚糖溶液。所獲得的精制高果聚糖溶液，在濃縮(55 80°C真空下)至干物質(zhì)含量在30 60g/100g后，即可供應(yīng)市場；也可將濃縮液干燥后得到白色粉狀的高聚果聚糖，供應(yīng)市場；所述的干燥為噴霧干燥或熱風(fēng)干燥；噴霧干燥時，離心噴霧壓力為0.1 0.3MPa，進(jìn)入噴霧塔的熱空氣溫度為150 170°C，出口溫度75 90°C ;熱風(fēng)干燥時，于60 70°C干燥至含水量O 5g/100g，粉碎即得白色的粉狀高果聚糖。步驟(I)所述的大蒜是破除休眠后的大蒜，即已經(jīng)在0_8°C存2周以上；步驟(I)所述的pH值為5.0的緩沖液優(yōu)選濃度為500-1000mg/L的亞硫酸氫鈉溶液；

步驟(2)所述的含有低果聚糖的植物是新鮮的大蒜、菊芋、菊苣，或者是脫水蒜片;步驟(2)所述漿液的粒度為100-150目；步驟(2)所述的除去不溶性雜質(zhì)優(yōu)選用濾布或袋濾器過濾；步驟(3)所述的除去不溶物是用離心或過濾的方法；步驟(3)所述的大孔樹脂優(yōu)選弱DlOl系列大孔樹脂。本發(fā)明相對于現(xiàn)有技術(shù)具有如下的優(yōu)點及效果:1、本發(fā)明利用了大蒜本身的果聚糖合成酶，減少了添加外源酶或提取分離合成酶時造成的成本增加。2、本發(fā)明可以在常溫常壓等溫和條件下進(jìn)行合成，這可以大大節(jié)省能源，減少設(shè)備投入，降低產(chǎn)品原料成本。
具體實施例方式下面結(jié)合實施例對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的描述，但本發(fā)明的實施方式不限于此。實施例1以新鮮大蒜作為原料，以大蒜果聚糖合成酶為催化劑生產(chǎn)高果聚糖，包括以下步驟:(I)制作大蒜果聚糖合成酶酶液:將IOKg越冬大蒜用5倍水(重量比)浸泡8小時，洗去泥土等雜物后，加5倍pH值為4.8的緩沖液(濃度為1000mg/L的亞硫酸氫鈉)，打漿取汁后得到可溶性固形物含量為10g/100g的大蒜果聚糖合成酶酶液。(2)預(yù)處理:將IOOKg新鮮蒜瓣置于250L飲用水中，浸泡4小時，流動水沖洗去掉泥土和蒜皮等雜質(zhì)。(3)破碎取汁:將去皮后的蒜瓣和205L水一起加到打漿機上，制成100-150目的蒜漿，用250目濾布(或袋濾器)過濾蒜漿，所得濾液即為透明的低果聚糖濃度為10g/100g的果聚糖溶液。(4)合成高果聚糖:將步驟(I)得到的40L果聚糖合成酶酶液與步驟(3)得到的混合果聚糖溶液200L混勻后，在pH值5.8、45°C下反應(yīng)24h，得到高果聚糖糖液，采用文獻(xiàn)(Jinling Chen, Kit leong Cheong, Ziliang Song, Yujie Shi, Xuesong Huang.Structureand protective effect on UVB-1nduced keratinocytedamage of fructan from whitegarlic [J].CarbohydratePolymers, 2013 (92): 200-205)方法測試,其中果聚糖的聚合度 DP約為100。(5)高果聚糖糖液的粗分:將上述糖液快速加熱至100°C，保持2-3分鐘，然后迅速冷卻，接著在4000rpm下離心20分鐘，所得上清夜用截留分子量為2萬道爾頓的無機膜過濾后即為透明的高果聚糖溶液。(6)高果聚糖溶液的精制:將上述的高果聚糖溶液上弱DlOl系列大孔樹脂柱，吸附速度為每公斤樹脂0.2 I升/小時，用去離子水洗脫，收集第一個柱體積洗脫液，為精制高果聚糖溶液。(7)獲得高果聚糖:在60°C下真空濃縮精制高果聚糖溶液至可溶性固形物含量為30%，經(jīng)分裝、密封、殺菌后即得液態(tài)高果聚糖產(chǎn)品。或者將濃縮液在噴霧干燥機上干燥，噴霧壓力為150X105N/m 2，進(jìn)入噴霧塔的熱空氣溫度為150°C，噴霧干燥所獲得的白色粉狀物即為聞果聚糖廣品。實施例2以菊芋為原料，以大蒜果聚糖合成酶為催化劑生產(chǎn)高果聚糖，包括以下步驟:(I)制作大蒜果聚糖合成酶酶液:取于0°C冷庫存放2周的新鮮大蒜10Kg，加5倍水(重量比)浸泡8小時，洗去泥土等雜物后，加5倍pH值為5.2的緩沖液(濃度為500mg/L的亞硫酸氫鈉)，打漿取汁后得到可溶性固形物含量為5g/100g的大蒜果聚糖合成酶酶液。(2)預(yù)處理:將IOOKg洗滌干凈的菊芋片放入500L飲用水中，打漿制成100-150目的菊芋漿，并用250目濾布(或袋濾器)過濾，所得濾液即為低果聚糖濃度為25g/100g的果聚糖溶液。(3)破碎取汁:將去皮后的菊芋片和205L水一起加到打漿機上，制成100-150目的蒜漿，用250目濾布(或袋濾器)過濾蒜漿，所得濾液即為透明的含有大量低聚果聚糖的混合果聚糖溶液。(4)合成高果聚糖:將步驟(I)得到的40L果聚糖合成酶酶液與步驟(3)得到的混合果聚糖溶液200L混勻后，在pH值5.8、45°C下反應(yīng)24h，即得DP約為100 (測試方法同實施例I)的高果聚糖糖液。余下步驟同實施例1。實施例3以菊粉(即以菊芋為原料生產(chǎn)的低果聚糖)為原料，以大蒜果聚糖合成酶為催化劑生產(chǎn)高果聚糖，包括以下步驟:(I)制作大蒜果聚糖合成酶酶液:同實施例1。(2)配制低果聚糖溶液:利用菊粉配制濃度為18g/100g的低果聚糖提取液。(3)合成高果聚糖:將步驟(I)得到的40L果聚糖合成酶酶液與步驟(2)得到的混合果聚糖溶液200L混勻后，在pH值5.8、45°C下反應(yīng)24h，即得DP約為100 (測試方法同實施例I)的高果聚糖糖液。余下步驟同實施例(I)。
上述實施例為本發(fā)明較佳的實施方式，但本發(fā)明的實施方式并不受上述實施例的限制，其他的任何未背離本發(fā)明的精神實質(zhì)與原理下所作的改變、修飾、替代、組合、簡化，均應(yīng)為等效的置換方式 ，都包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.大蒜果聚糖合成酶在生產(chǎn)高果聚糖中的應(yīng)用。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的大蒜果聚糖合成酶在生產(chǎn)高果聚糖中的應(yīng)用，其特征在于包括以下步驟: (1)制備大蒜果聚糖合成酶酶液:將新鮮大蒜泡水、洗凈，加入PH值為4.8-5.2的緩沖液，打漿取汁后得到可溶性固形物含量為5-10g/100g的大蒜果聚糖合成酶酶液； (2)制備低果聚糖提取液:將含有低果聚糖的植物用水浸泡、洗凈，然后打漿得到漿液，除去不溶性雜質(zhì)，得到低果聚糖濃度為10-25g/100g的提取液；或者直接取低果聚糖配制成濃度為10-25g/100g的低果聚糖提取液； (3)高果聚糖的合成和精制: 取大蒜果聚糖合成酶酶液和低果聚糖提取液混勻，在PH值5-6、10-45°C下反應(yīng)10-96h，得到聚合度為50-130的高果聚糖糖液；大蒜果聚糖合成酶酶液與低果聚糖提取液的體積比為1: (5-10)； 將上述糖液快速加熱至100°C，保持2-3分鐘，然后迅速冷卻，除去不溶物，獲得澄清透明的高果聚糖糖液； 將澄清透明的高果聚糖糖液上大孔樹脂柱，吸附速度為每Kg樹0.2-1L/小時，然后用去離子水洗脫，收集第一個柱體積的洗脫液，為精制高果聚糖溶液。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的大蒜果聚糖合成酶在生產(chǎn)高果聚糖中的應(yīng)用，其特征在于:步驟(I)所述的pH值為4.8-5.2的緩沖液是濃度為500-1000mg/L的亞硫酸氫鈉溶液。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的大蒜果聚糖合成酶在生產(chǎn)高果聚糖中的應(yīng)用，其特征在于:步驟(2)所述的含有低果聚糖的植物是新鮮的大蒜、菊芋、菊苣，或者是脫水蒜片。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的大蒜果聚糖合成酶在生產(chǎn)高果聚糖中的應(yīng)用，其特征在于:步驟(3)所述的大孔樹脂為弱DlOl系列大孔樹脂。
全文摘要
本發(fā)明公開了大蒜果聚糖合成酶在生產(chǎn)高果聚糖中的應(yīng)用，包括以下步驟往新鮮大蒜中加入pH值為4.8-5.2的緩沖液，打漿取汁后即為大蒜果聚糖合成酶酶液；將含有低果聚糖的植物打漿，得到低果聚糖提取液；取大蒜果聚糖合成酶酶液和低果聚糖提取液混勻，在pH值5-6、10-45℃下反應(yīng)10-96h，得到含有聚合度為50-130的高果聚糖糖液；精制后得到高果聚糖。本發(fā)明利用了大蒜本身的果聚糖合成酶，減少了添加外源酶或提取分離合成酶時造成的成本增加。本發(fā)明可以在常溫常壓等溫和條件下進(jìn)行合成，這可以大大節(jié)省能源，減少設(shè)備投入，降低產(chǎn)品原料成本。
文檔編號C12P19/04GK103074396SQ20131001351
公開日2013年5月1日 申請日期2013年1月14日 優(yōu)先權(quán)日2013年1月14日
發(fā)明者黃雪松, 白衛(wèi)濱 申請人:暨南大學(xué)