一种生物酶转化D‑果糖制备D‑阿洛酮糖的生产工艺制造技术

本发明专利技术提供了一种酶法转化D‑果糖高效制备D‑阿洛酮糖的生产工艺。利用D‑阿洛酮糖3‑差向异构酶对D‑果糖溶液进行转化，而后通过物料循环工艺获得高纯度D‑阿洛酮糖。该法工艺简单，生产过程中不使用任何化学制剂且不浪费原料，所用酶的催化活力较高，是纯绿色制备D‑阿洛酮糖的方法，有较大的工业化生产和应用价值。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种利用生物酶转化D-果糖制备D-阿洛酮糖的生产工艺，属于食品生物

技术介绍
随着生活水平的日益提升，人们对食品安全也日渐重视，各种功能性食品和低热量甜味剂已进入市场，并受到消费者的高度关注。D-阿洛酮糖(D-psicose/D-allulose)，是一种自然界中存在但含量极少的稀有糖类，为D-果糖C-3位的差向异构体；其甜度是蔗糖的70％，却仅提供相当于蔗糖0.3%的热量，是食品中蔗糖的最佳代替品。韩国希杰第一制糖株式会社和日本松谷集团分别于2011年和2013年向美国食品药品监督管理局(FDA)申请D-阿洛酮糖的“一般认为安全”(GRAS)认定，都得到“没有问题”的答复。此外，阿洛酮糖在保健和医疗等领域也具有重要的应用价值。D-阿洛酮糖主要有生物合成与化学合成两种途径。相较于化学合成，生物合成的方法更为环保，有利于后续产物的分离纯化，具有重大的经济效益和社会效益。韩国希杰第一制糖株式会社、日本松谷集团和英国泰莱公司是目前全球生产D-阿洛酮糖的三大厂家，他们均通过改良的重组菌株生产D-阿洛酮糖3-差向异构酶，并利用该酶催化果糖生产D-阿洛酮糖，均已实现D-阿洛酮糖的商用化。与国外相比，国内对D-阿洛酮糖的研究相对落后。江南大学最先通过对鱼塘淤泥和水样筛选，得到一株能合成D-塔格糖3-差向异构酶的类球红细菌，其能催化D-果糖生成D-阿洛酮糖，转化率最高达到6.54%。但是生物法也存在一定的弊端，目前酶法生产D-阿洛酮糖主要受制于所用酶的催化效率低、底物粘度大以及生产工艺繁琐等。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种酶法转化D-果糖高效制备D-阿洛酮糖的生产工艺，该法工艺简单，生产过程中不使用任何化学制剂且实现物料循环，是纯绿色制备D-阿洛酮糖的方法。本专利技术的技术方案：通过研究酶液添加量、反应温度、底物起始浓度及反应时间四个因素对阿洛酮糖转化率的影响，确定酶法制备D-阿洛酮糖的最佳反应条件。在优化条件下利用D-阿洛酮糖3-差向异构酶对D-果糖溶液进行转化，反应液经脱色、离交、浓缩、色谱分离、结晶等工艺制备液体或结晶阿洛酮糖，生产过程中物料可循环，色谱分离后的提余液、离心后母液进入循环进行酶转化，提高阿洛酮糖收率。阿洛酮糖含量或纯度利用高效液相色谱（HPLC）检测。所涉及到的D-阿洛酮糖3-差向异构酶由实验室自行发酵制备。所涉及到的D-果糖为本公司产品，纯度达99%。所述的D-阿洛酮糖含量或纯度的测定方法：利用HPLC对生成的D-阿洛酮糖含量或纯度进行分析，根据保留时间定性，色谱峰面积归一化法定量。所述的酶法制备反应条件的初步研究：本专利技术中分别对影响阿洛酮糖酶法制备的4个因素(酶液添加量、反应温度、底物起始浓度和反应时间)进行单因素试验，每确定一因素将作为下一单因素实验的固定条件，最终获得的最佳条件用于D-阿洛酮糖的制备。所述的酶法制备工艺主要包括酶转化、脱色、离子交换、浓缩、色谱分离、结晶工序。本专利技术的有益效果：本专利技术提供了一种酶法转化D-果糖高效制备D-阿洛酮糖的生产工艺，该法工艺简单，生产过程中不使用任何化学制剂且实现物料循环，所用酶的催化活力较高，是纯绿色制备D-阿洛酮糖的方法，有较大的工业化生产和应用价值。附图说明图1：D-阿洛酮糖的酶法制备工艺图。具体实施方式以下结合具体实施例，进一步阐述本专利技术的操作方法。但是这些实施例仅用于详细说明本专利技术，而不用于限制本专利技术的范围。实施例1D-阿洛酮糖酶法制备条件的初步研究：(1)酶液添加量：以去离子水构建反应体系在50℃条件下，分别用不同的酶量(10~50μL×g-1D-果糖)将500g×L-1的D-果糖溶液转化10h，然后用HPLC测定反应体系中D-阿洛酮糖的含量。结果显示随着酶液添加量的增加，D-阿洛酮糖的含量逐渐增加，当酶液添加量达到30μL×g-1D-果糖时，最高含量为26.3%，然后逐渐降低。(2)反应温度：以去离子水构建反应体系在不同温度下(50~60℃)，分别用30μL×g-1D-果糖的酶液添加量将500g×L-1的D-果糖溶液转化10h，然后用HPLC测定反应体系中D-阿洛酮糖的含量。结果显示D-阿洛酮糖的含量随温度升高而增加，当反应温度为55℃时，D-阿洛酮糖的含量最高可达26.8%；温度高于55℃时，酶转化能力下降。(3)底物起始浓度：以去离子水配制不同质量浓度的D-果糖溶液(200~600g×L-1)，分别用30μL×g-1D-果糖的酶液添加量在55℃下转化10h，然后用HPLC测定反应体系中D-阿洛酮糖的含量。随着D-果糖溶液浓度的增加，D-阿洛酮糖的含量逐渐增加，在质量浓度为500g×L-1时，D-阿洛酮糖的含量最高为28.1%，随后含量减少。(4)反应时间：以去离子水构建反应体系在55℃条件下，用30μL×g-1D-果糖的酶液添加量将500g×L-1的D-果糖溶液转化不同的时间(6~12h)，然后用HPLC测定反应体系中D-阿洛酮糖的含量。结果显示随着反应时间的延长，D-阿洛酮糖的含量逐渐增加，当反应时间达到10h时，D-阿洛酮糖的含量最高可达27.8%，然后有所减少。实施例2D-阿洛酮糖的酶法制备工艺流程(1)酶反应：以去离子水构建500g×L-1的D-果糖溶液，酶液添加量为30μL×g-1D-果糖，反应温度55℃，反应时间10h后升温至100℃灭酶。(2)脱色：加入料液干重0.1~5%活性炭，温度70~100℃保温30min，采用陶瓷膜将活性炭脱除。(3)离交：料液经阳-阴-阳离子交换树脂除盐降低电导，要求糖浓30%时电导0~100μs/cm。工艺流程如图1所示，D-果糖经酶转化后得到D-阿洛酮糖含量达27-30%；反应液先经过活性炭脱色，后经离子交换树脂除盐再浓缩所得的阿洛酮糖糖浆1纯度达27-30%；将阿洛酮糖和果糖经过色谱分离，重新进行活性炭脱色、离交和浓缩所得的阿洛酮糖糖浆2纯度达98%以上；将糖浆2进行结晶，所得阿洛酮糖晶体纯度达99%以上。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种酶法转化D‑果糖高效制备D‑阿洛酮糖的生产工艺。

【技术特征摘要】
1.一种酶法转化D-果糖高效制备D-阿洛酮糖的生产工艺。2.权利要求1所述的酶，其特征在于具有果糖异构体转化作用的D-阿洛酮糖3-差向异构酶。3.权利要求1所述的生产工艺，其特征在于可实现物料循环，主要包括以下工序：酶转化—脱色—离交—浓缩—色谱分离—结晶—离心—包装。4.权利要求3所述的物料循环，其特征在于色谱分离后得...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘宗利，李克文，栾庆民，殷欣，肖玉婧，孔刘娟，
申请(专利权)人：保龄宝生物股份有限公司，
类型：发明
国别省市：山东;37