利用内切菊粉酶以菊苣或菊芋为原料生产低聚果糖制造技术

本发明专利技术涉及食品工程技术领域，尤其涉及利用内切菊粉酶以菊苣或菊芋为原料生产低聚果糖。以本发明专利技术提供方法制备低聚果糖中，单糖的含量较低，而寡聚果糖的含量可达总糖的80％。显著高于现有技术制得的寡聚果糖的含量。不仅提高了寡聚果糖的提取效率，还避免了繁复的纯化工艺带来的能源浪费。

The use of Endo inulinase to produce oligo fructose from chicory or Jerusalem artichoke

The present invention relates to the technical field of food engineering, and in particular relates to the production of Fos from chicory or Jerusalem artichoke using endo inulinase. In the preparation method of the invention, the content of the monosaccharide is low, and the content of the oligosaccharide can be up to 80% of the total sugar. Significantly higher than the existing technology of the content of oligo fructose. The invention not only improves the extraction efficiency of the oligo fructose, but also avoids the waste of energy caused by the complicated purification process.

【技术实现步骤摘要】
利用内切菊粉酶以菊苣或菊芋为原料生产低聚果糖
本专利技术涉及食品工程
，尤其涉及利用内切菊粉酶以菊苣或菊芋为原料生产低聚果糖。
技术介绍
菊芋或者菊苣的地下块茎富含菊粉。菊粉是一类果糖通过β-2，1键连接，末端带有一个葡萄糖分子的多聚果糖。菊粉经菊粉内切酶水解，可得到低聚果糖。低聚果糖(Fructo-oligosaccharides，FOS)是由果糖分子通过b-(2-1)糖苷键链接而成的短或中长链寡糖并且已经被确定为益生元。其进入人体后不能被唾液和消化酶分解，直接通过胃和小肠到达大肠，被大肠内的有益菌主要是双歧杆菌所利用，使双歧杆菌得到大量繁殖，同时产生短链脂肪酸(SCFA)如乙酸、丙酸、丁酸和乳酸等。抑制肠内沙门氏菌等腐败菌的生长，从而起到防止便秘、降低血脂和胆固醇、促进矿物质的吸收和肠内有毒废物的排除、提高免疫力等一系列作用。而且其本身由于极难被人体吸收，不会使血糖值升高，每克低聚果糖中仅含6.3KJ的热量，故属于低热量难消化、低龋齿性的可溶性膳食纤维。低聚果糖作为组成组分被发现微量存在于水果，蔬菜，大麦，大蒜，蜂蜜，洋葱，菊苣等等。在最近的几十年中，人们对于低聚果糖的研究越来越多。低聚果糖的产业化生产不到20年历史，但以其低热值及优越的生理功能成为近十年来国际食品市场上广泛流行的功能性食品基料，应用范围多达500余种食品。目前国内低聚果糖的生产企业例如上市企业-山东保龄宝和量子高科全部采用蔗糖作为原料并且加入果糖基转移酶来生产。由于工艺特性的限制，其初级低聚果糖产品的纯度只能达到50％左右，含有一半左右的葡萄糖、蔗糖和少量果糖，限制了控糖人群的应用。若需得到较高纯度的低聚果糖，则需应用膜分离法或工业色谱柱技术来分离，极大的提高了企业固定投入和生产成本。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术要解决的技术问题在于提供利用内切菊粉酶以菊苣或菊芋为原料生产低聚果糖，本专利技术提供的方法制备获得的低聚果糖得率较高，单糖含量较低。本专利技术提供了一种低聚果糖的制备方法，以菊粉内切酶酶解含有多聚果糖的材料；所述菊粉内切酶的氨基酸序列如SEQIDNO:1所示；所述多聚果糖为以β-2,1键连接的多聚果糖；所述酶解的温度为55℃～65℃，50r/min～70r/min搅拌，酶解2h～4h。本专利技术一些实施例中，酶解的温度为60℃，时间为3h，搅拌速率为60r/min。本专利技术一些实施例中，菊粉内切酶的用量为1U/mL。菊粉内切酶单位1U表示每分钟水解产生1μmol果糖所需的酶量本专利技术一些实施例中，所述含有多聚果糖的材料为菊芋或菊苣；所述菊芋制成菊芋粉、菊芋汁、菊芋浆或菊芋渣；所述菊苣制成菊苣粉。由于菊粉的结构中，仅在末端带有一个葡萄糖分子，因此以菊粉为原料制备低聚多糖产物纯度较高，制备过程中产生葡萄糖单糖的几率较低。而果糖的代谢途径与胰岛素无关，人体摄入不会引起血糖及胰岛素水平波动。研究表明，低聚果糖能够作为益生元促进双歧杆菌的增殖。菊芋粉或菊苣粉的制备方法为新鲜菊芋或菊苣烘干，粉碎制成。一些具体实施例中，菊芋粉或菊苣粉酶解前以水稀释至质量分数为10％，然后95℃搅拌0.5h。以菊芋粉或菊苣粉为原料，菊粉内切酶的用量为1U/mL。酶解条件为pH7.0,60℃酶解3h。以菊芋粉或菊苣粉为原料，经菊粉内切酶酶解所得产物离心去除沉淀后，稀释10倍经HPLC检测，总糖浓度约为5μg/μL，总糖得率为8.8％～9％，总糖中60％～65％为寡聚果糖。所述寡聚果糖包括：三糖、四糖、五糖、六糖。一些具体实施例中，菊芋汁由菊芋压榨后，取汁制得，酶解前与水混合，体积比为1：1。以菊芋汁为原料，菊粉内切酶的用量为0.5～5U/mL。酶解条件为pH7.0，60℃酶解3h。以菊芋汁为原料，经菊粉内切酶酶解所得产物离心去除沉淀后，稀释10倍经HPLC检测，总糖质量分数为7.1％，总糖得率可达为12.78％。总糖中80％为寡聚果糖，寡聚果糖包括：三糖，四糖，五糖，六糖。一些具体实施例中，菊芋渣为菊芋压榨、取汁后的渣，酶解前与水混合90℃煮0.5h；所述与水混合的质量体积比为1g:(1～2)mL。其中，菊芋渣与水的质量体积比为1g：1mL、1g：1.5mL或1g：2mL。以菊芋渣为原料，菊粉内切酶的用量为1U/mL。酶解条件为pH7.5～8.0，55～65℃酶解2～4h。一些具体实施例中，以菊芋汁为原料，菊粉内切酶的用量为1U/mL。酶解条件为pH8.0，60℃酶解3h。菊芋渣以水煮后，酶解前还经过过滤取滤液的步骤。结果表明，以菊芋渣为原料，经菊粉内切酶酶解所得产物离心去除沉淀后，稀释10倍经HPLC检测，总糖质量分数为4.5％～6.4％，总糖得率为5.4％～10.1％。总糖中73％～81％为寡聚果糖，寡聚果糖包括：三糖，四糖，五糖，六糖。一些具体实施例中，菊芋浆由菊芋破碎制得，酶解前与1～2倍体积的水混合85℃煮0.5h，离心分离获得上清液A和沉淀；将所述沉淀与等体积水混合，再次离心分离得到上清液B；将上清液A与上清液B混合，然后进行酶解。以菊芋浆为原料，菊粉内切酶的用量为1U/mL。酶解条件为pH6.5，60℃酶解3h。以菊芋浆为原料，经菊粉内切酶酶解所得产物离心去除沉淀后，稀释10倍经HPLC检测，总糖质量分数为10.8％，总糖得率为7％。总糖中70％为寡聚果糖，寡聚果糖包括：三糖，四糖，五糖，六糖。本专利技术采用的菊粉内切酶为发酵液或发酵液经纯化、冻干后获得粉末或颗粒。本专利技术实施例中，菊粉内切酶为表达SEQIDNO:2所示核苷酸序列DNA分子的工程菌的发酵液，所述工程菌的起始菌株为毕赤酵母GS115；DNA分子的表达载体骨架为pPIC9K。本专利技术采用的工程菌由申请号为201611167593.6的中国专利技术专利提供，其中，编码菊粉内切酶的DNA分子来自黑曲霉基因Inu2(AJ006951)，根据宿主细胞进行改造，更适合酵母菌的表达，从而获得活性更高的菊粉内切酶，SEQIDNO:2所示核苷酸序列长为1485bp。本专利技术提供的表达载体中SEQIDNO:2所示核苷酸序列的DNA分子的插入位点为EcoRI与NotI酶切位点之间。以pPIC9K为载体能够将SEQIDNO:2所示核苷酸序列的DNA分子插入毕赤酵母GS115的his4区，从而使SEQIDNO:2所示核苷酸序列的DNA分子能够顺利的表达为SEQIDNO:1所示氨基酸序列的菊粉内切酶。所述转化毕赤酵母GS115前，表达载体经线性化，所述线性化的酶SalI。转化采用LiCl法。转化后，采用MD/-His固体培养基筛选阳性转化子；每升MD/-His固体培养基中包括葡萄糖20g，YNB13.4g，生物素0.4mg；琼脂20g；筛选培养的温度为28℃。倒置培养。菊粉内切酶(发酵液)的制备方法为：将上述工程菌经活化、培养、诱导。所述活化采用BMGY培养基或BMDY培养基。发酵的培养基为BMDY培养基或BMMY培养基；发酵的诱导剂为甲醇。每升BMGY培养基中含酵母提取物10g，蛋白胨20g，YNB13.4g，甘油10g，生物素0.4mg。每升BMMY培养基中含酵母提取物10g，蛋白胨20g，YNB13.4g，甲醇10g，生物素0.4mg。每升BMDY培养基中含酵母提取物15g，蛋白胨30g，YNB13.4g，葡萄本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种低聚果糖的制备方法，其特征在于，以菊粉内切酶酶解含有多聚果糖的材料；所述菊粉内切酶的氨基酸序列如SEQ ID NO:1所示；所述多聚果糖为以β‑2,1键连接的多聚果糖；所述酶解的温度为55℃～65℃，50r/min～70r/min搅拌，酶解2h～4h。

【技术特征摘要】
1.一种低聚果糖的制备方法，其特征在于，以菊粉内切酶酶解含有多聚果糖的材料；所述菊粉内切酶的氨基酸序列如SEQIDNO:1所示；所述多聚果糖为以β-2,1键连接的多聚果糖；所述酶解的温度为55℃～65℃，50r/min～70r/min搅拌，酶解2h～4h。2.根据权利要求1所述的低聚果糖的制备方法，其特征在于，所述酶解的温度为60℃，时间为3h，搅拌速率为60r/min。3.根据权利要求1所述的低聚果糖的制备方法，其特征在于，所述菊粉内切酶的用量为1U/mL。4.根据权利要求1所述的低聚果糖的制备方法，其特征在于，所述含有多聚果糖的材料为菊芋或菊苣；所述菊芋制成菊芋粉、菊芋汁、菊芋浆或菊芋渣；所述菊苣制成菊苣粉。5.根据权利要求4所述的低聚果糖的制备方法，其特征在于，所述菊芋粉或菊苣粉酶解前以水稀释至质量分数为10％，然后95℃搅拌0.5h。6.根据权利要求4所述的低聚果糖的制备...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈小强，钱晓国，
申请(专利权)人：丰宁平安高科实业有限公司，
类型：发明
国别省市：河北,13