【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及生产海藻糖的方法，具体地说，涉及一种利用固定床反应器连续化生产海藻糖的方法。
技术介绍
1、海藻糖是一种由两个吡喃环葡萄糖分子通过α-1,1糖苷键缩合而成的非还原性双糖，具有在极端条件下保护生物活性特征，在科学界素有“生命之糖”的美誉。除了对生物体具有保护作用外，海藻糖还具有防止淀粉老化、防止蛋白质变性、抑制脂质氧化变质、抑制鱼腥味的生成、利于果蔬的保鲜等功能，因此被广泛应用于食品、医药及化妆品行业中。
2、目前海藻糖的生产方法主要包括微生物抽提法、发酵法、酶转化法以及基因重组法。其中酶法合成海藻糖的途径主要有四种，包括海藻糖-6-磷酸合成酶和海藻糖-6-磷酸酯酶转化法、海藻糖磷酸化酶转化法、海藻糖合酶转化法(单酶法)及麦芽寡糖基海藻糖合成酶(mtsase)和麦芽寡糖基海藻糖水解酶(mthase)转化法(双酶法)，前两种方法由于需要高能化合物为原料，成本较高且磷酸化酶不稳定，不适合工业化生产。
3、单酶法是以麦芽糖为底物，一步转化生成海藻糖，但由于海藻糖合酶能够同时催化可逆反应海藻糖生成麦芽糖，导致麦芽糖对海藻糖的转化率较低。双酶法是以直链淀粉或麦芽寡糖为底物，首先mtsase作用于直链淀粉或麦芽寡糖还原性末端，通过分子内转糖基作用形成中间产物麦芽寡糖基海藻糖；mthase则专一地内切该中间产物中麦芽寡糖基与海藻糖相连的α-1,4糖苷键，使之分解产生海藻糖和减少2个葡萄糖单位的新麦芽寡糖，减少2个葡萄糖单位的新麦芽寡糖可作为新的底物进行下一轮反应，如此反复交替进行2种酶反应就可以将麦芽寡糖或
4、由于通常生产使用的玉米、大米、木薯淀粉乳中除含有直链淀粉和支链淀粉外，还含有蛋白质、脂质和纤维素等杂质，为了提高底物利用率，通过添加异淀粉酶、普鲁兰酶、蛋白酶、纤维素酶、角质酶等协同作用可提高淀粉对海藻糖转化效率。
5、通过多酶复配虽然能够提高淀粉对海藻糖转化效率，但是酶的投入增加一方面会增加海藻糖生产成本，另一方面新加入的酶会进入提取工序，影响成品品质；而且由于不同酶的反应最适温度和ph不同，多酶协同转化过程中，需要反复升高或降低温度和调节ph以适应不同酶的最适反应条件。海藻糖生产过程大多采取分批转化工艺，每批反应结束后都需要重新加入底物和新酶进行转化，增加了装料、放料、清洗等操作时间，生产效率低。采用纳米二氧化硅、再生纤维素微球进行酶的固定化，载体成本高，固定化酶需要进行回收用于下一批转化，不能连续化生产。
技术实现思路
1、本专利技术的目的是提供一种利用固定床反应器连续化生产海藻糖的方法。
2、酶的固定化方法主要包括吸附法、包埋法、载体偶联法和交联法。吸附法具有反应条件温和、操作简单和酶活力损失少等优点，但吸附法结合力较弱，易解析。包埋法具有不与酶蛋白氨基酸残基反应，很少改变酶的高级结构，酶活回收率高等优点，但只适用于小分子底物和产物的酶。载体偶联法常用的偶联反应有：重氮化法、叠氮法、溴化氢法、烷基化法等。载体偶联法酶和载体结合牢固，不会轻易脱落，可连续使用，缺点是反应条件较激烈，易影响酶的空间构象而影响酶的催化活性。交联法是利用双功能试剂使酶分子发生交联固定化，不需要载体，但制备的固定化酶颗粒较小，给使用带来不便。本专利技术采用吸附和交联相结合的方法，同时解决了吸附法结合力弱和交联法固定化酶颗粒小的问题。
3、固定床反应器是通过在反应器内填充固体催化剂，然后物料通过固体催化剂间隙流过反应器实现催化反应过程。固定床反应器的优点是：①返混小，流体同催化剂可进行有效接触，当反应伴有串联副反应时可得较高选择性。②催化剂机械损耗小。③结构简单。
4、为了实现本专利技术目的，第一方面，本专利技术提供一种用于连续化生产海藻糖的固定床反应器(图1)，由三根柱式反应器i、ii、iii依次串联而成，各反应器的底部设有进样口，顶部设有出样口，反应器i的出样口与反应器ii的进样口连通，反应器ii的出样口与反应器iii的进样口连通。
5、其中，反应器i的下半部分填充固定化普鲁兰酶的丝瓜瓤，上半部分填充固定化mtsase和mthase的玉米芯颗粒；反应器ii中交替填充固定化普鲁兰酶的丝瓜瓤和固定化mtsase和mthase的玉米芯颗粒；反应器iii中填充固定化糖化酶的玉米芯颗粒。
6、进一步地，所述固定化普鲁兰酶的丝瓜瓤的制备方法包括：
7、a1、丝瓜瓤预处理：将丝瓜瓤清洗晒干，切成厚度1cm左右的片状，然后加入3-5％乙酸溶液中浸泡12～24h，用蒸馏水洗涤至中性后晒干，得到丝瓜瓤载体；
8、a2、酶的静态吸附：向每200ml普鲁兰酶液中加入丝瓜瓤载体10-15g，于4～10℃静态吸附20～24h，然后经过40～80目筛网过滤收集丝瓜瓤载体；
9、a3、将a2收集的丝瓜瓤载体在2～3％戊二醛溶液中浸泡12～16h，最后经过40～80目筛网过滤收集丝瓜瓤载体，晾干。
10、每克丝瓜瓤载体的普鲁兰酶活力为3600～4000u。
11、进一步地，所述固定化mtsase的玉米芯颗粒的制备方法包括：
12、b1、玉米芯预处理：将晒干玉米芯切成3-5mm小块，然后加入饱和氢氧化钾溶液中浸泡12～24h，用蒸馏水洗涤至中性，鼓风干燥箱中65～90℃烘干去除水分；再用2～4％柠檬酸溶液浸泡18～24h，用蒸馏水洗涤至中性，鼓风干燥箱中90℃烘干去除水分，得到玉米芯载体颗粒；
13、b2、酶的静态吸附：向每100～200ml mtsase酶液中加入玉米芯载体颗粒20-25g，于4～10℃静态吸附20～24h，然后经过40～80目筛网过滤收集玉米芯载体颗粒；
14、b3、将b2收集的玉米芯载体颗粒在2～3％戊二醛溶液中浸泡12～16h，最后经过40目筛网过滤收集玉米芯载体颗粒，晾干。
15、每克玉米芯载体颗粒的mtsase酶活力为36～40u。
16、进一步地，所述固定化mthase的玉米芯颗粒的制备方法包括：
17、c1、玉米芯预处理：将晒干玉米芯切成3-5mm小块，然后加入饱和氢氧化钾溶液中浸泡12～24h，用蒸馏水洗涤至中性，鼓风干燥箱中65～90℃烘干去除水分；再用2～4％柠檬酸溶液浸泡18～24h，用蒸馏水洗涤至中性，鼓风干燥箱中90℃烘干去除水分，得到玉米芯载体颗粒；
18、c2、酶的静态吸附：向每100～200ml mthase酶液中加入玉米芯载体颗粒20-25g，于4～10℃静态吸附20～24h，然后经过40～80目筛网过滤收集玉米芯载体颗粒；
19、c3、将c2收集的玉米芯载体颗粒在2～3％戊二醛溶液中浸泡12～16h，最后经过40目筛网过滤收集玉米芯载体颗粒，晾干。
20、每克玉米芯载体颗粒的mthase酶活力为640～800u。
21、进一步地，所述固定化糖化酶的玉米芯颗粒的制备方法包括：本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.用于连续化生产海藻糖的固定床反应器，其特征在于，由三根柱式反应器I、II、III依次串联而成，各反应器的底部设有进样口，顶部设有出样口，反应器I的出样口与反应器II的进样口连通，反应器II的出样口与反应器III的进样口连通；
2.根据权利要求1所述的固定床反应器，其特征在于，所述固定化普鲁兰酶的丝瓜瓤的制备方法包括：
3.根据权利要求1所述的固定床反应器，其特征在于，所述固定化MTSase的玉米芯颗粒的制备方法包括：
4.根据权利要求1所述的固定床反应器，其特征在于，所述反应器I的上半部分填充的固定化MTSase和MTHase的玉米芯颗粒的质量比为1:1～2:1。
5.根据权利要求1所述的固定床反应器，其特征在于，所述反应器II中固定化普鲁兰酶的丝瓜瓤、固定化MTSase的玉米芯颗粒和固定化MTHase的玉米芯颗粒的质量比为1:(1-2):(1-2)。
6.根据权利要求1-5任一项所述的固定床反应器，其特征在于，所述柱式反应器的规格为φ8cm×100cm。
7.权利要求1-6任一项所述固定床反应器在连续化
8.利用固定床反应器连续化生产海藻糖的方法，其特征在于，以浓度20～30％的淀粉液化液为原料，采用恒流泵将淀粉液化液泵入权利要求1-6任一项所述固定床反应器中，连续转化生产海藻糖。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述淀粉液化液的DE值为5～10，温度为50～55℃，pH为5.3～5.5。
10.根据权利要求8或9所述的方法，其特征在于，所述淀粉液化液泵入的流速为250～300mL/h。
...【技术特征摘要】
1.用于连续化生产海藻糖的固定床反应器，其特征在于，由三根柱式反应器i、ii、iii依次串联而成，各反应器的底部设有进样口，顶部设有出样口，反应器i的出样口与反应器ii的进样口连通，反应器ii的出样口与反应器iii的进样口连通；
2.根据权利要求1所述的固定床反应器，其特征在于，所述固定化普鲁兰酶的丝瓜瓤的制备方法包括：
3.根据权利要求1所述的固定床反应器，其特征在于，所述固定化mtsase的玉米芯颗粒的制备方法包括：
4.根据权利要求1所述的固定床反应器，其特征在于，所述反应器i的上半部分填充的固定化mtsase和mthase的玉米芯颗粒的质量比为1:1～2:1。
5.根据权利要求1所述的固定床反应器，其特征在于，所述反应器ii中固定化普鲁兰酶的丝瓜瓤、固定化mts...
【专利技术属性】
技术研发人员：李必金，于宏艳，赵津津，李岩，
申请(专利权)人：廊坊梅花生物技术开发有限公司，
类型：发明
国别省市：
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