一种全酶法制备磷酸寡糖的方法技术

本发明专利技术公开了一种利用马铃薯淀粉为原料，采用全酶法制备功能性低聚糖－磷酸寡糖的方法。采用新型耐高温α－淀粉酶结合低压蒸汽喷射液化技术对马铃薯淀粉进行液化，并加入ＣａＣｌ２做为酶活促进剂，待液化完全，液化液经板框压滤后采用真菌酶进行糖化，并加入普鲁兰酶协同作用，使淀粉转化率≥９８％，制备出低ＤＥ值的麦芽低聚糖浆。使用００１×７强酸性苯乙烯系阳离子交换树脂处理糖浆，用于除去一些带正电荷的杂质及色素物质，而后采用７１７０强碱性苯乙烯系阴离子交换树脂进行处理，分离除去中性糖，得到带负电荷的磷酸寡糖。最终，对分离所得糖液进行浓缩干燥，即为目的产品。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种低聚糖的制备方法，确切地说是利用马铃薯淀粉为原料，采用全酶法制备一种新型的功能性低聚糖-磷酸寡糖的方法。二
技术介绍
寡糖(oligosacchride)也叫低聚糖，是指由2 10个单糖通过糖苷键连接而形 成的直链或支链的低度聚合物。根据寡糖生物学功能又可将其分为功能性寡糖和普通寡糖 两大类，而功能性寡糖是指具有特殊的生理学功能，特别是不被人和动物肠道吸收并促进 双歧杆菌的增殖，有益于肠健康的一类寡糖，即双歧因子。 磷酸寡糖(Phosphorylated oligosaccharides)的概念最早是由日本学者 Kamasaka，H.等于1995年提出的，他们在生产淀粉糖的废液中，发现了这种新物质，通过结 构进行分析以后发现，这是由麦芽低聚糖中的葡萄糖残基与磷酸根共价连接得到的一类低 聚糖，由于其结合有磷酸根，因此，其整个基团带有负电荷，Kamasaka， H等人将其命名为Ph osphorylatedoligosaccharides (P0s)，艮卩磷酸寡糖。 在以后的进一步研究中发现，磷酸寡糖具有对人体有益的生理功能，它可以在弱 碱性条件下能与钙离子结合成可溶性复合物，抑制不溶性钙盐的形成，从而提高小肠中有 效钙离子的浓度，促进人体对钙质的吸收，且不被口腔微生物发酵利用，同时，还具有加强 牙齿釉质再矿化的作用，达到防止齿质损害的效果。磷酸寡糖主要成分的结构如图l所示。 在制备磷酸寡糖的技术上，日本学者采用壳聚糖修饰的层析柱进行分离， (《Biosci. Biotech. Biochem. ， 61 (2) ， 238-244， 1997》。从文献报道来看，该层析柱的交换 容量有限，且其洗脱收集液用70%乙醇进行醇沉来脱盐，脱盐效率低，仅适用于实验室的微 量制备，无法实现中试放大和工业化生产。经检索，只发现一例生产磷酸糖类的的美国专利 (专利号US Patent 6268182)，但该专利技术生产得到的磷酸糖类是对葡聚糖、琼脂等多糖 先进行磷酸化，再进行水解而得，但是，磷酸化处理属于化学法范畴，可能带能安全性问题， 并且，磷酸化后还需进行水解步骤，过程繁琐，能耗较大，所以，经济利益不大，不利于大型 工业化生产。我国学者谷利伟在所发文章中曾经提到过磷酸寡糖(《食品与机械，1999，12: 27-28》)，但并未引起我国食品研究学者的过多关注。近十年间，国内关于磷酸寡糖的研究 和报道很少，仅有关于磷酸寡糖前体及检测方法的简单报道，并未对磷酸寡糖的生产做细 致研究。三
技术实现思路
本专利技术旨在提供一种有益于人体健康的磷酸寡糖，所要解决的技术问题是以马铃 薯淀粉为原料用生物酶法工业化制备磷酸寡糖。 本专利技术的技术方案是以马铃薯淀粉为原料的全酶促反应，包括调浆、液化、糖化以 及分离、纯化、浓縮、干燥各单元过程，与现有技术的区别是所述的液化是在比重8 12。B6、 pH值5. 0 6. 0的浆料中加入氯化钙和耐高温a -淀粉酶用蒸气喷射液化器于100 12(TC下进行液化，控制出口温度95 97t:，并在此温度下保温25 35min，液化结束后 灭酶、压滤分离得到淀粉液化料，以干淀粉计，氯化钙的加入量为0. 6 0. 7kg/吨淀粉，耐 高温a -淀粉酶的加入量为1680000 2520000u/吨淀粉；所述的糖化是在淀粉液化料中 加入真菌酶和普鲁兰酶于温度55 65°C、 pH值5. 0 5. 5条件下糖化2 4h，糖化结束 后灭酶、活性炭脱色并压滤分离得到淀粉糖化液，以干淀粉计，真菌酶加入量为2400000 3600000u/吨淀粉，普鲁兰酶加入量为16000 24000u/吨淀粉；所述的纯化是淀粉糖化液 首先用001X7强酸性苯乙烯系阳离子交换树脂吸附除去金属离子和带正电荷的杂质，然 后用阴离子交换树脂分离磷酸寡糖。收集洗脱液即是主要含磷酸寡糖的糖液，经浓縮、干燥 得到磷酸寡糖产品。 所述的阴离子交换树脂选自7170强碱性苯乙烯系阴离子交换树脂、201X7强碱 性苯乙烯系阴离子交换树脂、D201大孔强碱性苯乙烯系阴离子交换树脂或者D315大孔弱 碱性丙烯酸系阴离子交换树脂等。 优选7170强碱性苯乙烯系阴离子交换树脂，树脂活化后，再经pH 4.5的乙酸钠_乙酸缓冲溶液平衡24h，使溶出液pH4. 5，采用pH4. 0 5. 0的乙酸钠-乙酸缓冲溶液定容配制的0. 2 0. 4mol/L氯化钠溶液为洗脱剂，以0. 3BV/h洗脱流速进行洗脱，收集洗脱流出液即是主要含磷酸寡糖的糖液，经浓縮、干燥得到磷酸寡糖产品。 为进一步纯化可用凝胶层析柱对主要含磷酸寡糖的糖液进行脱盐处理，最后浓縮干燥。 本产品红外光谱图与红外光谱图库比较分析表明，产品为结合有磷酸的磷酸寡 糖，进一步采用高效阴离子交换色谱法(HPAEC-PAD)进行分析，结果表明磷酸寡糖的含量 >85%，聚合度2 7。 由于本方法采用新型国产7170强碱性苯乙烯系阴离子交换树脂进行磷酸寡糖的 分离，该树脂交换容量大，可以运用于大型离子交换系统，因此可以进行POs的大量制备， 且对糖液采用凝胶层析脱盐，该法脱盐效果明显，处理效率高，总之，该法可以适用于磷酸 寡糖(POs)的大型工业化生产。同时，由于该法直接对马铃薯原淀粉进行液化、糖化等操作 来制备POs，无需经过磷酸化处理，不会对产品带来潜在的安全性问题，且步骤较简单，能耗 少，经济利益较大。四附图说明 图1是磷酸寡糖主要成分X衍射图。 图2是制备样品HPAEC-PAD谱图。图中(a)为麦芽低聚糖标准品谱图，(b)为样 品谱图。 图3是样品薄层析(TLC)谱图 图4磷酸寡糖样品红外光谱图。图中(a)为马铃薯淀粉磷酸酯谱图，(b)为样品 谱图。 图5是本方法工艺路线图。五具体实施方式 1、具体操作步骤 1)调浆。首先向配料罐里注入水，而后在不断搅拌下，徐徐投入1吨原料淀粉，用 玻美计进行在线检测，直到浆料浓度为1(TBe，然后加入0. 65kg CaCl2做为酶活促进剂，用 HC1和Na2C03将浆料调至ra值为5. 4。 2)液化。用泵将物料泵入喷射液化器后，向其中加入新型耐高温a -淀粉酶，用 量为2100000u/吨淀粉，在喷射器中，粉浆和蒸汽直接充分相遇，喷射温度ll(TC，并维持 4 8min，控制出料温度为95 97°C ，喷射液化后的料液进入层流罐，在95。C条件下保温 30min，典试反应显碘本色时，通蒸汽灭酶。液化料DE值为15% 17%。 3) —次板框压滤。压滤时，开始压力应不低于0. 6Mpa，待滤饼形成阻力增大时再 增加压力，但以不超过2Mpa为宜，料液应保持一定得温度，以增加其流动性，但不应高于 IO(TC ， pH值为5. 2 5. 4时，过滤速度最快。 4)糖化。将料液冷却至6(TC，向糖化罐中加入真菌酶和普鲁兰酶，用量分别为 3000000u/吨淀粉和20000u/吨淀粉，调节PH值为5. 2，反应2 4h，然后通入高压蒸汽IO(TC条 件下灭酶2 3h。糖化液DE值为34% 37% 。主要成分为麦芽低聚糖。淀粉转化率^ 98% 。 5)脱色、二次压滤。糖化后糖液随着管道进入脱色罐，罐中含有活性碳，保持罐温 为8(TC左右，糖液通入本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种全酶法制备磷酸寡糖的方法，以马铃薯淀粉为原料，包括调浆、液化、糖化、以及分离、纯化、浓缩、干燥各单元过程，其特征在于：所述的液化是在比重８～１↓［２］ＯＢé、ｐＨ值５．０～６．０的淀粉浆料中加入氯化钙和耐高温α－淀粉酶用蒸气喷射液化器于１００～１２０℃下进行液化，喷射器出口温度９５～９７℃并在此温度下保温２５～３０ｍｉｎ；以干淀粉计，氯化钙的加入量为０．６～０．７ｋｇ／吨淀粉，耐高温α－淀粉酶的加入量为１６８００００～２５２００００ｕ／吨淀粉；所述的糖化在淀粉液化料中加入真菌酶和普鲁兰酶于温度５５～６５℃、ｐＨ值５．０～５．５条件下糖化２～４ｈ，以干淀粉计，真菌酶加入量为２４０００００～３６０００００ｕ／吨淀粉，普鲁兰酶加入量为１６０００～２４０００ｕ／吨淀粉；所述的纯化是淀粉糖化液首先用００１×７强酸性苯乙烯系阳离子交换树脂吸附除去金属离子和带正电荷的杂质，然后使用阴离子交换树脂收集洗脱液即是含磷酸寡糖的糖液。

【技术特征摘要】
一种全酶法制备磷酸寡糖的方法，以马铃薯淀粉为原料，包括调浆、液化、糖化、以及分离、纯化、浓缩、干燥各单元过程，其特征在于所述的液化是在比重8～12OBé、pH值5.0～6.0的淀粉浆料中加入氯化钙和耐高温α-淀粉酶用蒸气喷射液化器于100～120℃下进行液化，喷射器出口温度95～97℃并在此温度下保温25～30min；以干淀粉计，氯化钙的加入量为0.6～0.7kg/吨淀粉，耐高温α-淀粉酶的加入量为1680000～2520000u/吨淀粉；所述的糖化在淀粉液化料中加入真菌酶和普鲁兰酶于温度55～65℃、pH值5.0～5.5条件下糖化2～4h，以干淀粉计，真菌酶加入量为2400000～3600000u/吨淀粉，普鲁兰酶加入量为16000～24000u/吨淀粉；所述的纯化是淀粉糖化液首先用001×7强酸性苯乙烯系...

【专利技术属性】
技术研发人员：杜先锋，杨文军，刘霞，
申请(专利权)人：安徽农业大学，
类型：发明
国别省市：34[中国|安徽]