本发明专利技术公开了一种制备低聚半乳糖并联产乙醇的方法，步骤如下：配置乳糖溶液，加入β-半乳糖苷酶，反应2～48h；加入尿素和磷酸二氢钾，接入酵母菌，发酵，离心，上清液减压蒸馏浓缩收集乙醇，将收集乙醇后的溶液浓缩，即为含有乳糖、低聚半乳糖的糖浆；或：将收集乙醇后的溶液浓缩、喷雾干燥后制成糖粉。本发明专利技术采用预水解同步转化发酵和分步转化发酵法，利用微生物发酵去除单糖起到纯化低聚半乳糖的作用，同时利用半乳糖苷酶水解乳糖所产生的葡萄糖和半乳糖联合生产乙醇。该方法可以提高低聚半乳糖产品中低聚糖的含量，降低纯化成本，提高低聚半乳糖生产过程的附加值，简化分离成本，具有切实的经济效益。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及。
技术介绍
低聚半乳糖(Galactooligosaccharides, G0S)是一种具有天然属性的功能性低聚糖，其分子结构一般是在半乳糖或葡萄糖分子上连接I 7个半乳糖基，即Gal-(Gal)n-Glc/Gal(n为O 6)。在自然界中，动物的乳汁中存在微量的GOS，而人母乳中含量较多， 婴儿体内的双歧杆菌菌群的建立很大程度上依赖母乳中的GOS成分。低聚半乳糖能够选择性地促进人体肠道内固有的双歧杆菌等有益菌的增殖，从而抑制肠道内腐败菌的生长，减少有害代谢产物的形成，因此具有预防肠癌的发生、防止便秘、降低血清胆固醇含量、增加机体免疫力等功效；其还具有低甜度、低热能(非消化)、抗龋齿、对酸和热稳定等特性。从公众日常的膳食习惯上看，每天从天然食物中摄取的低聚半乳糖很难达到日常推荐量标准，因此，有必要额外补充功能性低聚半乳糖，这有助于维持和调节人体正常肠道菌群的平衡，从而促进和保持人体健康。在日本和法国，含有低聚半乳糖的食品被批准作为“特殊健康用途食品(The foods for specified health use)”使用，日本每年消费低聚半乳糖为6500 7000t，欧洲市场上的主要功能性低聚糖产品也是低聚半乳糖。我国低聚半乳糖尚未实现产业化生产，主要依赖进口。以乳糖为底物，利用微生物β -D-半乳糖苷酶催化合成低聚半乳糖是工业化生产低聚半乳糖的主要途径。β -D-半乳糖苷酶能够催化乳糖水解生成葡萄糖和半乳糖，该酶还可以催化半乳糖基转移反应，生成低聚半乳糖。但是，酶法催化合成低聚半乳糖的产率较低，通常为30%左右，其产率的高低通常受转苷活力/水解活力的比值、酶反应条件、产物反馈抑制等因素的影响。低聚半乳糖的纯化方法，特别是除去单糖的方法，目前一般采用纳滤、离子色谱等方法，或者采用葡萄糖氧化酶将葡萄糖氧化为葡萄糖酸，然后再通过离子交换树脂法去除。无论采用酶法或者纳滤分离方法，都需要高成本的投入，从而降低了低聚半乳糖的附加值，限制了工业化的应用。中国专利技术专利CN101215590A中提及了一种利用固定化酵母去除低聚半乳糖中单糖组分的方法，该方法以海藻酸钙为载体将酵母细胞制成固定化细胞，应用该细胞采用分批发酵法或柱式连续发酵法处理低聚半乳糖溶液，完全去除葡萄糖和降低半乳糖含量。该方法有一定优势，但仍需要有投入固定化酵母成本和设备；然而酵母成本在低聚糖生产过程中所占比例极低，为了进一步提高低聚半乳糖的附加值，可以考虑采用低成本的酿酒酵母发酵法生产乙醇，不但可增加一种附加产品，且能够起到纯化低聚糖产品的目的。乙醇除了传统地用于工业原料和有机溶剂外，在当前作为安全、清洁的生物质能源和汽油添加剂而备受关注(其燃烧值达到26900kJ/kg)。近年来，由于化石燃料的过度消耗，已经引起了严重的环境污染。在汽油中添加乙醇，使用乙醇混合燃料，不但可以减少汽油的用量，还可以减少环境污染。
技术实现思路
针对上述现有技术，针对低聚半乳糖生产成本高的问题，本专利技术提供了。本专利技术的方法是以低酶负载量进行低聚半乳糖转化，在转化过程中添加酿酒酵母，通过预水解同步转化发酵法或者分步转化发酵法制备高纯度低聚半乳糖糖浆或糖粉的同时生产乙醇，可以用于低聚半乳糖生产过程中纯化低聚糖，并利用部分乳糖和单糖转化成乙醇。本专利技术是通过以下技术方案实现的—种制备低聚半乳糖并联产乙醇的方法,步骤如下配置浓度为O. 3g/ml O. 5g/ml的乳糖溶液，加入乳糖质量O.1 5%的β -半乳糖苷酶(该酶为同时具有水解乳糖和转苷作用形成低聚糖的酶)，调整温度至40°C 80°C，调整pH至4. 5 7. 5(可以用纯水调节，或者用pH在4. 5 7. 5之间的任意一种缓冲液调节)，反应2 48h (进行预水解同步转化发酵);反应完成后，降温至37°C，加入尿素和磷酸二氢钾，加入后，尿素的浓度为O.1 Ig/L，磷酸二氢钾的浓度为O.1 lg/L (加入尿素和磷酸二氢钾的目的是提供酵母生长必须 的氮源、磷源和无机盐离子(K+))，接入乳糖质量O.1 2%的酵母菌(酵母可以在34 37°C下利用乳糖、葡萄糖和半乳糖进行发酵生产乙醇)，34 37°C发酵48 72h，6000rpm离心IOmin收集酵母菌体(可回用5 10次)，上清液减压蒸馏浓缩收集乙醇，将收集乙醇后的溶液浓缩至相对密度为1. 26g/mL,即为含有乳糖、低聚半乳糖的糖浆；或将收集乙醇后的溶液浓缩、喷雾干燥后制成糖粉(该糖粉中低聚半乳糖浓度在40%以上)。本专利技术采用预水解同步转化发酵和分步转化发酵法，利用微生物发酵去除单糖起到纯化低聚半乳糖的作用，同时可以利用半乳糖苷酶水解乳糖所产生的葡萄糖和半乳糖联合生产乙醇。该方法可以提高低聚半乳糖产品中低聚糖的含量，降低纯化成本，提高低聚半乳糖生产过程的附加值，简化分离成本，具有切实的经济效益。本专利技术的明显效益是(I)采用水解同步转化发酵法转化及发酵在同一时间进行，单糖被酵母消耗后，会促进乳糖水解，即在低酶负载量即可以达到较好的水解和转苷作用。(2)将低聚糖纯化与乙醇发酵相关联，将低聚糖分离纯化成本转嫁与乙醇生产，具有明显的经济效益，可提高低聚半乳糖的工业生产的竞争力。具体实施例方式下面结合实施例对本专利技术作进一步的说明。实施例1制备低聚半乳糖步骤如下将无水乳糖103°C过夜烘干，准确称取30±0.1g的无水乳糖，定容至IOOmL,配置成30%(w/v)的乳糖溶液，45°C水浴5min后,加O. 5mL的毕赤酵母表达的β -半乳糖苷酶(酶活力为4000IU/mL)，45°C保温48h，得混合糖液，经HPLC测定，混合糖液中固形物(固形物是指将反应液干燥后所得到的固体)的组成为低聚半乳糖、乳糖、葡萄糖和半乳糖，其中，低聚半乳糖含量为35% (质量百分数，下同)，乳糖含量为38%，葡萄糖含量为24%，半乳糖含量为3%。实施例2制备低聚半乳糖并联产乙醇步骤如下将实施例1获得的混合糖液升温至80°C保温15min，使β -半乳糖苷酶失活，然后降温至37°C ;称取O. 05g安琪耐高温酿酒酵母(安琪酵母股份有限公司生产)，加2mL 34°C无菌水,90rpm震荡活化15min,向混合糖衆中添加O. 05g尿素和O. 05g磷酸二氢钾，以及活化好的酵母，混匀，37°C发酵48h，6000rpm离心lOmin，取上清，经HPLC测定，上清液中固形物的组成为低聚半乳糖，乳糖，其中，低聚半乳糖含量为48%，乳糖含量为52% (葡萄糖和半乳糖含量为O);按照上清液中乙醇的浓度为4° (%，v/v，下同)。上清液减压蒸发回收乙醇，回收乙醇后的残液浓缩10倍，制成糖浆，糖浆经过喷雾干燥后制成糖粉。实施例3制备低聚半乳糖并联产乙醇步骤如下将无水乳糖103°C过夜烘干，准确称取50±0.1g的无水乳糖，定容至IOOmL,配置成50% (w/v)的乳糖溶液,45°C水浴5min后，加入O. 25mL的毕赤酵母表达的β -半乳糖苷酶(酶活力为4000IU/mL)，45°C保温48h，升温至80°C保温5min，降温至37°C， 添加O. 02g尿素、O. 02g磷酸二氢钾和O. 2g安琪耐高温酿酒酵母(安琪酵母股份有限公司)，37°C发酵48h，发酵结束后得发酵液，本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种制备低聚半乳糖并联产乙醇的方法，其特征在于：包括以下步骤：配置浓度为0.3g/ml～0.5g/ml的乳糖溶液，加入乳糖质量0.1～5%的β?半乳糖苷酶，调整温度至40℃～80℃，调整pH至4.5～7.5，反应2～48h；反应完成后，降温至37℃，加入尿素和磷酸二氢钾，加入后，尿素的浓度为0.1～1g/L，磷酸二氢钾的浓度为0.1～1g/L，接入乳糖质量0.1～2%的酵母菌，34～37℃发酵48～72h，6000rpm离心10min，上清液减压蒸馏浓缩收集乙醇，将收集乙醇后的溶液浓缩至相对密度为1.26g/mL，即为含有乳糖、低聚半乳糖的糖浆；或：将收集乙醇后的溶液浓缩、喷雾干燥后制成糖粉。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：程少博，夏蕊蕊，肖林，张文磊，覃树林，何凤云，杨建，李红震，王艳君，
申请(专利权)人：山东龙力生物科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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