菊粉低聚糖的生产过程

功能性低聚糖

一

刁劾低 、 . 钰蓬 | s,产 4 )耘 嘭菊粉低聚糖的生产过程… 月…等

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菊粉低聚糖是通过用菊粉酶水解菊粉或含菊豁植物矗以生的。反应体系含水 5- o一7%,并在高于酶的稳定温度下进行。 0 发明背最

1 z 7 午}

霄移

发明范岛：本发明是一经改进了的菊粉酶生产菊粉低聚糖的方法。 有关技术；菊粉低聚糖是由 2 5个果糖分子彼此通过一， l谴相联的低聚糖。例— 2如，该低聚糖包括菊粉三糖 ( ,菊粉四糖 ( 、薪粉五糖 ( )和菊赞六糖 ( 6 F) F) Fj F)等

每个菊静低聚糖通常含有约 i%末端具有一十葡萄糖残基的低聚果糖，因此，菊粉 0

低聚辖能激活巨曦细胞，成倍增加双歧杆菌，减少储存脂肪。实际上，据报导，当在食物中加八茹粉低聚糖时，腹泻舍被抑制，食物的效能也可得到提高和改善。 焱所周知，通过酸法和酶法都能水解菊粉制备低襄糖，但酸法水解的弊端是在水解产物中有大量果糖 ( F)形成，降低了菊粉低聚糖的产宰。因此，酶法生产菊粉低聚糖较为适宜。

在通常酶法水解中，可采用含萄粉的植物为原料，例如洋姜物，已知有真菌泉青箍展、曲霉属等，。母有克督威酵 ( n ia属及细菌如杆菌 ( a iu )属等。 Ca dd ) B cl s l

( eu ae Jr s lm

a t h k )菊苣 ( ioy及大丽花 ( aih替。作为能产生水解菊粉的酶的微生 ri o e, c Chc r ) dl ) a ( u v r my e )属、念璩菌 Kly eo c s

为了用上述酶承解上述含菊粉植物，可将含菊粉植物切碎磨浆，加水或不加水，然后进行酶路水解。

然而，由于用这些植物为原料，便出现了一系列问题，即大批原料集中在收获季节，运费较高，并且在储存期阈，糖分降低。因此，将植物切碎、干燥，使水分减少到葳来的 1%左右，这样，便能储存较长时阈，于是上述问题便得到解决。这在原料加工上是经 0常采用的。

在通常酶法水解过程中，当使用干品时，

则莆加水使其成浆，水的含量一般较高，以便有效地进行酶法永解，水分含量一般在 7%以上。然而，酶法水解在如此高含水量中 0

进行，酶解后，干燥过程需排除大量水分：于是就增大了设备投资和生产流程费用。如此将不利于菊粉低聚糖的生产。

在酶法水解过程中，来身上述微生物的大部分酶的最适温度为 4— 5℃,据报导， 5 5在 6℃以上酶将迅速失活。 O

另外，在工业生产中，一般都需要保持 6℃以上转化，以避免酶解反应被其他微生 O物所污染。这样的方法已有报导，该法选择了一种能产生耐受 6℃而不失括的耐热菌 O株。 ( a n s a e tApp ia i n Lad— p nN 0.9 0 J pa e ep tn l to i o e c 6 5/1 8 ) 93。

然而，进科r法需要较长时闻和大量劳动，且老必能得到满意的效果。方一 -

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凳子药粉酶，已知当某些物质 (菊粉等 )存在于酶解反应中，则酶的稳定性增加，如这意味着随着时阀的推移，在某种温度下残留酶活的降低被抑制 j但这样不袅示在高于酶的稳定温度范围内酶解反应含受到影响。J p n s ae t i— p n NO 5 6/ l 8 a a eep tn d o e La 99 9 3还报导了 As egl s c u产的菊粉酶在稳定温度范围内 ( 5以下 )即 6 E进行酶解反 p r iu f u m l i 6E 0应的过程。 J eme t e h o.6 5 3 ( 9 8还报导了 Ch y o p r m a n r m产 .F r n c n 1, 5 J 8 ) T 6 rs soi p n ou u生的菊粉酶在 5 U (酶稳定温度为 5℃以下 )控用于酶解反应。 J p n s ae t 0该 O a a ee tn p A 9iainLad o e 1 t c o i - p nNo.1 6 2 3 9 9/1 7 9 7中撤导一种酶作用于洋姜浸提液 (水 g%含 5上 ) J p n s ae t ad o e。 a a eeP tn L i- p nNO.4 a l 9 2还报导了将一种表面活性剂加^到一 7 8/J 8种水不溶物中实现酶解反应。发明小结：

本发明的目的是： 1 .在儇持药粉或

含菊粉植物酶解效率的同时，提高酶解产物的生产水平；2 .降低菊粉{糖的生产成本} 3提高萄粉低聚螗的含量；4乐聚 .避免在菊粉或舍菊粉植物的酶舫过程中被各种擞生物污染， 5 .改进菊粉低聚糖的生产效率。 本发明还提供了一个用菊耪酶酶解菊粉或含菊粉植物生产荣盼低聚糖舶过程，该过程反应体系含水 5 - O,还提供了一个高于酶稳定温度的酶解菊粉或含菊粉植物有效生 o一7%产菊粉低聚糖的过程}另外也提供了一个用药粉酶水解含水 5 - 0的菊粉或含菊粉植 o一7%

物为底物，井在高于酶的稳定温度下进行酶解的过程。图形概述

.

图 i P nclu p r u o e u Va r b - ceo im产生的内切菊粉酶的反应温是 e iiim u p r g n m r u f S lr t i i u

度 (座标 )与对应活性 (座标 )的相互关系曲线，同时也表明了最佳反应温度。横纵图 2是内切菊榜酶温度 (标 )与残留括性 (横缴标 )的关系曲线。 具体说明品。

.

根据卒发明舶第一方面，可以采用洋姜、菊苣或大丽花等含药粉植物，最好使用于菌种可选用能产生菊粉酶的下列任一种： As egi s P nclu n p ri u, e iiiy。 l lKly eo y e, u v r m c s C a dd, n ia Ba i u, c t s[ S ch r a c a om y e, c s Fu a i s r um, Ta￣ o y e . l r m c s

Ch eo u a t mim, P c i,和 Ch y o p r m等属。 iha rs s o i u

实际上， Pe i )u p ru o e n Va r bi slr t m产内切菊粉酶较好， nc l m u p r g n m t u r ceo i ii— uAs egl s c u也比较好。 p r iu u m l f i

菡种培养基坦戏：疆蔫粉，果糖，葡萄铸，麦芽糖等为碳源 j用酵母膏玉来浆 (玉米浸提液 )无视盐等为氮源及矿物质，于 2— 3℃通气培养 2 s,培养完成后，其滤， 5 5一洼为酶液。作为酶解容器，选用具有垣温带搅的没备最为适宜。 将黪渡加入到舍菊粉

植衔于糨及 4~ 6℃温永灼混合物中，放人j解躇，并进行匈 O 0 4 c匀搅拌 此时台永量为 5— 7%,若含水量低于 5%时，会有大量药粉不能被水解，致 0 0 0

使最终产品中菊粉 j聚糖的含量较低：反之，当含水量超过 7%融，酶解反应虽完成的氐 0轻充分，但水解产物的干燥费用刑较高。因此，酶解反应在水辉罐中于 4一 7℃进行 I— 6小时后，产物经普通滚桶式干燥 o O 23器或鼓风干燥器干燥至含水量 5%以下，便得到一种菊扮低聚糖占绝干物质 4 5以上的 0 0%产品。 (糖水解率 5% )萄 7。一一

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根据发明的第二方面，在高于酶的稳定温度，特别是在 5— 7℃范围内水解菊粉或 5 0

含菊{物生产菊粉骶聚糖。在此仍可使用在第一方面使用的菌种培养基，通常是在 2努植 5—

3℃通风培养 2 5天，培养完成后，过滤除去茁俸便得到楹酶液。例如可通过使用离 5—

子交换树脂或凝腔过滤来提纯，经捷纯的各种菊粉酶的最佳反应温度取决于所选用的菌种.但一般都在 4— 6℃之闯，酶的稳定温度通常郡在 6℃酿下。 5 0 O 为生产菊粉低聚精，内切菊鼢酶较好，当使用的酶具有内切/外切 ( d En o/E o x)为I/S> 1 0时 (里 l是萄粉水解活性； S为蔗锗永解括性 )到果糖的生成被抑制，而这，

菊黔低聚糖被有效的形成。困此，必要对，可将部分粗酶液通过排除外切菊粉酶加以纯他，以得到 I/s高比例的酶液，井用这样的酶液进行萄将低聚糖的生产。撮佳反应温度的测定：将 1 r l05的菊粉液[/ l .a .% O M e醋醴缓冲液 ( H50]和 P .) 1 rl酶液，在不同温度下反应 3 a稀 O 0分钟，然后用 35二硝基柬杨馥法对最终还原糖进 .一行定置经比色来测定硅留酶话。 酶的稳定温度是通过将 10稀酶液，在不同温度下保持 l . ml 0分钟，然屠加

i ml 5药粉液[/l酸缓冲涟 ( H50]于 5℃反应 3 0% 0 M 0醋 P ) 0 O分

钟，对最终还原糖进行定量比色来测定最后残留酶活。

下面是一个由含菊粉植物如洋姜，菊苣等生产菊粉低聚塘的过程。首先将含药粉植物切细磨碎成浆，或将植物千片粉碎加承成浆，蒋上述酶渣加入紫中，形成含水 5— 8%的混合物，然詹酶解 1— 6小时，承解温度控制在 5— 7℃范围 0 5 23 5 0

内.大约比萄粉酶的稳定温度高 I E左右，这样，不但可以提高菊粉低聚糖的得率 .还 O可减少被其他微生物污染的机会。通过滚桶式干燥器或鼓风干燥器将永解产物干燥至含永

5左右，于是，便樽到含萄粉低襄糖 4%以上的产品 (粉水解率 5% )% 0菊 7。在上述方法中，药粉酶在高于酶的稳定温度比低于酶的稳定温度下进行水解，得到的菊柠低聚糖产率更高，这样，所使用的酶量便可以降低，由此可降低葫粉低聚糖的生产成奉。

根据发明的第三方面，上面提及曲两个条件郎反应渡含水量 5 - 7%￣水解温度高 0-0于稳定温度 .可以结合起来用于菊粉酶水解药粉或含菊鼢植物生产药葑低聚糖： 如上所述，根握本发盟：由萄粉或含菊粉植物酶若生产菊粉低聚糖的过程便得到了进一

步改进 .菊崎低聚糖曲生产效率也得到了进一步提高。 际上，根据第一方面，在酶浩水解产物干燥效军得到提高的同时，也绦持了酶浩水

解的高效率。进而，兰薄洼永解在低含永量的持况下进行对，药粉低蠢糖也可得到有教地生产。这样，爿解后的干爆费用可得到较大的降低，可进行簿粹僚蹙耱低成表工监化生 出0

桩据第二方面 .菊粉袤含菊特植物曲醇法亦船可在高于酶的稳定舞麈下进行，选样。 菊粉低聚糖的毒量及生产率都可得到提高，另外 .还可减少各种微生转靛污染。 此外 .根据第三方面，Ⅱ一、二方面的好处都能实现。 第

车发明通过下面几个实侧可以得到更为详细地说明，僵本发明不仅仅局限于选 J个实 1 L例。

侧 i

( )萄粉酶的制备 12 7

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茁袢为 P

ncIu u p r g n a .Vu r— c r t m e iii m p r u o e mn V l r b iS l oi e u

培葬基缸成为菊粉 0 s,麦芽糖 0 5, NH4 O4.%, lH2 O4Oi, .% .% H2 03 P 0 P .%T e8 ( we n 0哇温 ) O0%和 M g O4 H2 00%,用自来水溶解，调 P .,取 1 0 .2 S 7 0 .5 H70 0 m!放人摇瓶， 菌，接一环菌种，于 2℃预培养 2天。 8 取上述培养基 ( .I故人 5培养容器中，用上述预培养液按种，于 2"养 4 35) 1 82培 ( 天，培养后的滤液作为酶藏。( )菊粉低聚糖的制备 2

将菊萱韫的干燥粉末 (下称为萄苣粉 )作为含萄粉植物原料，酶液用量为 2以 u/g菊苣粉。

酶活性的搦J定方法如下 t 将 i%的菊粉落于 01 ( 5 .M PH5O )的醋酸缓冲浈中再将 05经缓冲稀释的酶渡 .ml加入到 05菊船藏中，子 5 '反应 3 ml 0 C 0分钝，用 3 5=硝錾永杨酸此色法测定其中的，一还原糖。将每分钟产生 I o还原糖的酶最定义为 l。蛐a 1 u在 0 J中投人 7k∞罐 0 g萄苣豁，在边扣边搅拌幻同时，均匀加入 6"水和酶渡， 02温 ( 使匣应物含水量 6%,于 6C水解 2 0 0 0小时，所得水解产物予 s一 l O干燥至含水量 0 0℃ 3%下，然后粉碎至 2 0耳以上得到 5 k 5 g含菊粉低聚耱粉末，其中菊粉低聚糖占干国物5 .% (粉永解率 7% ) 49菊 8。侧 2 ( )菊扮酶的制备：粗酶潋的制备同例 J 1。

将粗酶液 ( 1盐斩，通过一个 DE—S p r sCI一 B柱，用 Na洗脱，收集内 1) AE e h o e .6 C1

切药粉酶的活性部分，然后再将该部分用 S p a rl - 0 e h cy 20进行凝肢过滤捏纯，直至得到 S一

个单一谱带。经如此提纯的内切菊粉酶的最佳反应温度为 5— 6℃,稳定温度低于 0 O( )萄粉低聚糖的制备 2将萄苣根磨碎成浆 (含水 5% )再加入 1 0 0 7 . 0 0 u上述粗酶液，混合，然后于 6" 5 C酶

6℃ (圈 l圈 2。 o见和 )

解 l 8小 r将产物干燥粉碎，便得到含药粉低聚糖 6%的粉柬 (升 8菊粉水解率 9% ) 0。对照侧 l

例 2过程在其他不变的情况下，酶解温度为 5 U,则粉末产品含菊粉低聚糖 6% 8 2(菊粉水解率 8% ) 2。对照侧 2 例 2过程在其他不变的情况下，将妪酶液 1 0 0 0 0 u直接使用，不加菊苣浆，予 6"馁 52 (温 l O分钟，辖逸样得到的酶液用于水解，产品中菊静 l糖含量为 3%。}骶聚 8例 3

( )菊粉酶的翩备 J

用 As egl sf u m为菌种，培养过程同铡 l培养完成后，过滤除去菌体，向滤 p riu c u l i。灌加入硫酸铵，使其饱稿虚达 6 . s%,收集沉淀，并用 00 M醋酸缓冲液 ( H5O o一 5 .1 P .)进行透析，得到粗酶液。内切菊粉酶的稳定温度为 5℃以下。 0 ( )菊粉低聚糖的制备 2用菊苣根重复侧 2进行酶法水解，于 5℃水解时菊粉低聚糖含量是 5℃水解的 12 5 O .—

2一 S

功能性低聚糖

确坟、、 倍。 例 4 要点

一

笠奇

f . f嘏 多

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制备菊粉酶的过程同倒 1酶解反应在 i螺旋叶片混台嚣中进行。即将 2 0自来。 m 01水和 ' 1酶液加入混合器，再将 l 0 g菊苣粉与其均匀混台，于 6"解 2 3粗 0 k 5 5 C酶 0小时，酶解液含水 6%,水解后，产品进行干燥粉碎，产品含菊粉低聚糖约 6%。 5 1 1 .菊粉低聚糖的生产过程是用一种有效的菊鼢酶，酶解菊粉或含菊榜植物，反应液含水 5- 7%。 0- 0

2,选用的产菊粉酶菌种为 P nclu p￣u o e im t￣ r slrt m或 e ii'm u rg nu Va.rbi ceoi l . '— uAs l c u。 pe l fu m usi

3、菊粉低聚糖的生产过程是在高于酶的稳定温度下进行的，反应温度为 5— 7℃。 5 O张万青程胜利刘振强邓晓

译自" UROPEAN PATENT APPLI￣ CA l ON 04 9 7” I 2 07 A2

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.酵母发酵木糖的

生化及生理学

二

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自 1 8年发现酵母具有发酵术糖的能以来，己广泛地研究了木糖代谢方法，擅翠 91在 16 9 0年就已证明细菌可将木糖直接异构成木酮糖， Cha g和 Kn g t发现丝捩真菌 in ih P nclu Ch y u e￣具有戊糖代谢初始阶殷的酶，它不同于细菌的木糖异构化酶。 e iiim i s g n m l ^发现愎 Ca dd ￣ i母先把术褚经出木糖醇还原成木酮稽，这种酵母能够氧化术 n iau is酵 l糖并在基质上生长 .进而将木酮糖磷酸化为木酮糖一 5磷酸 .这个中阁体然后用戊桔磷—酸速径代谢，我们筮现木糖发酵酵母经由术糖醇接照氧化一原方法将木糖转化成术酮连锫戊糖和己耱代谢之间的明显区别就是和己糖相反，所有戊糖都通过 P P往复穿棱。 P 生物技术方面的重要酵母 S c h t my e ee i a a c a o c s vvs e不能发酵本糖，但能发酵术酮耱。当 c i

术糖异构酶出现在开质里附，术糖转化戍木酮糖，然后谚术酮糖能发酵成乙醇。当木糖槛吸敉时，术糖发酵酵辱的乙醇生戏率大约是葡萄糖吸收时的一半 .用 s hz sc h r my e o e和 s ce i a发酵木酮糖过程中得到的结果是招同的。车 c io a c a 0 0 s mb p cr vs e i丈将探讨用 Pc i t i s a dd h h t￣及 P c y oe a n p i s市将发酵的生 ihasi f .C n ias e aa pi a h s l￣tn o bi茸 u理方面情况，盔为这三个茁已被^们深凡的研究讨论，譬他酵母茁在适当的场台也蒋技提

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