[发明专利]一种快速生产高纯度低聚甘露糖的方法

说明书

技术领域

本发明涉及用于食品工业的高纯度低聚甘露糖的快速生产方法。 

背景技术

低聚糖或称寡糖(0ligosaccharide)，是由2～20个单糖通过糖苷键连接形成的直链或支链的低度聚合糖，有功能性低聚糖和普通性低聚糖两大类。蔗糖、乳糖和麦芽糖等都属于普通低聚糖，它们可以被机体消化吸收。功能低聚糖包括低聚果糖、低聚甘露糖、低聚木糖、果寡糖和大豆低聚糖等，它们不能被人或其他单胃动物直接利用，但可以促进动物后段肠道内有益菌的增殖，特别是双歧杆菌的增殖，从而提高动物机体的免疫力，增强动物健康。目前应用的低聚糖主要有低聚甘露糖(MOS)、果寡糖(FOS)、低聚木糖(XOS)等。生物医学专家多年的研究证实，低聚糖作为一类结构明确、理化性质稳定、工业化生产条件易行的低糖链物质，具有低热、稳定、安全无毒等良好的理化特性，具有增强免疫力，抗病防病，改善肠道健康状况。因此，人们对低聚糖产品造福人类寄予了厚望。生物医学专家们普遍认为，低聚糖及其衍生物必将为人类健康创造出像抗生素诞生一样的辉煌。 

低聚甘露糖又称甘露寡糖(Mannos-oligosacccharides，MOS)，是由甘露糖与葡萄糖以β-1.4糖苷键连接，糖分子聚合度为2～10，形成分枝链的的高端功能性糖。低聚甘露糖的形态为白色或淡黄色粉末，味微甜。其低吸潮性优于所有低聚糖，加之粘度低、耐酸、耐热，在pH2.3～8.0的范围内较稳定，100℃加热1h不分解。其水分活度与葡萄糖一致，贮存于-10℃也不结冰。热值几乎为零(不产生能量，对糖尿病人和肥胖病人无副作用)，可方便在食品中的加工。 

低聚甘露糖是一种新型功能性低聚糖(益生元)，在低聚糖分类中属于极品。由于它不仅具有低热、稳定、安全无毒等良好的理化性质，还具有保护肠道和提高免疫力等作用，低聚甘露糖其独特的生理功能受到人们的关注和认可。低聚甘露糖应用领域较为广泛，它做为一种优良的食品配料，可开发出多种具有增强免疫力，抗病防病，改善肠道健康状况的功能性食品。此外，以低聚甘露糖为基础生产的饲料添加剂，在提高幼龄动物增重率和饲料效率方面有显著功效。 

低聚甘露糖广泛存在于魔芋粉、瓜儿豆胶、田莆胶及多种微生物细胞壁内(葡甘露聚糖)。可通过使用酶催化技术来降解魔芋中的葡甘露聚糖而生产出高纯度的低聚甘露糖。中科院微 生物所与云南合作应用碱性菌进行过中试及小规模化生产，性能较差，成本高，尚未进行商品化生产。在国际上，欧美等国限于资源，采用化学合成的方法和从酿酒酵母细胞壁分离提取低聚甘露糖，如美国Alltech公司利用合成法生产的低聚甘露糖纯度为90％，聚合度为2～4，性能较差，规模较小，成本很高，市场价格为90美元/千克。酵母细胞壁分离提取的低聚甘露糖，纯度为25～30％，聚合度仅为2～3，性能更差，价格为20美元/千克。在日本市场上，高纯度低聚糖的价格是普通级的5～10倍，80％纯度的低聚木糖价格为65～70美元/千克。国内采用酶法技术生产高纯度低聚甘露糖企业是武汉东方天琪生物工程有限公司，他们用甘露聚糖酶解魔芋粉，采用离心机分离、硅藻土沉淀、离子交换、多次膜过滤、浓缩和喷雾干燥，生产出高纯度的低聚甘露糖。虽然他们可以工业化生产低聚甘露糖，但他们的生产工艺较复杂，特别是他们的甘露聚糖酶发酵活力仍低于3000IU/ml，生产成本较高。 

发明内容

本发明的目的是提供一种用纯化的β-甘露聚糖酶酶解魔芋精粉中的葡甘露聚糖，直接通过微滤和纳滤，快速生产出95％纯度的低聚甘露糖的方法。 

本发明是这样实现的，具体方法为： 

1.将纯化的高活性的甘露聚糖酶先加入去离子水中，再加入15～20％(v/w)魔芋精粉(加料时充分搅拌)。酶和魔芋精粉的比例为1000～1500IU∶1克。降解条件为温度45～50℃，反应3～4小时。当魔芋精粉中的葡甘露聚糖水解率达到90～95％时停止反应； 

2.利用陶瓷膜(膜孔径0.2μm)进行微滤处理得到滤微液； 

3.滤微液进一步超滤：技术要求为陶瓷超滤膜10nm(对应截留分子量20000Da)，工作温度26～49℃，压力0.1～0.12Mpa，物料流速1000L/h，洗涤工作温度52～60℃。 

4.超滤液进入纳滤和反渗透处理，进行脱盐、脱单糖、脱色、浓缩等。一级纳滤选择截流分子量为1000的纳滤膜，二级纳滤选择截流分子量为200的纳滤膜。经过二级纳滤的截流液进入真空浓缩，而纳滤滤过液则进入反渗透系统。