[发明专利]一种利用果胶酶裂解高酯化度果胶制备单糖和低聚半乳糖醛酸的方法

说明书

技术领域

本发明属于功能有机物制备技术领域，特别涉及利用产果胶酶的毕赤酵母发酵产生的酶裂解高酯化度果胶产生单糖和低聚半乳糖醛酸的方法。

背景技术

果胶(pectin)以原果胶、果胶酸的形式广泛分布在植物果实的根、茎、叶之中，具有天然、绿色、营养、健康等特征，是经过联合国粮食及农业组织及世界卫生组织(FAO/WHO)联合专家委员会共同认同的无毒、无ADI(每日允许摄入量)限制的食品配料。目前，果胶作为增稠剂、稳定剂、凝胶剂和增效剂等被广泛用于食品工业。此外，果胶还可用于保健食品和药品。果胶具有降低血糖预防糖尿病、降低胆固醇、防止结肠癌和前列腺癌、防止肥胖以及抑制肠内病原菌增殖的作用，因此可以用于制作防止糖尿病、肥胖症、高血脂等疾病的保健食品。在医药行业，果胶还具有抗菌、止血、降血脂以及抗辐射等作用，可单独或与其它制剂合用配制软膏，栓剂和微囊等药物制剂，被称为“人体健康的平衡素”。

然而，果胶由于其分子量太大而限制了其生物学功能等多方面的应用。此外，不同来源、原料种类、生长环境以及季节的不同也使其结构上不同，也决定了其在功能特性上的不同，也限制了其在商业上的应用，因此对果胶进行改性成了一个研究热点。通过降解果胶能得到大量的低聚半乳糖醛酸，目前理论的降解途径有物理降解法、化学降解法和酶降解法。虽然用物理法(如张丽芬，果胶多糖超声波定向降解途径及其机理研究，浙江大学博士生学位论文，2013)、化学法(酸法降解果胶)也能使其裂解，但是，物理和化学方法存在产物不稳定、污染环境等问题。用酶降解则不存在上述问题，果胶酶是能够分解果胶物质的多种酶的总称(薛长湖，张永勤，李兆杰，李志军，果胶及果胶酶的研究进展，食品与生物技术学报，2005年06期)，用酶降解果胶进行麻类脱胶，果汁澄清已有很多研究，如魏娟等，果胶酶对早酥梨汁的澄清试验研究，安徽农学通报；又如赵欣，林盼，复配生物酶对亚麻粗纱处理工艺的研究。但是这些研究的目的不是为了制备低聚半乳糖醛酸。钱丽丽在其硕士学位论文(果胶裂解酶的发酵及其在制备不饱和低聚半乳糖醛酸的应用，浙江工业大学硕士学位论文，2007年6月)中报道了利用果胶裂解酶制备低聚半乳糖醛酸，但是其酶的利用效率不高，每100U的酶24小时只能处理2g果胶而且酶解以后没能得到单糖和二糖等聚合度低的糖。

半乳糖醛酸是果胶组成的一个单糖单位，目前尚没有利用酶法获得这种单体的方法。果胶作为一种多糖，一般的果胶酶水解果胶得到低聚半乳糖醛酸(2-10个单糖)，如Huilin Wang,Characterization and high-level expression of a metagenome-derived alkaline pectate lyase in recombinant Escherichia coli，Process Biochemistry，2014,利用果胶酶水解产物是二糖到四糖。如果要获得单糖，尚需要利用二糖水解酶进一步水解才能获得单糖。低聚糖的概念是1930年由B.Helgerich等提出来的，是由2～10个单糖构成的直链或支链低度聚合糖。它是自然界中一类具有多种特殊生物功能的有机化合物，分布特别广泛，而且种类繁多，在糖生物学功能中占有相当大的比重。低聚糖包括两大类，即天然低聚糖和功能性低聚糖,低聚半乳糖醛酸属于功能性低聚糖,因为在人体胃肠道内部缺少分解功能性低聚糖的酶系统，同时它也不能被人体酸、胃酶所降解，会直接进入到大肠内优先被双歧杆菌利用，是性能优良的增殖双歧杆菌的因子。功能性低聚糖也具有糖类的一些特性，可替代糖料作为甜食的佐料。低聚半乳糖醛酸具有促进肠道双歧杆菌大量增殖，调节植物生长发育，抗癌，降低胆固醇，抑制脂肪肝等作用(钱丽丽，果胶裂解酶的发酵及其在制备不饱和低聚半乳糖醛酸的应用，浙江工业大学硕士学位论文，2007年6月)，因此，其应用潜力巨大。

本发明利用专利(专利号ZL201110379664.X)“一种碱性果胶酶pel168s核苷酸优化序列及其高效表达”中所涉及的菌株GS115/pel168s-9k，进行发酵产酶，并对食品级果胶进行酶解条件摸索，探索出了制备单糖和低聚半乳糖醛酸的条件。

发明内容

本发明的目的是提出利用毕赤酵母发酵产生的果胶酶具有高酶活，并可快速高效的降解果胶的特点，提供了一种制备单糖和低聚半乳糖醛酸的方法。

为了实现本发明的目的，发明人通过大量试验研究和不懈探索，最终获得了如下技术方案：

一种利用果胶酶裂解高酯化度果胶制备单糖和低聚半乳糖醛酸的方法，该方法包括如下步骤：