[发明专利]一种利用定向拆分的内切半乳聚糖酶生产阿拉伯半乳低聚糖的方法

说明书

本发明公开了一种利用定向拆分的内切半乳聚糖酶生产阿拉伯半乳低聚糖的方法，先采用超滤技术对微生物生产的天然半乳聚糖酶液进行组分拆分，获得截留分子量为10‑100kDa的内切半乳聚糖酶；以阿拉伯半乳聚糖为底物，采用获得的内切半乳聚糖酶进行酶解，制备获得阿拉伯半乳低聚糖。本方法采用超滤技术定向拆分天然半乳聚糖酶系中的外切半乳聚糖酶以后，由于水解体系中的外切半乳聚糖酶活力大幅度降低，提高制备阿拉伯半乳低聚糖的选择性，因而进一步提高阿拉伯半乳聚糖降解成低聚糖的得率和产物中低聚糖的含量，降低了产物中单糖的含量，为微生物产天然半乳聚糖酶制备阿拉伯半乳低聚糖工艺提供了一个高效、低成本的新途径。

技术领域

本发明属生物化工中的微生物酶解制糖技术领域，具体涉及阿拉伯半乳聚糖原料经微生物分泌的酶生物降解后，制备功能性阿拉伯半乳低聚糖的技术。

背景技术

阿拉伯半乳聚糖(Arabinogalactan，AG)是一类具有高度分支结构的阿拉伯糖与半乳糖组成的中性多糖，其大量地存在于针叶材中，尤其是落叶松。其主链为由β-1，3键连接而成的半乳聚糖，阿拉伯糖侧链通过β-1，3键或β-1，6键与半乳糖连接。近年来落叶松木材作为森林资源的一部分，其加工后剩余的木料木屑却未得到合理利用，这不仅会对环境产生污染，还会造成林业资源的浪费。落叶松木材废弃物中含有丰富的阿拉伯半乳聚糖，通过技术手段提取其中的阿拉伯半乳聚糖则可以实现林业资源的合理高值化利用。此外，在植物果皮废弃物中还存在一种酸性阿拉伯半乳聚糖衍生物——阿拉伯聚半乳糖醛酸，其主链为由α-1，4键连接而成的聚半乳糖醛酸，阿拉伯糖基通常以α-1，5键与主链相连。在果汁加工工业中产生大量果皮渣，国内目前由于欠缺先进的技术或设施，果皮渣常作为废弃物进行填埋处理。往往产生大量酸性液体，破坏土壤结构、污染水体和空气，亟待一种经济环保的果皮渣资源化处理方式。由于落叶松木材废弃物以及植物果皮废弃物中含有丰富的阿拉伯半乳聚糖，通过技术手段提取其中的阿拉伯半乳聚糖则可以实现林业资源的合理高值化利用。

阿拉伯半乳聚糖早期在食品行业中常被用作甜味剂、增稠剂、乳化剂等食品添加剂，其还具有提高机体免疫力，降低血液中胆固醇、葡萄糖和胰岛素水平，增加肠道益生菌、调节肠道等诸多生物活性，是一种功能性多糖，但由于阿拉伯半乳聚糖的链分子量较大、活性低，需通过降解分子链以提高其活性，才能进入生物体内发挥生物活性。

降解阿拉伯半乳聚糖的方法主要包括化学法、物理法以及酶法。化学法不可避免的会用到酸或碱，存在反应条件剧烈，水解程度难以控制，低聚糖得率低，水解产物中单糖及单糖分解产物比例高，产品分离精制工艺复杂、成本高等缺点。物理法虽然能耗低，无污染，但其降解效率不高，难以达到预期效果。而酶法降解具有反应条件温和、副产物少、降解产物中低聚糖含量高的优点。但目前大多数能合成半乳聚糖酶的微生物，其分泌的半乳聚糖酶酶系中都含有一定数量的外切半乳聚糖酶，而在外切半乳聚糖酶存在的情况下，阿拉伯半乳聚糖很容易被没酶解成单糖，导致阿拉伯半乳低聚糖的得率极低。

因此，在微生物酶法制备阿拉伯半乳低聚糖的工艺中，我们需要通过一些手段尽可能地降低天然半乳聚糖酶系中外切半乳聚糖酶的活力。在已有的文献报道中，有采用物理、化学诱变或基因工程的方法改造微生物，以期获得新的突变株或工程菌，它们可以分泌低外切半乳聚糖酶含量的半乳聚糖酶酶系，但这类方法存在盲目性、随机性，周期长及过程繁琐等不足。

发明内容

针对一般的微生物分泌的半乳聚糖酶在降解阿拉伯半乳聚糖制备低聚糖的不足，本发明所要解决的技术问题是提供一种利用定向拆分的内切半乳聚糖酶生产阿拉伯半乳低聚糖的方法，以期提高阿拉伯半乳聚糖降解成低聚糖的得率和产物中低聚糖的含量。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案如下：

一种利用定向拆分的内切半乳聚糖酶生产阿拉伯半乳低聚糖的方法：先采用超滤技术对微生物生产的天然半乳聚糖酶液进行组分拆分，获得截留分子量为10-100kDa的内切半乳聚糖酶；以阿拉伯半乳聚糖为底物，采用获得的内切半乳聚糖酶进行酶解，制备获得阿拉伯半乳低聚糖。