[发明专利]中空纤维酶膜反应器连续制备异麦芽低聚糖的方法

说明书

本发明涉及一种低聚糖的制造方法，确切地说，它是异麦芽低聚糖的新制造工艺。

异麦芽低聚糖又称异麦芽寡糖(Isomaltoolingosaccharide)或叫分枝型低聚糖(Heterooligosaccharide)，是指分子内含有α-1，6糖苷键，主要含葡萄糖聚合度为2-5的分枝型低聚糖，此外还含有葡萄糖和少量直链麦芽低聚糖。它是一种新型功能性低聚糖，是双歧杆菌增殖因子，具有抗龋齿、防止便秘、耐热、耐酸、保湿性、水分活度低等优良性能。82年日本林原生化科研所开发α-葡萄糖苷酶，85年日本昭和产业公司将IMO-500，IMO-900P推向市场。经检索可知：金其荣、徐勤发表在《淀粉与淀粉糖》1996(3)第5-9页，名称为“异麦芽低聚糖(寡糖)性质及生产与应用”一文中介绍：它是以淀粉为原料，淀粉浆经α-淀粉酶液化(DE6-10)；β-淀粉酶(或亦加普鲁兰酶)、α-葡萄糖苷酶糖化转苷；过滤、脱色、脱盐、真空浓缩得IMO-500。它是一种间隙性生产工艺，即糖化、转苷同时在一个反应罐中进行，由于存在产物抑制作用问题，因而反应时间长(36-48h)，酶用量较大(每罐都要加入必要的酶)。

本发明目的是采用中空纤缝酶膜反应器双酶膜连续化系统，以淀粉为原料，用α-淀粉酶和普鲁兰酶(或异淀粉酶)糖化制取中间产物麦芽低聚糖，后用α-葡萄糖苷酶和真菌淀粉酶转苷制得异麦芽低聚糖最终产品。

本发明是由下述技术方案来实现的，提供一种中空纤维酶膜反应器系统，以连续糖化制造麦芽低聚糖；后再连续转苷获得异麦芽低聚糖。使糖化、转苷分别优化控制，酶反复循环利用的双酶膜连续糖化转苷新工艺(称麦芽低聚糖转苷法)。(a)异麦芽低聚糖(糖浆、粉末)的新制造工艺，它采用中空纤维酶膜反应器双酶膜连续化系统，采用聚砜中空纤维超滤器，截留分子量10000，细胞色素C截留率100％；(b)其工艺路线：以淀粉为原料(特别是木薯淀粉或玉米淀粉)，用α-淀粉酶和普鲁兰酶(或异淀粉酶)糖化制备麦芽低聚糖，后用α-葡萄糖苷酶和真菌淀粉酶转苷制得异麦芽低聚糖。

异麦芽低聚糖的中空纤维酶膜反应器连续化工艺制造方法，聚砜中空纤维超滤器截留分子量的选择，从糖类分子构造特殊性及实践总结：截留分子量的选择是糖类分子量乘10倍，才可以使糖类分子顺利滤过，如麦芽六糖或分枝型麦芽六糖分子量是972，其截留分子量应选择9720约等于10000。

其制造工艺方法是：

糖化：先分别液化两罐液化液。一罐置入储料罐备用，一罐置入1^#反应罐用5N HCl调节pH5.3-5.8，加入α-淀粉酶(2.0-2.5μ/g淀粉)，异淀粉酶(10.0-13.0μ/g淀粉)或普鲁兰酶(2-4L/g淀粉)于45-50℃搅拌糖化1.5h，后开始循环，稳定蠕动泵压力0.1Mpa/cm²，循环半小时后，从储料罐和补水罐连续补料补水，糖化3h后补酶，α-淀粉酶补加15-20％，异淀粉酶补加5％，补酶运作时间为1.0-1.5h(可连续流加或分批补加)。保持糖化液和出料液糖度均在25左右，得出产品可控制DE值在29-31之间，产品取样做HPLC检测麦芽低聚糖组分含量。

转苷：上述产品(约25％麦芽低聚糖溶液)注入2^#反应罐中，调节pH5.0-5.5，加入α-葡萄糖苷酶(300-1500μ/g麦芽低聚糖)，真菌淀粉酶(60-100μ/g麦芽低聚糖)，于55-58℃搅拌反应6h，(用纸层析检测反应物中麦芽糖、麦芽三糖糖斑基本消失)，即酶膜反应循环，从储料罐补料和补水，补料与出料基本平衡，补酶(可流加或分批加入)，α-葡萄糖苷酶补加20％，真菌淀粉酶补加5-10％，保持反应液和出料液糖度均在25左右，控制反应物停留时间为3-4h，产品取样做HPLC检测异麦芽低聚糖组分含量。

本发明的糖化、转苷分别得以优化控制的连续化生产工艺。

本发明是以淀粉为原料，特别是木薯淀粉或玉米淀粉。

本发明这种双酶膜连续工艺，使糖化、转苷分别得以优化控制，实验结果表明大大缩短糖化、转苷的反应周期(是原来36-48h的1/6-1/4仅8-9h)，酶用量省(以连续三批计算，酶可节省53％)，产品质量稳定，DP2-5分枝糖含量大于60％，超过日本同类产品[IMO-500或巴罗莱夫(バノラッブ)]的质量指标(52％)，本发明也是一种酶固定化的新方法。

附图是本发明的双酶膜反应工艺流程图