[发明专利]一种微波联合酶法制备及精制半乳甘露寡糖工艺

说明书

技术领域

本发明涉及一种微波联合酶法制备及精制半乳甘露寡糖工艺。

背景技术

寡糖亦称低聚糖，是指2～10个单糖通过非α-1，4-糖苷键连接形成的直链或支链的糖。具有低热、稳定、安全无毒、无残留等良好的理化性质。它是公认的保健食品功能因子，能显著增殖双歧杆菌等有益菌，调节肠道菌群平衡；有效抑制有害菌，减少毒素生成；增强免疫力，抑制、预防肿瘤；促进消化、吸收；润肠通便，防止便秘；促进钙、镁、铁、锌等矿物质的吸收等广泛用于乳制品、婴儿食品、保健品、药品等。半乳甘露寡糖(galactomannan-oligosaccharides，GMOS)是寡糖家族的新品种，是由二至十个甘露糖或甘露糖和半乳糖通过糖苷键连接起来，形成直链或分枝链的一类糖。

GMOS是寡糖家族的新成员，能显著增进人体肠道内以双歧杆菌(Bifidobacterrium)为代表的有益菌的增殖，减少肠道病原菌、改善肠黏膜功能，作为饲料添加剂使用，具有调节动物非特异免疫、调节肠道功能的双重功效。研究表明，甘露寡糖是已知的对人体肠道内的有益菌群增殖效果最为显著的寡糖品种之一，对双歧杆菌增殖效果达50-100倍，明显优于大豆低聚糖(10-16倍)、异麦芽低聚糖(3-10倍)、低聚果糖(10倍)。GMOS在临床上还有调节血糖的作用，可作为调节肠道功能的食品保健原料，日本、美国、德国等国家已开发出相应的功能性产品，我国对GMOS的研究和产品开发还停留在对饲料添加剂层面上。

GMOS主要采用酶法降解半乳甘露聚糖进行制备，其原料来源于一些豆科植物种子胚乳胶片，如田菁(Sesbania cannabina)、胡芦巴(Trigonella foenum greacum)、瓜儿豆(Cyamopsis tetragonoloba)、皂荚(Gleditsia sinensis)、野皂荚(Gleditsia heterophylla)、槐(Sophora japonica)、塔拉(Caesalpinia spinosa)等。

由于半乳甘露聚糖胶具有极高的黏度，尤其是随着浓度增加，溶液的假塑性增强。在进行酶法水解时，一次性很难配置出3％以上的底物溶液，一般的酶解工艺中都采取1％～2％的底物浓度。从产业化角要进一步提高底物浓度，必须进行预降解，使动物胶液黏度降低。预降解降黏工艺作为酶解的预处理在工业生产中尤为关键，目前，降黏方法研究还很少，主要有物理、化学、生物酶方法，但存在生产效率低，污染物多，能耗较高的局限。

用于降解半乳甘露聚糖的酶主要是β-甘露聚糖酶，目前我国已能够进行商品化生产。该酶以内切酶为主，但酶中含有少量的外切酶，因而在酶解液中存在少量单糖组分。由于β-半乳甘露聚糖酶具有底物特异性，当聚糖侧链上存在较多半乳糖基修饰时，因空间位阻作用，导致主链无法被切割，因此在酶解液中存在部分大分子。酶的来源、原料品种以及酶解工艺的差别，将导致水解产物中单糖、寡糖、聚糖的比例不同。GMOS如果作为功能食品原料，就要求尽量去除大分子的聚糖和小分子的单糖成分，并使产品中的寡糖组分在批次之间保持稳定。此外，采用豆科植物胚乳胶片中，除了含量在60％～75％的半乳甘露聚糖成分外，还存在蛋白、淀粉、半纤维素杂质，在酶解的时候，部分进入到溶液体系，如果不予以去除，也会降低产品GMOS的纯度。

GMOS产品是链长、分子量、结构上都不全相同的寡糖混合物，目前检测手段还很难做到精确检测出每一个寡糖的分子量，而且不同的检测方式，如凝胶色谱发、光散射法，超离心法等检测出的结果不尽相同，系统误差较大。一般采用平均分子量(MW)、分子量分布(MWD)范围来描述产品的组成特性。GMOS产品的许多物理、化学特性都受其分子量及分子量分布的影响，因此在制备半乳甘露低聚糖的过程中控制分子量的分布范围是相当重要的。

化学和化工技术发展为分离组成不同的寡糖创造了多种手段，如溶剂沉淀、膜法分离、柱层析、树脂吸附、电泳等。溶剂沉淀法是根据相对分子质量不同的寡糖溶解性上的差异进行分离的，主要用于快速除去高分子聚糖；柱层析法及树脂吸附法，能够对寡糖进行较为精细的分离，但分离效果受分离介质影响较大，但存在分离成本高、分离效率低等缺点，因而一般用于实验分析。