[发明专利]一种制备低聚半乳糖并联产乙醇的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种制备低聚半乳糖并联产乙醇的方法。

背景技术

低聚半乳糖（Galactooligosaccharides，GOS）是一种具有天然属性的功能性低聚糖，其分子结构一般是在半乳糖或葡萄糖分子上连接1～7个半乳糖基，即Gal-(Gal)n-Glc/Gal（n为0～6）。在自然界中，动物的乳汁中存在微量的GOS，而人母乳中含量较多，婴儿体内的双歧杆菌菌群的建立很大程度上依赖母乳中的GOS成分。低聚半乳糖能够选择性地促进人体肠道内固有的双歧杆菌等有益菌的增殖，从而抑制肠道内腐败菌的生长，减少有害代谢产物的形成，因此具有预防肠癌的发生、防止便秘、降低血清胆固醇含量、增加机体免疫力等功效；其还具有低甜度、低热能（非消化）、抗龋齿、对酸和热稳定等特性。

从公众日常的膳食习惯上看，每天从天然食物中摄取的低聚半乳糖很难达到日常推荐量标准，因此，有必要额外补充功能性低聚半乳糖，这有助于维持和调节人体正常肠道菌群的平衡，从而促进和保持人体健康。在日本和法国，含有低聚半乳糖的食品被批准作为“特殊健康用途食品（The foods for specified health use）”使用，日本每年消费低聚半乳糖为6500～7000t，欧洲市场上的主要功能性低聚糖产品也是低聚半乳糖。我国低聚半乳糖尚未实现产业化生产，主要依赖进口。

以乳糖为底物，利用微生物β-D-半乳糖苷酶催化合成低聚半乳糖是工业化生产低聚半乳糖的主要途径。β-D-半乳糖苷酶能够催化乳糖水解生成葡萄糖和半乳糖，该酶还可以催化半乳糖基转移反应，生成低聚半乳糖。但是，酶法催化合成低聚半乳糖的产率较低，通常为30%左右，其产率的高低通常受转苷活力/水解活力的比值、酶反应条件、产物反馈抑制等因素的影响。

低聚半乳糖的纯化方法，特别是除去单糖的方法，目前一般采用纳滤、离子色谱等方法，或者采用葡萄糖氧化酶将葡萄糖氧化为葡萄糖酸，然后再通过离子交换树脂法去除。无论采用酶法或者纳滤分离方法，都需要高成本的投入，从而降低了低聚半乳糖的附加值，限制了工业化的应用。中国发明专利CN101215590A中提及了一种利用固定化酵母去除低聚半乳糖中单糖组分的方法，该方法以海藻酸钙为载体将酵母细胞制成固定化细胞，应用该细胞采用分批发酵法或柱式连续发酵法处理低聚半乳糖溶液，完全去除葡萄糖和降低半乳糖含量。该方法有一定优势，但仍需要有投入固定化酵母成本和设备；然而酵母成本在低聚糖生产过程中所占比例极低，为了进一步提高低聚半乳糖的附加值，可以考虑采用低成本的酿酒酵母发酵法生产乙醇，不但可增加一种附加产品，且能够起到纯化低聚糖产品的目的。

乙醇除了传统地用于工业原料和有机溶剂外，在当前作为安全、清洁的生物质能源和汽油添加剂而备受关注（其燃烧值达到26900kJ/kg）。近年来，由于化石燃料的过度消耗，已经引起了严重的环境污染。在汽油中添加乙醇，使用乙醇混合燃料，不但可以减少汽油的用量，还可以减少环境污染。

发明内容

针对上述现有技术，针对低聚半乳糖生产成本高的问题，本发明提供了一种制备低聚半乳糖并联产乙醇的方法。本发明的方法是以低酶负载量进行低聚半乳糖转化，在转化过程中添加酿酒酵母，通过预水解同步转化发酵法或者分步转化发酵法制备高纯度低聚半乳糖糖浆或糖粉的同时生产乙醇，可以用于低聚半乳糖生产过程中纯化低聚糖，并利用部分乳糖和单糖转化成乙醇。

本发明是通过以下技术方案实现的：