[发明专利]一种固定化细胞生产高功能性三糖含量的低聚异麦芽糖的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种固定化细胞生产高功能性三糖含量的低聚异麦芽糖的方法，特别涉及一种利用固定化细胞与模拟移动床色谱分离技术联产制备高功能性三糖含量低聚异麦芽糖的方法，属于淀粉糖生产技术领域。

背景技术

低聚异麦芽糖是功能性低聚糖中产量最大、应用最广泛的一种糖，在人体大肠中不能被有害菌利用，但能有效促进双歧杆菌的增殖，从而促进胃肠道蠕动，改善胃肠道微生态环境，提高机体免疫力，分解肠内毒素与致癌物质，同时低聚异麦芽糖还具有防龋齿的功能，可降低人体内胆固醇和血脂水平。

目前，低聚异麦芽糖是以淀粉为原料采用多种酶联合作用经过液化、糖化、转苷等操作，以生产尽可能多的异麦芽糖（IG₂）、潘糖（P）和异麦芽三糖（IG₃）等功能性成分。市场上低聚异麦芽糖产品主要有两种规格，分别是IMO‐50型（IG₂+P+IG₃+G_n≥50%，IG₂+P+IG₃≥35%）和IMO‐90型（IG₂+P+IG₃+G_n≥90%，IG₂+P+IG₃≥45%），其中IG₂、P、IG₃是体现低聚异麦芽糖功能性的主要成分，其含量高低反映了产品质量的好坏，也影响产品的应用和价格前景。

采用传统工业化生产工艺生产的产品存在诸多问题，产品中功能性三糖的含量不高，糖化转苷后三糖含量维持在35‐40%之间，即使经过发酵纯化也难以突破50%，同时，转葡萄糖苷酶采用进口产品，成本过高，并且糖化、发酵时间过长，料液透射比降低，产生异味，难以实现连续化生产。

固定化细胞技术起源于20世纪70年代，是在固定化酶的基础上发展起来的新技术，固定化细胞能在固定后继续进行正常的生长、繁殖和新陈代谢，并且代替游离细胞以及固定化酶来生产所需产品，正越来越受到更多关注。固定化细胞技术与固定化酶法相比可以省去酶的分离纯化工作，减少酶活性损失，同时固定在细胞环境中的酶比纯化后的酶更为稳定。

目前固定化技术生产低聚异麦芽糖集中于固定化酶领域，而固定化细胞及与模拟移动床色谱分离技术联产低聚异麦芽糖尚未见研究报道。

发明内容

本发明针对现有技术的不足，提供一种固定化细胞生产高功能性三糖含量的低聚异麦芽糖的方法。

术语说明

IG₂+P+IG₃：异麦芽糖、潘糖和异麦芽三糖占干物质的质量百分比。

DE值：还原糖（以葡萄糖计）占糖浆干物质的质量百分比。

本发明的技术方案如下：

一种固定化细胞生产高功能性三糖含量的低聚异麦芽糖的方法，包括如下步骤：

（1）将产α‐转葡萄糖苷酶菌株采用海藻酸钠‐氯化钙‐壳聚糖法固定化，制备固定化细胞，然后按柱体积的20～80%向柱体内装入固定化细胞，制得固定化细胞柱；

所述步骤（1）中的α‐转葡萄糖苷酶菌株为黑曲霉（Aspergillus niger）BLB‐28菌株；

（2）将淀粉质原料经过液化、糖化得到麦芽糖质量百分含量40～90%、固形物质量百分含量30～55%的麦芽糖浆；

（3）调节步骤（2）制得的麦芽糖浆pH为3.5～6.0，通入步骤（1）制得的固定化细胞柱，固定化细胞柱中麦芽糖浆：固定化细胞体积比为（3～10）：1，麦芽糖浆通入速度为0.5～12倍固定化细胞（装柱）体积/h，持续循环反应20～60h，收集获得IG₂+P+IG₃不小于60%的低聚异麦芽糖粗液；

（4）将步骤（3）制得的低聚异麦芽糖粗液经纯化、干燥，制得低聚异麦芽糖。

所述步骤（1）中的α‐转葡萄糖苷酶菌株为黑曲霉（Aspergillus niger）BLB‐28菌株，保藏号为CGMCC No.5143，购自中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心（CGMCC）。经研究发现，该菌株与其他菌株相比是高转葡萄糖苷酶表达量的菌株，同时所产转葡萄糖苷酶为胞外酶，在菌株被固定后底物无需通过细胞膜在胞外即可实现高效转化。

根据本发明优选的，所述步骤（1）中的海藻酸钠‐氯化钙‐壳聚糖法固定化的具体步骤为：