[发明专利]一种甘蔗糖蜜预处理后生物转化制备低聚果糖的方法

说明书

本发明公开了一种甘蔗糖蜜预处理后生物转化制备低聚果糖的方法，以甘蔗糖蜜为原料，依次经预处理、生物转化、纯化、灭酶、喷雾干燥后制取，其中生物转化以黑曲霉作为生产菌株，甘蔗糖蜜替代原始发酵培养基。通过本方法实现了甘蔗糖蜜的高附加值利用，降低了低聚果糖的制备成本的同时，提高了原有低聚果糖纯度，生物转化后滤出来的黑曲霉菌菌丝体可以重复利用。该操作工艺简便易行，制备周期短，所得产物活性优良，低聚果糖纯度高。

技术领域

本发明涉及糖蜜制备低聚果糖领域，具体是一种甘蔗糖蜜预处理后生物转化制备低聚果糖的方法。

背景技术

甘蔗糖蜜作为甘蔗制糖过程中的副产物，是一种深褐色、呈粘稠状、半流动的液体。通常甘蔗糖蜜含糖量达40～60％(w/w)，而含水量低于20％(w/w)，还含有一定量的氨基酸、维生素、无机盐(SO₄^2～、Ca²⁺、Na⁺等)，以及一些成色物质如焦糖物质、黑色素和胶体等。与葡萄糖及其他碳源相比，含有大量糖分的甘蔗糖蜜是一种廉价原料，具有良好的开发前景，可通过生物转化生产高附加值的生物产品。然而目前，甘蔗糖蜜只是简单地用于饲料生产或生产工业乙醇，这些低价值应用易造成环境污染和资源浪费。由此，寻求甘蔗糖蜜的高效高附加值利用在整个甘蔗糖蜜应用领域成为亟待解决的关键问题。

低聚果糖是重要的功能性益生元，具有促进消化道有益菌的生长、吸附肠道病原菌和提高饲料利用率等作用，被广泛应用于食品、医药及动物饲料等领域。然而，目前市场上低聚果糖的主要生产方法是以蔗糖为原料，通过果糖基转移酶进行转化，再进行分离浓缩结晶等过程。由于在转化过程中果糖基转移酶受葡萄糖抑制，导致低聚果糖的转化率仅在80％左右，加之蔗糖的价格影响，生产成本居高不下。因此，将甘蔗糖蜜作为原料制备低聚果糖，并进一步提高其纯度及转化率具有重大现实意义。

生物转化法又称全细胞催化法是基于酶生产应用的一种受控酶促发酵过程，其使用全细胞用作生物催化剂，不需要从微生物细胞中进行繁琐的酶纯化：且酶被保护在天然细胞中进行生物催化，可以获得更高的生产效率，而蔗糖又可以很容易地通过外细胞与酶反应，产物快速释放；同时细胞可以很容易地重复使用，无需昂贵的固定过程，具有良好的应用前景。

发明内容

为解决背景技术中存在的问题，本发明提供了一种甘蔗糖蜜预处理后生物转化制备低聚果糖的方法，通过对甘蔗糖蜜进行预处理，除去其中胶体及金属离子之后，更有利于黑曲霉菌株生长，且酶活性得到提高，甘蔗糖蜜转化率上升，低聚果糖含量提高。采用葡萄糖氧化酶和过氧化氢酶除去副产物葡萄糖，进一步提高了低聚果糖的纯度及转化率。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：

一种制备低聚果糖的方法以甘蔗糖蜜为原料，依次经预处理、生物转化后制取；所述生物转化以黑曲霉作为生产菌株；所述预处理按以下操作进行：将甘蔗糖蜜加水稀释，用磷酸调pH至3.0～4.0后搅拌均匀离心取上清液，加入石灰乳至pH 7.0～8.0同时加热升温至45～50℃并搅拌均匀，得调节液，调节液再加入聚丙烯酰胺搅拌均匀，离心取上清液用盐酸调pH至5.5～6.0后静置，取上清液即为预处理液。

所述生物转化按以下操作进行：将黑曲霉菌株接种到糖蜜发酵培养基中培养，得到黑曲霉全细胞溶液；黑曲霉全细胞溶液用滤布进行过滤、洗涤、再抽滤后获得黑曲霉菌菌丝体，将黑曲霉菌菌丝体放入盛有预处理液的反应罐中并搅拌12～24h，得反应液。

所述的制备低聚果糖的方法，还包括以下步骤：

(3)纯化：将反应液降温至40～45℃后加入葡萄糖氧化酶和过氧化氢酶，然后加入碳酸钙调节溶液钙离子浓度到5％-6％，并通风搅拌9～12h，之后过滤得到黑曲霉菌丝体和纯化液；

(4)灭酶：将纯化液升温90～98℃灭酶10～15min，得灭酶液；

(5)喷雾干燥：将灭酶液冷却至70～80℃后脱色过滤，最后经喷雾干燥后制得低聚果糖复合粉。