功能性低聚糖的制备.docx

功能性|低聚|糖|制备功能性低聚糖（（functionaloligosaccharide）是由2~10个相同或不同的单糖，以糖苷键聚合而成；但不被人体胃酸、胃酶降解；不在小肠吸收，可到达大肠部位；具有促进人体双岐杆菌的增殖等生理功能这类低聚糖包括异麦芽糖、低聚果糖、低聚乳糖、棉子糖、低聚木糖、水苏糖、低聚壳多糖、低聚龙胆糖、低聚帕拉金糖、海藻糖等现将主要的功能性低聚糖的生产介绍如下：一、低聚异麦芽糖低聚异麦芽糖（Isomaltooligosacharide，简称IMO）是指葡萄糖基以a-1,6糖苷键结合而成单糖数在2~6不等的一类低聚糖，其主要成份为异麦芽糖（（Isomaltose）、潘糖（Panose）、异麦芽三糖（Isomaltotriose）及异麦芽四糖等1. 制备方法低聚异麦芽糖制备大致有以下两种途径：一是利用糖化酶逆合作用，在高浓度葡萄糖溶液中将之逆合生成异麦芽糖、麦芽糖等低聚糖；但由于产率低，产物复杂，生产周期长等缺点而难以工业化大量推广二是以淀粉制得高浓度葡萄糖浆为底物，通过a-葡萄糖转苷酶催化发生a-葡萄糖基转移反应而得工业化生产低聚异麦芽糖一般以淀粉为原料采用全酶法工艺，技术以日本最为成熟。

工艺流程淀粉f调浆一淀粉乳一喷射液化（a-淀粉酶）一糖化（0-淀粉酶，a-葡萄糖苷酶）一灭酶一过滤（硅藻土）一脱色〔活性炭）一脱盐（离子交换树脂）一MO糖浆IMO-50（糖浆）一喷雾干燥一IMO-50糖粉一真空浓缩一柱分离一M0-90（糖浆）一喷雾干燥一M0-90糖粉2. 工艺简介淀粉加水调制成30%淀粉乳，调节pH6~6.5，加耐高温a-淀粉酶、90°C喷射液化液化至DE值为6~10,按1kg淀粉加0-淀粉酶和真菌a-葡萄糖苷转移酶2~4g于pH5、60C反应72h，反应完毕进行灭酶，用藻土助滤，滤清后活性碳脱色，再经阴阳树脂混合床离交脱盐，真空浓缩可以得到浓度50%的糖浆，经喷雾干燥可得50糖粉成品真空干燥后如果上柱分离葡萄糖、麦芽糖可得到90糖浆，经真空干燥得90粉糖3. 实际操作注意事项（1）要严格控制连续喷射液化工艺条件，既做到全部糊精化，又控制较低DE值① 确定底物浓度② 选择液化温度和液化酶③ 选择合适的pH值④ 控制液化DE值(2) 要严格控制糖化和转苷等生产关健工序① 选择合适糖化酶② a-葡萄糖转苷酶固定化③ 探索糖化转苷同罐同时进行工艺条件(3) 利用先进的净化分离技术在净化分离技术方面，要推广树脂吸附脱色代替活性炭。

采用微滤装置过滤糖浆，以进一步提高产品纯度和卫生指标，应用纳滤分离技术使产品低聚异麦芽糖纯度$90%二、低聚龙胆糖低聚龙胆糖(Gentiooligosaccharide)是一类由葡萄糖以0-1,6糖苷键结合而成低聚糖，主要成分是龙胆二糖、龙胆三糖和龙胆四糖1. 制备方法低聚龙胆糖有多种制备方法，最早制取低聚龙胆糖是从龙胆属茎、根中提取，由于受原料等限制，使其难以大量生产此外，还原苦杏仁苯或从酸法水解淀粉副产物中提纯等都可制取低聚龙胆糖但工业化生产低聚龙胆糖主要通过酶法生产，以高浓度葡萄糖为原料，先通过0-葡萄糖苷酶转糖苷作用及缩合作用，合成低聚龙胆糖混合物，再经分离精制便可制得不同规格低聚龙胆糖制品2. 工艺流程葡萄糖一调浆一高浓度葡萄糖一转苷(0-葡萄糖苷酶)一灭酶一分离一脱色〔活性炭)一脱盐一缩合一低聚龙胆糖混合物一分离一精制一产品工艺简介配制葡萄糖溶液浓度、固形物含量宜分别大少70%、40%；调整反应液的pH4.5~7.5,加热物料温度在40~70°C；加酶添加量应为0.2U/mg原料如在300mgD-葡萄糖中添加5.8X105U精制纯酶液500ml,葡萄糖含量约为60%，在pH5.0、60C反应48h后，将反应混合液在100C加热3min终止反应，3500r/min离心20min,取上清液，酶反应后既可用碳柱、阳离子交换树脂色谱柱等柱分离方法提纯出低聚龙胆糖，也可采用膜分离、晶析法等方法将葡萄糖去除。

如上述酶反应液用水稀释40%后，经活性炭脱色、离子交换树脂脱盐后，蒸发浓缩到固形物含量80%左右，然后加入0.5%葡萄糖晶体，置于容积为1L的夹套搅拌式晶析装置中，将温度从45C缓慢降至20C，以析出葡萄糖晶体，最后在篮式离心分离器(80孔目滤布)分离出晶体或可以将反应液稀释至40%，经活性碳脱色、离子交换树脂脱盐，蒸发浓缩至含固形物含量60%左右后，在75C下通过内径为2cm，长度为120cm的填充了阳离子交换树脂Dawex99的柱子中，然后收集得到低聚龙胆糖组分三、低聚果糖低聚果糖（Fructooligsacchride,简称F0S）是指在蔗糖分子果糖残基上通过B（1-2）糖苷键连接1-3个果糖基而成蔗果三糖、蔗果四糖、蔗果五糖及其混合物工业生产产品有低聚果糖G（纯度为55%-65%）和低聚果糖P（纯度为96%）,低聚果糖P是低聚果糖G进一步精制而成1. 制备方法目前工业生产低聚果糖方法主要有两种：一是以菊芋为原料提取菊粉,再经酶水解而得第二种方法是以蔗糖为原料,采用固定化酶法进行连续反应,将高浓度蔗糖溶液在50~60°C下以一定速率流过固定化酶柱，利用0-果糖转移酶进行一系列转移反应而获得低聚果糖。

该法连续性好、自动化程度高,操作稳定性好,酶能反复使用,利用率高固定化酶生产工艺流程蔗糖固定化酶柱或固定化床生物反应器一h糖液灭活一脱色（活性炭）酶液脱盐（离子交换树脂）"真空浓缩一"产品2. 工艺简介现在蔗果低聚糖的工业制造过程则包括酶的发酵生产,酶或菌体固定化及蔗果低聚糖的生产三部分,用生产菌经2~4天通气搅拌培养,以生产含有果糖转移活性的发酵液或菌体,再加以固定化处理,将固定化生物酶装入固定化管柱或流化床生物反应器中,通以50%~60%蔗糖溶液（每千克基质加入2~5个酶活力单位），于50~60C下反应24h,即可得到含FOS的55%~60%糖液若将生成之产物再脱色、脱盐及浓缩后，可得到固形物含量75%的液体糖浆，其中的FOS含量占固形物55%,若再进一步分离与控制，可得到FOS占固形物95%的液体、粉末状或颗粒产品四、异麦芽酮糖异麦芽酮糖（（Isomaltulose），亦称帕拉金糖（Palatinose），化学名为6-O-a-D■吡匕喃葡糖基rD-果糖，是蔗糖经a-葡萄糖基转移酶作用,85%以上蔗糖转化成异麦芽酮糖，另外也有少量-O-a-D-葡糖基_D-果糖、异麦芽糖、异松三糖、果糖和葡萄糖生成。

1. 制备方法某些菌株内a-葡萄糖基转移酶作用于蔗糖，可使蔗糖上a-1,2糖苷键转移变为a-1,6键而生成异麦芽酮糖工业上选择使用精脘杆菌酶，米用固定化a-葡萄糖基转移酶柱式反应器进行连续化生产工艺流程精脘杆菌发酵液离心分离菌体细胞固定化酶固定化酶柱转化液离子交换真空蒸发浓缩冷却结晶离心分离异麦芽酮糖工艺简介将处理好的固定化细胞置于填充柱内，连续流加50%左右的蔗糖溶液（最佳55%），通过调整流速，最终转化率能达到90%以上通常，在固定化过程中一般选择海藻酸钠作为包埋材料，细胞包埋量约为20%，CaCl作为交联剂；相2比于其他材料，利用海藻酸钠包埋稳定性更好，更具有可操作性且成本更低，并且在固定化过程中，蔗糖异构酶的活力不受CaCl的浓度以及固定化所用时间的2影响但是在实际操作过程中，凝胶网格大，强度不够，固定化颗粒易破碎，随着批次转化，大部分细胞会流失，从而造成酶的活性下降，固定化酶的半衰期较短目前从酶转化液中提取异麦芽酮糖的主要步骤是：旋转蒸发酶转化液质量浓度至60%左右，搅拌使其冷却，得到白色的晶体在实际操作中，可以在已冷却的溶液中加入少量的异麦芽酮糖晶种，促使结晶速度加快五、偶联糖偶联糖（Clycosylsucrose）又叫葡萄糖基蔗糖，由蔗糖分子葡萄糖基上以a-1,4糖苷键结合1至数个葡萄糖基所成低聚糖。

制备方法工艺流程淀粉十蔗糖环糊精溶液环糊精萄糖基转移酶糖混合液灭酶浓缩过滤脱色离子交换分馏结晶分离葡萄糖基蔗糖1. 工艺简介先将淀粉水解生成葡萄糖、麦芽糖，再用淀粉水解液与蔗糖混合物培养环糊精葡聚糖转移酶，在酶催化作用下，葡萄糖基转移至蔗糖分子葡萄糖基上，葡萄糖基彼此以a-1,4糖苷键相连，最后将反应生成混合物脱色、脱盐、浓缩成为糖浆六、低聚乳果糖低聚乳果糖是由0-D-半乳糖苷，a-D-葡萄糖苷，0-D-K咲喃果糖苷残基组成低聚乳果糖甜味特性类似于蔗糖，甜度为蔗糖30%，商品低聚乳果糖由于含有蔗糖、乳糖等，甜度要高些制备方法低聚乳果糖（Lactosucrose,简称LS）可采用两种途径合成一是利用半乳糖苷转移酶将乳糖分解产生0-半乳糖基转移至蔗糖中葡萄糖c4羟基上，如Sporoboromyces菌和Rahnella菌产生某些酶类二是以乳糖和蔗糖（1:1）为原料，在节杆菌产生果糖基转移酶0-咲喃果糖苷酶作用下，将蔗糖分解产生果糖基转移到乳糖还原性末端C位羟基上，生成半乳糖基蔗糖，即低聚乳果糖适1合酶类有纳豆芽抱杆菌（Bacillusnatto果聚糖蔗糖酶（levansucrasQ和节杆菌（Arthrobactersp.K-10-咲喃果糖苷酶（0-ftuctofuransidase）。

工业上主要以节杆菌0-咲喃果糖苷酶生产低聚乳果糖工艺流程蔗糖和乳糖混合液酶反应灭酶和活性炭脱色过滤脱盐（离子交换树脂）分级（碳柱）活性炭脱色脱盐（离子交换树脂）过滤冷冻干燥产品1. 工艺说明反应中蔗糖和乳糖比例一般为1:1，增加乳糖和蔗糖的比例，虽然乳糖的转化率增加，但每克底物的低聚乳果糖产量下降，最适宜的糖浓度为30%~40%，糖浓度继续增加，低聚乳果糖的产量反而下降，这是由于酶量一定，底物浓度增加，酶的有效浓度降低，培养液经过纯化，将酶源添加至原料中，由0-咲喃果糖苷酶既具有合成低聚乳果糖能力，也能水解蔗糖和低聚乳果糖，所以一般情况最适宜的酶添加量为0.5ml反应最适温度一般为40~50°C温度继续升高，产物含量下降，说明酶转移活力的适宜温度在此温度范围内，超过50C酶的水解活力仍比较稳定，但转移活力下降最适pH5.8~6.0o这与该酶在此pH下的稳定性有关系，在将纯化的酶液与1:1的蔗糖和乳糖反应，在最适宜的pH和温度下，反应12h产物浓度最高，继续反应低聚乳果糖的含量也呈平稳下降趋势控制乳糖和蔗糖质量比，可生产出形态不同产品；如LS-55P其蔗糖与乳糖之比为55:45，而LS-55L产品蔗糖与乳糖之比为45:55。

七、低聚半乳糖低聚半乳糖(Galactooligosaccharide,简称GOS)是大量存在于动物乳汁和乳清中一组功能性低聚糖，是一种具有天然属性低聚糖低聚半乳糖是在乳糖分子中半乳糖一侧以0(1-3)、0(1-4)、0(1-6)糖苷键连接1~4个分子半乳糖形成结合糖1. 制备方法低聚半乳糖是日本Yakult公司首先开发并用于食品低聚半乳糖生产方法主要有酶法、发酵法和化学法工业生产中常以高浓度乳糖作原料，用0-半乳糖苷酶催化乳糖水解，同时将催化水解出一个半乳糖残基或葡萄糖残基转移到另一个乳糖或葡萄糖或半乳糖分子上而得产品乳糖溶液一转移反应(0-半乳糖苷酶)一脱盐(离子交换树脂)一色谱分离一脱色(活性炭)一真空浓缩一产品2. 工艺说明① 非固定化酶合成低聚半乳糖以高浓度的乳糖为基料，在具有转糖基活性的0-半乳糖苷酶的作用下，乳糖首先被水解成半乳糖和葡萄糖，半乳糖然后被转移到乳糖的半乳糖基上自然界中的许多细菌和霉菌都可产生0-半乳糖苷酶通过这种方法制得的低聚半乳糖一般是在乳糖的半乳糖基一侧结合1~4个分子的半乳糖混合物此法糖基供体为寡糖，价格便宜酶来源丰富，性质稳定充分体现了酶法大量合成低聚糖的实用性。

② 固定化酶合成将0。