CN100526470C - 一种功能性甜味剂d-塔格糖的制备方法 - Google Patents
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Abstract
一种功能性甜味剂D-塔格糖的制备方法,具体涉及微生物发酵生物转化制备D-塔格糖的一种方法,属于食品生物技术领域。用乳酸菌作为菌种,以半乳糖为转化底物,添加碳源、氮源及无机盐组成发酵培养基,发酵法生物转化制备D-塔格糖。所用乳酸菌在MRS培养基中,25-40℃培养,生长良好,作为种子培养液,发酵培养基碳源为葡萄糖、乳糖、麦芽糖或可溶性淀粉,氮源选用蛋白胨、酵母膏、玉米浆、大豆粕中的一种或几种混合使用,发酵后经检测,在发酵液中D-塔格糖浓度达250-450mg/100ml。本发明所得产品安全可靠,具有很高的生理功能。
Description
技术领域
本发明涉及一种功能性甜味剂D-塔格糖的制备方法,具体涉及微生物发酵生物转化制备D-塔格糖的一种方法,属于食品生物技术领域。
背景技术
塔格糖是一种在自然界中较为稀有的天然己酮糖,属于稀少糖的一种。国际稀少糖协会(ISRS)对稀少糖的定义为“在自然界存在但含量极少的一类单糖及其衍生物”。塔格糖(tagatose)是果糖的“差向异构体”,广泛存在于自然界中,许多食品,如灭菌牛乳、超高温灭菌乳、乳粉、热可可、各种干酪、某些品种的酸乳、婴儿配方食品,以及某些植物中都存在有一定量的塔格糖。其甜味类似于蔗糖,而热量值只有1.5kcal/g,因此被称为低能量甜味剂。同时D-塔格糖还具有良好的功能特性,如正常人食用后不增加体内血糖水平,糖尿病人食用后可以抑制和减缓血糖的升高,不会引起龋齿;在加热和烘烤食品过程中发生美拉德反应,产生良好色泽,在食品加工中可以作为蔗糖的替代品或和其它甜味剂复配使用。目前塔格糖的生产有天然提取分离、化学催化合成以及生物转化等方法。由于塔格糖是一种较为罕见的单糖,其在自然界的含量极低,天然提取分离成本高,不适宜工业化大生产的要求,而化学催化法有许多不利的因素,例如在碱性反应条件下会形成许多副产物和化学污染物,而形成的众多副产物又使纯化步骤变得复杂。近年来研究人员都在寻找生物转化的方法来生产塔格糖。曾报道用Mycobacterium smegmatis和Arthrobacter globiformis菌脱氢酶氧化半乳糖醇和己六醇生成塔格糖,但由于原料***格高,不适宜工业化生产。还有人利用Lactobacillus gayonii代谢产生的L-***糖异构酶成功转化半乳糖生成塔格糖,提出了利用乳酸菌生产塔格糖的设想。目前,对塔格糖的生物转化主要通过基因重组,然后在大肠杆菌内表达产生的L-***糖异构酶进行。主要是把耐热细菌L-***糖异构酶基因通过大肠杆菌转基因表达,尽管增加了酶的耐热性,但是均存在对底物半乳糖专一性差的缺点。
发明内容
本发明的目的是提供一种功能性甜味剂D-塔格糖的制备方法,具体内容涉及利用乳酸菌发酵生物转化制备D-塔格糖的一种方法。本发明采用的乳酸菌产生的L-***糖异构酶在耐热性和底物专一性方面得到较好的结果,通过发酵转化取得了显著效果,为塔格糖的生物转化提供了一个新途径。
本发明的技术方案:以植物乳杆菌(Lactobacillus plantarum),戊糖乳杆菌(Lactobacillus pentose)作为菌种,以半乳糖为转化底物,采用碳源、氮源以及诱导物和无机盐组成发酵培养基,发酵法生物转化制备D-塔格糖。
(1)菌种:
植物乳杆菌AS1.550;植物乳杆菌AS1.557;
戊糖乳杆菌BCRC11053;戊糖乳杆菌BCRC15317。
用乳酸菌作为菌种生物转化时,选用植物乳杆菌AS1.557或戊糖乳杆菌BCRC15317效果较好。
(2)培养基,以g/100ml计:
保藏培养基:葡萄糖1.5,酵母膏1,碳酸钙1.5,琼脂1.5,pH 6.5-7.0。
种子培养基:葡萄糖1,蛋白胨1,酵母膏1,无水乙酸钠1,磷酸钾0.02,
硫酸镁0.02,硫酸锰0.005,pH 6.5-7.0。
(3)制备工艺:
菌种保藏:所用菌种保藏在保藏培养基上,4℃保存,两周转接一次。
种子培养:从保藏培养基上转入种子培养基,培养活化2代,每次培养12h。
发酵:底物半乳糖在培养基中的质量浓度为1%,种子培养液以1%-3%的接种量,接入添加不同碳源,氮源以及诱导物和无机盐组成的发酵培养基中,250ml三角瓶装液量为50ml,碳源添加水平为发酵培养基质量的0.5%-3%,氮源添加水平为发酵培养基质量的0.5%-3.5%,发酵培养基组成以g/100ml计为:半乳糖0.5-2.0,碳源0.5-3.0,氮源0.5-3.5,L-***糖0.15,无水乙酸钠1,磷酸钾0.02,硫酸镁0.02,硫酸锰0.005,pH 7.0,25-40℃静置培养12-20h得到含D-塔格糖的发酵液。所用碳源为葡萄糖、乳糖、麦芽糖或可溶性淀粉,所用氮源为蛋白胨、酵母膏、玉米浆、大豆粕中的一种或几种混用。
(4)分离纯化:
将含有D-塔格糖的发酵液用D001型强酸性苯乙烯树脂进行离子交换,去离子水洗涤,再经U20专用树脂纯化,浓缩,结晶,干燥后即得成品D-塔格糖。
优选的发酵培养基以g/100ml计:半乳糖1,葡萄糖0.5,蛋白胨1,酵母膏1,无水乙酸钠1,磷酸钾0.02,硫酸镁0.02,硫酸锰0.005,L-***糖0.15,pH 7.0为较好。
检测D-塔格糖含量的方法如下:
取发酵液离心,上清液微孔滤膜过滤(0.22μm),滤液上HPLC分析。HPLC条件:Waters2410色谱柱:Sugarpak 1.65mmid×300mm,流动相:纯水,检测器:示差折光检测器,柱温:85℃,流速:0.4ml/min,进样量:10μl,塔格糖标样浓度:0.5%。
本发明的有益效果:本发明提供了一种利用乳酸菌发酵生物转化制备D-塔格糖的方法,表明通过发酵的方法,12hD-塔格糖的产量可以达到359-450mg/100ml。采用乳酸菌产生的L-***糖异构酶在耐热性和底物专一性方面得到较好的结果,通过发酵转化取得了显著效果,为D-塔格糖的生物转化提供了一个新途径。
生物材料来源说明
所用菌种为:植物乳杆菌AS1.550;植物乳杆菌AS1.557;
戊糖乳杆菌BCRC11053;戊糖乳杆菌BCRC15317,以上菌种均已公开,AS编号表示(China General Microbiological Cuture CollectionCenter.CGMCC.Institute of Micribiology,Chinese Academy of Science:中国微生物菌种委员会普通微生物中心)。BCRC编号表示(Bioresource Collection andResearch Center:台湾生物资源保藏研究中心)。其后编号代表保藏编号,具体查看各菌种数据库网页。
具体实施方式
通过实验,得到了影响发酵转化D-塔格糖产率的主要因素:
实施例1不同菌种对D-塔格糖产率的影响
在发酵培养基中添加1%的半乳糖(分析纯),按说明书上述的优选的培养基对初选的一些乳酸菌进行发酵实验,发酵12h后对发酵液进行检测,结果如表1所示,植物乳杆菌AS1.557,戊糖乳杆菌BCRC15317的D-塔格糖产率较高,不同菌种对D-塔格糖的生成有较为显著的区别。
表1 不同菌种对产D-塔格糖的影响
实施例2发酵时间对产D-塔格糖的影响
按说明书所述的发酵条件,操作条件同实施例1,通过对植物乳杆菌AS1.557在不同发酵时间产D-塔格糖的检测,发现发酵12h后D-塔格糖含量最高,随着发酵时间延长,D-塔格糖含量下降,表明菌株有利用D-塔格糖的能力。所以发酵12h后,立即终止发酵。发酵时间对产D-塔格糖的影响如表2所示。
表2 发酵时间对产D-塔格糖的影响
Claims (3)
1.一种D-塔格糖的制备方法,其特征是以植物乳杆菌(Lactobacillusplantarum),戊糖乳杆菌(Lactobacillus pentose)作为菌种,以半乳糖为转化底物,采用碳源、氮源以及诱导物和无机盐组成发酵培养基,发酵法生物转化制备D-塔格糖;
(1)菌种:采用植物乳杆菌AS1.550;植物乳杆菌AS1.557;戊糖乳杆菌BCRC11053或戊糖乳杆菌BCRC 15317;
(2)培养基,以g/100ml计:
保藏培养基:葡萄糖1.5,酵母膏1,碳酸钙1.5,琼脂1.5,pH6.5-7.0;
种子培养基:葡萄糖1,蛋白胨1,酵母膏1,无水乙酸钠1,磷酸钾0.02,硫酸镁0.02,硫酸锰0.005,pH6.5-7.0;
(3)制备工艺:
菌种保藏:所用菌种保藏在保藏培养基上,4℃保存,两周转接一次;
种子培养:从保藏培养基上转入种子培养基,培养活化2代,每次培养12h;
发酵:底物半乳糖在培养基中的质量浓度为1%,种子培养液以1%-3%的接种量,接入添加不同碳源、氮源以及诱导物和无机盐组成的发酵培养基中,250ml三角瓶装液量为50ml,碳源添加水平为发酵培养基质量的0.5%-3%,氮源添加水平为发酵培养基质量的0.5%-3.5%,发酵培养基组成以g/100ml计为:半乳糖0.5-2.0,碳源0.5-3.0,氮源0.5-3.5,L-***糖0.15,无水乙酸钠1,磷酸钾0.02,硫酸镁0.02,硫酸锰0.005,pH7.0,25-40℃静置培养12-20h,得到含D-塔格糖的发酵液,所用碳源为葡萄糖、乳糖、麦芽糖或可溶性淀粉,所用氮源为蛋白胨、酵母膏、玉米浆、大豆粕中的一种或几种混用;
(4)分离纯化:
将含有D-塔格糖的发酵液用D001型强酸性苯乙烯树脂进行离子交换,去离子水洗涤,再经U20专用树脂纯化,浓缩,结晶,干燥后即得成品D-塔格糖。
2.根据权利要求1所述的D-塔格糖的制备方法,其特征是发酵培养基以g/100ml计:半乳糖1,葡萄糖0.5,蛋白胨1,酵母膏1,无水乙酸钠1,磷酸钾0.02,硫酸镁0.02,硫酸锰0.005,L-***糖0.15,pH7.0。
3.根据权利要求1所述的D-塔格糖的制备方法,其特征是菌种选用植物乳杆菌AS1.557或戊糖乳杆菌BCRC15317。
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L-***糖异构酶蹙眉性质及其生物合成塔格糖的研究. 翁玮慧,张华,江波.食品工业科技,第27卷第1期. 2006 |
L-***糖异构酶蹙眉性质及其生物合成塔格糖的研究. 翁玮慧,张华,江波.食品工业科技,第27卷第1期. 2006 * |
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