CN109554419A - 一种酶转化法制备甘油葡糖苷的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种酶转化法制备甘油葡糖苷的方法，整个工艺流程绿色环保，具体包括以下步骤：以甘油和低聚糖类物质为主要原料，加入生物酶进行酶转化反应；反应结束后加入糖化酶对反应液进行水解，然后通过超滤膜去除反应液中的酶；再通过纳滤膜去除反应液中的残糖；最后通过离子交换树脂对反应液进一步除杂脱色；将纯化好的反应液减压蒸馏到一定浓度后，进行巴士灭菌灌装。本发明使用酶转化法生产甘油葡糖苷，转化效率高，反应温和，使用超滤去除的生物酶和纳滤去除的残糖均可回收再利用，即节省了生产成本，又减少了排放，且去除效果显著，大大提高了产品品质。

Description

一种酶转化法制备甘油葡糖苷的方法

技术领域

本发明涉及一种甘油葡糖苷的制备新工艺，整个工艺流程中没有使用任何有机溶剂，属于绿色环保生产工艺。

背景技术

甘油葡萄糖苷是微生物在胁迫条件下合成的一种渗透保护物质，它可以保护细胞免受渗透压、热、干旱和紫外线等恶劣环境的破坏。在日本清酒、味噌、米醂中，也发现含有活性成分甘油葡萄糖苷。甘油葡萄糖苷也可以作为一种无致龋性的甜味剂，添加到食品中。由于具有低吸水性、高保湿性的特点，甘油葡萄糖苷可用作化妆品原料，用于提高皮肤保湿效果。另外，甘油葡萄糖苷可作为蛋白质和酶的稳定剂，能够在高温或冷冻干燥条件下稳定蛋白质或酶等生物大分子结构。

甘油葡萄糖苷很难通过植物提取法获得，目前常用的生产方法为化学合成法、发酵法、酶转化法，针对化学合成工艺的种种问题，本发明提出了环境友好性更高，成本更低的酶转化法。

发明内容

本发明提供了一种甘油葡萄糖苷的制备新工艺，整个工艺流程中没有使用任何有机溶剂，工艺过程绿色环保，而且成本较低。过程主要包括酶法转化、超滤、纳滤、离子交换树脂纯化、减压蒸馏等过程。

具体的是将低聚糖类物质作为糖基供体加热溶解后，甘油作为糖基受体与其混合均匀，低聚糖类物质与甘油的比例为1∶1-4∶1，且低聚糖类物质的比例提高可以提高产品中甘油葡萄糖苷的含量，因此可通过调控投料的比例来控制最终产品中甘油葡萄糖苷的含量。调节反应溶液的pH为5-6，再加入生物酶，在40-60℃下反应48-96h，酶法转化生产甘油葡萄糖苷，转化效率高于细胞催化，工艺流程被极大地缩短；反应产物中不仅有甘油葡萄糖苷，还有甘油麦芽糖苷，甘油麦芽三糖苷，甘油麦芽四糖苷等副产物，加入糖化酶55℃水解5-12h后副产物全部水解为甘油葡萄糖苷，此时反应溶液的主要成分为甘油、葡萄糖、甘油葡萄糖苷和酶的混合物；反应液经过卷式超滤膜过滤除酶后，再经过卷式纳滤膜除去葡萄糖，采用膜过滤的方法去除杂质，效率更高，且废水少，酶的去除率可达到95％以上，葡萄糖的去除率可达到99％以上。然后将反应液的浓度用纯水稀释到10％～20％再连续通过阳离子交换树脂和阴离子交换树脂进一步除杂，主要去除剩余的少量酶和葡萄糖，多余的盐分、色素类物质，同时起到去味的效果。然后对反应液进行减压蒸馏浓缩至浓度45％～65％，趁热过滤去除固体杂质，得到甘油葡萄糖苷含量为30％～50％的无色无味液体。

本发明的创新点及优势在于：本工艺采用酶转化法制备甘油葡萄糖苷，与传统发酵法相比，在产量相当的情况下，生产规模只是发酵法的30％，可大大减少生产用地及固定资产的投入。而且随着近些年生物酶技术的大力发展，越来越多的高效功能性酶投入到规模化生产中，使得酶转化法的生产效率已经赶超化学合成法；同时本工艺流程中没有使用任何有机溶剂，废水排放量远远小于传统发酵与化学合成法，且废水中不含重金属及其他有毒物质；本工艺生物酶的选择与所选用的低聚糖种类有关，而且所选生物酶与低聚糖的种类均不会对后续工艺产生影响，这样可根据原材料的市场变化，调整生产原料，增加了生产的灵活性；本工艺在纯化工艺上选择卷式膜过滤与离子交换树脂相结合的方法，除杂效率高，废水排放少；总体来说本工艺生产效率高，流程更为简便，环境友好性更高。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明进行进一步描述，实施例是为了更好的说明本发明，而不是对本发明进行限制。

实施例1：

将50kg麦芽低聚糖加入200kg纯化水中，加热溶解后再加入30kg甘油，调节反应溶液的pH为5，加入200ml的α-糖基转移酶(100U/ml)，在50℃下常压反应48h；反应结束后将反应液用纯化水稀释一倍，并加入150ml糖化酶(1000U/ml)55℃水解5h后，反应溶液为甘油、葡萄糖、甘油葡萄糖苷和酶的混合物；反应液经过超滤膜过滤除酶后，再经过超滤去除葡萄糖。然后将反应液稀释到浓度20％，连续通过阳离子交换树脂和阴离子交换树脂，得到除杂后浓度在15％左右的反应液，料液通过减压蒸发(-0.1Mpa 60℃)至浓度为65％，然后通过0.8μm的过滤膜去除固体杂质，得到60kg甘油葡萄糖苷含量为35％的无色无味液体产品。

实施例2：

将60kg麦芽糊精加入250kg纯化水中，加热溶解后再加入20kg甘油，调节反应溶液的pH为5，加入200ml的α-糊精糖基转移酶(100U/ml)，在50℃下常压反应72h；反应结束后将反应液用纯化水稀释一倍，并加入150ml糖化酶(1000U/ml)55℃水解8h后，反应溶液为甘油、葡萄糖、甘油葡萄糖苷和酶的混合物；反应液经过超滤膜过滤除酶后，再经过超滤去除葡萄糖。然后将反应液稀释到浓度18％，连续通过阳离子交换树脂和阴离子交换树脂，得到除杂后浓度在15％左右的反应液，料液通过减压蒸发(-0.1Mpa 60℃)至浓度为60％，然后通过0.8μm的过滤膜去除固体杂质，得到65kg甘油葡萄糖苷含量为45％的无色无味液体产品。

实施例3：

将80kg麦芽低聚糖加入200kg纯化水中，加热溶解后再加入25kg甘油，调节反应溶液的pH为5，加入200ml的α-糖基转移酶(100U/ml)，在50℃下常压反应48h；反应结束后加入150ml糖化酶(1000U/ml)55℃水解5h后，反应溶液为甘油、葡萄糖、甘油葡萄糖苷和酶的混合物；反应液经过超滤膜过滤除酶后，再经过超滤去除葡萄糖。然后将反应液稀释到浓度20％，连续通过阳离子交换树脂和阴离子交换树脂，得到除杂后浓度在15％左右的反应液，料液通过减压蒸发(-0.1Mpa 60℃)至浓度为60％，然后通过0.8μm的过滤膜去除固体杂质，得到80kg甘油葡萄糖苷含量为50％的无色无味液体产品。

包括以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (9)

1.一种酶转化法制备甘油葡糖苷的方法，其特征在于：包括以下步骤：以低聚糖类物质作为糖基供体，甘油作为糖基受体，且低聚糖与甘油的比例为1∶1-4∶1，加入复合生物酶，调节反应溶液的pH为5-6，在40-60℃下反应48-96小时；然后加入糖化酶55℃水解5-12h后，此时水解后反应溶液的主要成分为甘油、甘油葡糖苷、葡萄糖和酶；

通过超滤膜过滤去除酶、通过纳滤膜过滤去除葡萄糖；再分别通过阳离子交换树脂和阴离子交换树脂进一步纯化脱色，将纯化好的反应液减压蒸馏到一定浓度后，再进行过滤去除固体杂质，得到甘油葡糖苷成品。

2.根据权利要求1所述的一种酶转化法制备甘油葡糖苷的方法，其特征在于：所述的糖基供体为低聚糖类物质，包括麦芽糊精、麦芽低聚糖或异麦芽低聚糖。

3.根据权利要求1所述的一种酶转化法制备甘油葡糖苷的方法，其特征在于：所述的复合生物酶包括α-葡萄糖苷转移酶、α-淀粉酶、环糊精葡萄糖基转移酶或异麦芽葡萄糖基生成酶。

4.根据权利要求1所述的一种酶转化法制备甘油葡糖苷的方法，其特征在于：所述的糖化酶能将低聚糖类物质水解为葡萄糖。

5.根据权利要求1所述的一种酶转化法制备甘油葡糖苷的方法，其特征在于：所述的超滤膜为卷式超滤膜，且膜的截留分子量可使酶的去除率在95％以上。

6.根据权利要求1所述的一种酶转化法制备甘油葡糖苷的方法，其特征在于：所述的纳滤膜为卷式纳滤膜，且膜的截留分子量可使葡萄糖的去除率在99％以上。

7.根据权利要求1所述的一种酶转化法制备甘油葡糖苷的方法，其特征在于：所述阳离子交换树脂和阴离子交换树脂，采用能达到脱盐脱色除味效果的均可。

8.根据权利要求1所述的一种酶转化法制备甘油葡糖苷的方法，其特征在于：所述减压蒸馏到溶液浓度为45％～65％，且温度控制在60℃～70℃。

9.根据权利要求1所述的一种酶转化法制备甘油葡糖苷的方法，其特征在于：所述的甘油葡萄糖苷成品为无色透明溶液，甘油葡萄糖苷含量为30％～50％。