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