CN110818753B - 一种结晶海藻糖母液循环利用方法 - Google Patents

一种结晶海藻糖母液循环利用方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种结晶海藻糖母液循环利用方法，属于食品技术领域。本发明的利用酶制剂对色谱分离后的母液中三糖及三糖以上的寡糖糖化成葡萄糖，利用蛋白酶对可溶性蛋白水解，通过脱色与离子交换去除杂质，结晶后海藻糖成品达到国标要求，纯度最高可达99.5％。实现了海藻糖生产过程中结晶母液的高效、高附加值的利用。

Description

一种结晶海藻糖母液循环利用方法
技术领域
本发明涉及一种结晶海藻糖母液循环利用方法，属于食品技术领域。
背景技术
海藻糖是由两个吡喃环葡萄糖分子以α,α-1,1糖苷罐连接而成的非还原双糖，海藻糖在高温、高寒、高渗透压及干燥失水等恶劣环境下能稳定细胞和蛋白质的结构，有效地保护细胞和蛋白质分子不变性失活，从而维持生物体的生命过程和生物特征，海藻糖广泛应用于食品、农业、医药等领域。
目前国内外均采用酶法生产海藻糖，经降温结晶后分离出海藻糖，留下大量的母液，一般母液的处理方法有1)直接作母液低价买掉，2)通过色谱分离母液中的葡萄糖后重新结晶。色谱分离母液在去除母液中的葡萄糖的同时，也截留了二糖以上的多糖及可溶性蛋白质，三糖及三糖以上的成份会随循环次数的增加而富集。色谱分离后母液因三糖及三糖以上的寡糖与可溶性蛋白含量的增高造成重结晶时海纯度达不到国标要求，只能以廉价销售处理。针对此问题。需要对母液再利用工艺研究，为海藻糖结晶离心后的母液处理提供一种高效、高附加价值的处理方法，降低生产成本，提高产品收率。
发明内容
本发明的目的就是针对海藻糖生产工艺中现有母液处理方式存在的缺陷而提供一种结晶海藻糖母液循环利用方法，对三糖及三糖以上组分含量高的母液进行糖化与蛋白酶解成小分子多肽、氨基酸，再通过脱色和离子交换去除多肽、氨基酸后，通过浓缩、结晶，再次分离后得到纯度＞99.5％的结晶海藻糖成品。
本发明的第一个目的是提供一种循环利用结晶海藻糖母液的方法，是将结晶后的海藻糖母液先后进行糖化和蛋白酶解处理，再经过脱色、离子交换处理、浓缩和结晶，获得结晶海藻糖。
在一种实施方式中，所述糖化过程是以糖化酶和普鲁兰酶进行酶解反应；所述蛋白酶为角蛋白酶。
在一种实施方式中，所述糖化是将海藻糖母液调节至固含率为25-30的溶液，再加入酶进行糖化。
在一种实施方式中，所述糖化体系的pH为4.2-4.4，糖化温度为58-62℃。
在一种实施方式中，所述糖化酶的添加量为2.4U/kgDS-10U/kgDS，普鲁兰酶的添加量为0.1U/kgDS-0.2U/kgDS，酸性角蛋白酶的添加量为10-20U/kgDS。
在一种实施方式中，所述蛋白酶的酶解条件为30-55℃，酶解时间为6-16h。
在一种实施方式中，所述离子交换是采用阳离子交换树脂(D001)、阴离子交换树脂(D301)进行离子交换处理。
在一种实施方式中，所述结晶是在降温过程中结晶，所述降温是从50℃降温至20℃，结晶72h。
在一种实施方式中，所述方法包括如下步骤：
(1)糖化：把海藻糖离心后母液配成固含为25-30的溶液，升温至58-62℃，调pH值至4.2-4.4，按2.4U/kgDS-10U/kgDS(DS为干物质)加入糖化酶、0.1U/kgDS-0.2U/kgDS加入普鲁兰酶，糖化32h-72h；
(2)蛋白酶解：降温至30-55℃按10-20U/kgDS加入酸性角蛋白酶，在低速搅拌的基础上反应6-16h；
(3)脱色过滤：升温灭酶，向糖化液中加入活性碳脱色，使糖液达到清澈透明、无异物、无肉眼可见杂质；
(4)离交浓缩：采用阳离子交换树脂(D001)、阴离子交换树脂(D301)进行纯化，采用真空浓缩器将糖液的质量浓缩到71-73％；
(5)搅拌结晶：加入质量计0.5-1.5％的结晶海藻糖晶种，将温度由50℃逐渐降低至20℃，用时72h；
(6)离心干燥：离心后在90℃烘箱内烘干6h，得海藻糖含量超过98％的成品海藻糖。
在本发明的一种实施方式中，采用脱色过滤是利用活性碳进行脱色，采用板框压滤机过滤至糖液无肉眼可见杂质，透光率＞95％。
本发明的第二个目的是提供所述方法制备的海藻糖。
本发明还要求保护所述方法在食品、医药、化工领域生产海藻糖及其衍生产品中的应用。
有益效果：本发明的利用酶制剂对色谱分离后的母液中三糖及三糖以上的寡糖糖化成葡萄糖，利用蛋白酶对可溶性蛋白水解，通过脱色与离子交换去除杂质，结晶后海藻糖成品达到国标要求，纯度最高可达99.5％。实现了海藻糖生产过程中结晶母液的高效、高附加值的利用。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明实施方式作进一步详细描述：
普鲁兰酶：购自山东隆科特酶制剂有限公司，1500U/g；糖化酶购自诺维信，100000U/g；酸性角蛋白酶、酸性蛋白酶购自夏盛实业集团；风味蛋白酶、木瓜蛋白酶购自诺维信。
实施例1：
本实施例提供一种结晶海藻糖母液循环利用工艺，其所述的方法包括：
1、在3m3糖化罐内加入3m3结晶母液(浓度为BX＝30)，升温至61℃，调pH＝4.3；
2、低速搅拌，按5.0U/kgDS加入糖化酶、0.1U/kgDS加入普鲁兰酶，糖化72h；
3、降温至55℃，调pH＝5.5，向步骤(2)反应后的体系中加入酶活150U/kgDS的酸性角蛋白酶，在80-100rpm的低速搅拌情况下反应12h。
4、升温灭酶，向糖化液中加入按质量计0.5％的药用活性碳脱色，45℃脱色30min，再采用板框过滤机过滤至糖液达到清澈透明、无异物、无肉眼可见杂质，透光率大于95％；
5、离子交换：采用阳离子交换树脂(D001)、阴离子交换树脂(D301)进行纯化采用真空浓缩器将糖液的质量浓缩到BX＝72；
6、结晶：加入质量计0.5-1.5％的结晶海藻糖晶种，从60℃降温至20℃，结晶72h；
7、离心后在90℃烘箱内烘干6h，得海藻糖含量超过98％的成品海藻糖。
取样测定结晶前后的理化指标：
表1：结晶前母液数据
项目 葡萄糖 海藻糖 三糖
液相数据 7.819％ 68.777％ 16.506％
表2：结晶后的成品数据：
项目 GB/T23529-2009 检测数据
海藻糖含量(以干基计)/％ ≥98 98.9
pH 5.0-6.7 5.6
燃烧残渣/％ 0.02 0.005
干燥失重≤ 1.5 0.010
色度≤ 0.100 0.007
浊度≤ 0.05 0.001
实施例2：
本实施例提供一种结晶海藻糖母液循环利用工艺，其所述的方法包括：
1、在3m3糖化罐内加入3m3结晶母液(浓度为BX＝30)，升温至61℃，调pH＝4.3；
2、低速搅拌，按5.0U/kgDS加入糖化酶、0.2U/kgDS加入普鲁兰酶，糖化40h；
3、降温至55℃，调pH＝5.0，向步骤(2)反应后的体系中加入酶活200U/kgDS的固体角蛋白酶0.2g，在80-100rpm的低速搅拌情况下反应8h。
4、升温灭酶，向糖化液中加入按质量计0.5％的药用活性碳脱色，45℃脱色30min，再采用板框过滤机过滤至糖液达到清澈透明、无异物、无肉眼可见杂质，透光率大于95％；
5、离子交换：采用阳离子交换树脂(D001)、阴离子交换树脂(D301)进行纯化，采用真空浓缩器将糖液的质量浓缩到BX＝72，从60℃降温至20℃，结晶72h；
6、离心后在90℃烘箱内烘干6h，得海藻糖含量超过99％的成品海藻糖。
取样测定结晶前后的理化指标：
表3：结晶后的成品检测数据
项目 GB/T23529-2009 检测数据
海藻糖含量(以干基计)/％ ≥98 99.5
pH 5.0-6.7 5.4
燃烧残渣/％ 0.02 0.003
干燥失重≤ 1.5 0.3
色度≤ 0.100 0.005
浊度≤ 0.05 0.001
对比例1：
具体实施方式同实施例1，区别在于，省略步骤(3)。
对比例2：
具体实施方式同实施例1，区别在于，将酸性角蛋白酶替换为木瓜蛋白酶。
对比例3：
具体实施方式同实施例1，区别在于，将酸性角蛋白酶替换为风味蛋白酶。
对比例4：
具体实施方式同实施例1，区别在于，将实施例1的糖化酶添加量调整为2U/kgDS。
对比例5：
具体实施方式同实施例1，区别在于，将步骤(3)的反应时间缩短至6h。
对比例6：
具体实施方式同实施例1，区别在于，将阳离子交换树脂替换为(001×7)，阴离子交换树脂替换为D354。
将对比例1-6所述方法制备获得的海藻糖进行检测，结果如表4所示。母液的酶解处理过程对于海藻糖母液的处理起到十分重要的作用，蛋白酶和糖化酶的充分作用能够有效提高海藻糖的纯度。
表4：不同条件下获得的成品海藻糖检测数据
Figure BDA0002270280040000051
虽然本发明已以较佳实施例公开如上，但其并非用以限定本发明，任何熟悉此技术的人，在不脱离本发明的精神和范围内，都可做各种的改动与修饰，因此本发明的保护范围应该以权利要求书所界定的为准。

Claims (6)

1.一种循环利用结晶海藻糖母液的方法，其特征在于，将结晶后的海藻糖母液先后进行糖化和蛋白酶解处理，再经过脱色、离子交换处理、浓缩和结晶，获得结晶海藻糖；所述糖化过程是以糖化酶和普鲁兰酶进行酶解反应；所述蛋白酶为角蛋白酶；
所述糖化是将海藻糖母液调节至固含率为25-30的溶液，再加入酶进行糖化；
所述糖化体系的pH为4.2-4.4，糖化温度为58-62℃。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述糖化酶的添加量为2.4U/kgDS-10U/kgDS，普鲁兰酶的添加量为0.1U/kgDS-0.2U/kgDS，酸性角蛋白酶的添加量为10-20U/kgDS。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述蛋白酶的酶解条件为30-55℃，酶解时间为6-16h。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述离子交换是采用阳离子交换树脂D001、阴离子交换树脂D301进行离子交换处理。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)糖化：将海藻糖母液的固含率调节至25-30，升温至58-62℃，调pH值至4.2-4.4，按2.4U/kgDS-10U/kgDS加入糖化酶、0.1U/kgDS-0.2U/kgDS加入普鲁兰酶，糖化32h-72h；
(2)将步骤(1)的糖化液降温至30-55℃按10-20U/kgDS加入酸性角蛋白酶，在低速搅拌的基础上反应6-16h；
(3)将步骤(2)的反应液升温灭酶，加入活性碳脱色，并过滤至透光率大于95％；
(4)先后采用阳离子交换树脂D001、阴离子交换树脂D301对步骤(3)的滤液进行纯化，采用真空浓缩器将糖液的质量浓缩到71-73％；
(5)向步骤(4)的浓缩液中加入质量计0.5-1.5％的结晶海藻糖晶种，将温度由50℃逐渐降低至20℃，用时64-72h；
(6)离心干燥：离心后在89-90℃烘箱内烘干4-6h。
6.权利要求1-5任一所述方法在食品、医药、化工领域生产海藻糖及其衍生产品中的应用。
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