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详细信息


生产β-D-半乳糖苷酶的菌株

背景技术

近年来,功能食品成为广大消费者关注的热点,更是广大食品从业者研发的焦点。 糖尿病、肥胖和心血管疾病人群的逐年增加和低龄化,使得低热量、具有更多功能营养特性的功能性甜味剂成为关注的热点。

低聚半乳糖是由半乳糖基和葡萄糖基构成的聚合度为2〜6的寡糖,低聚半乳糖具有甜度低,水分活度低,对酸、热稳定等理化性质。低聚半乳糖还具有非致龋齿性、非消化性(具有类似膳食纤维的生理功能)、促进肠道双岐杆菌增殖等功能。

因此,低聚半乳糖作为一种功能性食品添加剂广泛应用于乳制品、糖果、罐头等食品。

酶法合成是工业化生产低聚半乳糖的主要途径。β -D-半乳糖苷酶属于水解酶类, 同时具有转移酶类性质。一方面,β-D-半乳糖苷酶可以催化乳糖水解生成葡萄糖和半乳糖,另一方面,还可以催化半乳糖基转移至乳糖等受体上的转移反应。

酶法合成低聚半乳糖的产率受多种因素影响,酶的来源直接影响酶法合成的低聚半乳糖的结构和产率。迄今为止,已发现多种微生物可以产生此酶,其中主要集中在米曲霉 (A. Oryzae)、黑曲霉(A. niger)和乳酸克鲁维酵母(K. Iactis)。

本发明人深入调查和研究了现有技术并对各种高收率生产低聚半乳糖的方法进行了研究,最终我们筛选到一株能产生β -D-半乳糖苷酶的新微生物,证明了通过此酶与高浓度的乳糖反应能得到高转化率的低聚半乳糖,并通过浓缩干燥等手段得到低聚半乳糖的糖浆或粉末。基于上述发现提出了本发明。

发明内容

本发明的目的是提供一种新的微生物,它能够生产高酶活的β -D-半乳糖苷酶。

本发明的另一个目的是提供一种该β -D-半乳糖苷酶与高浓度乳糖溶液反应的方法,以得到高转化率的低聚半乳糖。

本发明的再一个目的是提供一种低聚半乳糖提纯与精制的方法,以得到高低聚半乳糖糖浆或粉末。

为了实现上述目的,本发明提供一种来源于土壤的克鲁维酵母(Kluyveromyces sphaeroides)SK 16. 001,其为能够产生β _D_半乳糖苷酶的菌株,并利用该β-D-半乳糖苷酶转化乳糖生成低聚半乳糖。

本发明的技术方案:一株产β-D-半乳糖苷酶的菌株,其分类命名为克鲁维酵母 (Kluyveromyces sphaeroides) SK 16.001,已保藏于中国典型培养物保藏中心,保藏编号为 CCTCC NO :M 2010073。

用所述的微生物克鲁维酵母SK 16. 001,即CCTCC NO =M 2010073菌株发酵生产 β -D-半乳糖苷酶的方法,步骤为:

 ⑴种子培养

种子培养基:酵母膏l-10g/L,蛋白胨l-20g/L,葡萄糖l-40g/L,pH5. 5-8. 0,去离子水配制;

种子培养条件:菌株于^-30°C、100-250rpm的振荡速度下在种子培养基中培养 10-20h来活化该微生物;

⑵发酵培养

发酵培养基:酵母膏 l-20g/L,蛋白胨 l-20g/L,乳糖 l-30g/L,pH5. 5-8. 0 ;

发酵条件:25-30°C、搅拌速度400-700rpm、空气流量0. 5-1. Ovvm的条件下在发酵培养基中发酵10-4¾生产β -D-半乳糖苷酶;

(3)发酵后处理

发酵液经冷冻离心后收集湿菌体,用pH7. 0的0.1mol/L磷酸盐缓冲液制成菌悬液,然后菌体细胞破壁提取出β-D-半乳糖苷酶。冷冻离心后,收集的上清液即为粗酶液, 经检测酶活达到2-100U/mL ;

所得粗酶液进一步超滤浓缩,或用硫酸铵沉淀蛋白质,离心和冷冻干燥得到 β-D-半乳糖苷酶的粗酶粉。

用制备的β-D-半乳糖

苷酶转化乳糖生产低聚半乳糖的方法,向质量浓度 20% -80%乳糖溶液中添加β-D-半乳糖苷酶催化转化生产低聚半乳糖,转化条件为:底物乳糖浓度范围为20% _80%,酶对底物用量为0. l_30U/g乳糖干基计,ρΗ4. 0-8. 0,转化反应温度为30-50°C,转化反应时间3-36h,转化率可达30%以上,得到含有低聚半乳糖的酶反应液,进一步加工处理用于制备低聚半乳糖糖浆或低聚半乳糖粉末。

低聚半乳糖糖浆的制备方法,步骤为:

(1)脱色

在含有低聚半乳糖的酶反应液中添加酶反应液固形物质量含量0.2% -2.0%的活性炭,在50-80°C下温育10-60min,然后进行硅藻土过滤,取脱色液;

(2)浓缩

将脱色液真空蒸发浓缩至固形物质量含量为20% _70%,即得低聚半乳糖糖浆。

低聚半乳糖糖粉末的制备方法,步骤为:

(1)脱色

同以上所述脱色步骤;

(2)浓缩

将脱色液真空蒸发浓缩至固形物质量含量为20% -40%的浓缩液;

 (3)喷雾干燥

将麦芽糊精与低聚半乳糖浓缩液以固形物含量干基计,按照质量比1 :1-1:5的比例混合,控制进风温度170-180°C、出风温度70-80°C,喷雾干燥,得到含麦芽糊精的低聚半乳糖粉末。

低聚半乳糖含量测定方法:

样品预处理:将酶反应液稀释至总固形物含量为10%,经0.45 μ m超滤膜过滤。 滤液上HPLC分析。HPLC条件=Agilent 1200系列,配有Siodex RI-101示差折光检测器和Agilent数模转换器。色谱柱:NH2P-504. 6mm i. d. X 250mm氨基柱;流动相:乙腈/水 65/35 (V/V),流速:lmL/min ;温度:35°C ;进样量:10yL。低聚半乳糖含量为转移二糖与三糖的数量之和。

本发明的有益效果:本发明涉及一株从土壤中筛选而来的克鲁维酵母 (Kluyveromyces sphaeroides) SK 16. 001,保藏编号为 CCTCC NO :M 2010073,以此酵母菌为发酵菌株,以乳糖为碳源、酵母膏和蛋白胨为氮源等组成发酵培养基,发酵生产β-D-半乳糖苷酶,发酵后经检测,在发酵液中酶活达到2-100U/mL。将β-D-半乳糖苷酶添加到 20% -80%乳糖溶液中催化合成低聚半乳糖,转化3-36h,转化率达30%以上。本发明方法生产的低聚半乳糖产品安全可靠,是一种很有市场潜力的功能性甜味剂。

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