專利名稱：大蒜果聚糖合成酶在生產高果聚糖中的應用的制作方法
技術領域：
本發明屬于天然產物的提取、分離和改性領域，具體涉及大蒜果聚糖合成酶在生產高果聚糖中的應用，特別涉及一種以新鮮大蒜為主要原料，利用其所含有的果聚糖合成酶和低聚果糖生產高分子量或高聚合度果聚糖的方法。
背景技術：
果聚糖廣泛存在于植物中，尤以大蒜(Allium sativum L.)、菊芋(Helianthustuberosus L.)、菊苣(Cichorium intybus L.)中含量較高。利用這些植物提取的果聚糖及其產品已用于醫藥、保健食品、食品和化工領域。果聚糖在不同領域中應用因其聚合度(分子量)不同而有很大差別。如低聚合度果聚糖(又稱低果聚糖，其聚合度DP —般小于或等于10)，主要用于生產果糖糖漿，進而用作生產飲料等食品的甜味劑，其次是利用其增值益生菌和血糖指數低的特性，生產保健食品或藥品；而高聚合度(DP ^ ·25，分子量>4500u 般平均DP 100)的果聚糖(本專利簡稱其為高果聚糖)，則主要用作脂肪替代品、食品泡沫穩定劑；還可以用作生產羧甲基果聚糖(用于清除環境中殘留清洗劑的二價陽離子)的起始原料。因此，高果聚糖是重要的食品、藥品或化工原料。但目前還不能用化學合成的辦法生產高果聚糖，因其成本高、污染重，等等。鑒于這種情況，人們期望能夠利用大蒜(Alliumsativum L.)、菊芋、菊苣等富含果聚糖的原料生產高果聚糖。但由于這些天然原料中的果聚糖是DP約為3-50的混合物(平均DP 15)，而且這些原料中的果聚糖以低果聚糖為主，利用這些原料分離出高果聚糖的成本高、技術難度大。因此，目前迫切需要成本低、無污染、高果聚糖產率高的生產技術。
發明內容
為克服上述生產高果聚糖的困難，本發明的目的在于提供大蒜果聚糖合成酶在生產高果聚糖中的應用，即以新鮮大蒜中所含有的果聚糖合成酶為催化劑，以低果聚糖為原料生產高果聚糖。本發明的目的通過下述技術方案實現:大蒜果聚糖合成酶在生產高果聚糖中的應用，具體包括以下步驟:(I)制備大蒜果聚糖合成酶酶液:將新鮮大蒜泡水、洗凈，加入pH值為4.8-5.2的緩沖液，打漿取汁后得到可溶性固形物含量為5-10g/100g的大蒜果聚糖合成酶酶液；(2)制備低果聚糖提取液:將含有低果聚糖的植物用水浸泡、洗凈，然后打漿得到漿液，除去不溶性雜質，得到低果聚糖濃度為10-25g/100g的提取液(其平均DP 15-20)；或者直接取低果聚糖配制成濃度為10-25g/100g的低果聚糖提取液(其平均DP 15-20)；(3)高果聚糖的合成和精制:取大蒜果聚糖合成酶酶液和低果聚糖提取液混勻，在pH值5-6、10_45°C下反應10-96h，得到聚合度為50-130 (其平均DP 100)的高果聚糖糖液；大蒜果聚糖合成酶酶液與低果聚糖提取液的體積比為1: (5-10)；將上述糖液快速加熱至100°C，保持2-3分鐘，然后迅速冷卻，除去不溶物，獲得澄清透明的高果聚糖糖液；將澄清透明的高果聚糖糖液上大孔樹脂柱，吸附速度為每Kg樹脂0.2-1L/小時，然后用去離子水洗脫，收集第一個柱體積的洗脫液，為精制高果聚糖溶液。所獲得的精制高果聚糖溶液，在濃縮(55 80°C真空下)至干物質含量在30 60g/100g后，即可供應市場；也可將濃縮液干燥后得到白色粉狀的高聚果聚糖，供應市場；所述的干燥為噴霧干燥或熱風干燥；噴霧干燥時，離心噴霧壓力為0.1 0.3MPa，進入噴霧塔的熱空氣溫度為150 170°C，出口溫度75 90°C ;熱風干燥時，于60 70°C干燥至含水量O 5g/100g，粉碎即得白色的粉狀高果聚糖。步驟(I)所述的大蒜是破除休眠后的大蒜，即已經在0_8°C存2周以上；步驟(I)所述的pH值為5.0的緩沖液優選濃度為500-1000mg/L的亞硫酸氫鈉溶液；
步驟(2)所述的含有低果聚糖的植物是新鮮的大蒜、菊芋、菊苣，或者是脫水蒜片;步驟(2)所述漿液的粒度為100-150目；步驟(2)所述的除去不溶性雜質優選用濾布或袋濾器過濾；步驟(3)所述的除去不溶物是用離心或過濾的方法；步驟(3)所述的大孔樹脂優選弱DlOl系列大孔樹脂。本發明相對于現有技術具有如下的優點及效果:1、本發明利用了大蒜本身的果聚糖合成酶，減少了添加外源酶或提取分離合成酶時造成的成本增加。2、本發明可以在常溫常壓等溫和條件下進行合成，這可以大大節省能源，減少設備投入，降低產品原料成本。
具體實施例方式下面結合實施例對本發明作進一步詳細的描述，但本發明的實施方式不限于此。實施例1以新鮮大蒜作為原料，以大蒜果聚糖合成酶為催化劑生產高果聚糖，包括以下步驟:(I)制作大蒜果聚糖合成酶酶液:將IOKg越冬大蒜用5倍水(重量比)浸泡8小時，洗去泥土等雜物后，加5倍pH值為4.8的緩沖液(濃度為1000mg/L的亞硫酸氫鈉)，打漿取汁后得到可溶性固形物含量為10g/100g的大蒜果聚糖合成酶酶液。(2)預處理:將IOOKg新鮮蒜瓣置于250L飲用水中，浸泡4小時，流動水沖洗去掉泥土和蒜皮等雜質。(3)破碎取汁:將去皮后的蒜瓣和205L水一起加到打漿機上，制成100-150目的蒜漿，用250目濾布(或袋濾器)過濾蒜漿，所得濾液即為透明的低果聚糖濃度為10g/100g的果聚糖溶液。(4)合成高果聚糖:將步驟(I)得到的40L果聚糖合成酶酶液與步驟(3)得到的混合果聚糖溶液200L混勻后，在pH值5.8、45°C下反應24h，得到高果聚糖糖液，采用文獻(Jinling Chen, Kit leong Cheong, Ziliang Song, Yujie Shi, Xuesong Huang.Structureand protective effect on UVB-1nduced keratinocytedamage of fructan from whitegarlic [J].CarbohydratePolymers, 2013 (92): 200-205)方法測試,其中果聚糖的聚合度 DP約為100。(5)高果聚糖糖液的粗分:將上述糖液快速加熱至100°C，保持2-3分鐘，然后迅速冷卻，接著在4000rpm下離心20分鐘，所得上清夜用截留分子量為2萬道爾頓的無機膜過濾后即為透明的高果聚糖溶液。(6)高果聚糖溶液的精制:將上述的高果聚糖溶液上弱DlOl系列大孔樹脂柱，吸附速度為每公斤樹脂0.2 I升/小時，用去離子水洗脫，收集第一個柱體積洗脫液，為精制高果聚糖溶液。(7)獲得高果聚糖:在60°C下真空濃縮精制高果聚糖溶液至可溶性固形物含量為30%，經分裝、密封、殺菌后即得液態高果聚糖產品。或者將濃縮液在噴霧干燥機上干燥，噴霧壓力為150X105N/m 2，進入噴霧塔的熱空氣溫度為150°C，噴霧干燥所獲得的白色粉狀物即為聞果聚糖廣品。實施例2以菊芋為原料，以大蒜果聚糖合成酶為催化劑生產高果聚糖，包括以下步驟:(I)制作大蒜果聚糖合成酶酶液:取于0°C冷庫存放2周的新鮮大蒜10Kg，加5倍水(重量比)浸泡8小時，洗去泥土等雜物后，加5倍pH值為5.2的緩沖液(濃度為500mg/L的亞硫酸氫鈉)，打漿取汁后得到可溶性固形物含量為5g/100g的大蒜果聚糖合成酶酶液。(2)預處理:將IOOKg洗滌干凈的菊芋片放入500L飲用水中，打漿制成100-150目的菊芋漿，并用250目濾布(或袋濾器)過濾，所得濾液即為低果聚糖濃度為25g/100g的果聚糖溶液。(3)破碎取汁:將去皮后的菊芋片和205L水一起加到打漿機上，制成100-150目的蒜漿，用250目濾布(或袋濾器)過濾蒜漿，所得濾液即為透明的含有大量低聚果聚糖的混合果聚糖溶液。(4)合成高果聚糖:將步驟(I)得到的40L果聚糖合成酶酶液與步驟(3)得到的混合果聚糖溶液200L混勻后，在pH值5.8、45°C下反應24h，即得DP約為100 (測試方法同實施例I)的高果聚糖糖液。余下步驟同實施例1。實施例3以菊粉(即以菊芋為原料生產的低果聚糖)為原料，以大蒜果聚糖合成酶為催化劑生產高果聚糖，包括以下步驟:(I)制作大蒜果聚糖合成酶酶液:同實施例1。(2)配制低果聚糖溶液:利用菊粉配制濃度為18g/100g的低果聚糖提取液。(3)合成高果聚糖:將步驟(I)得到的40L果聚糖合成酶酶液與步驟(2)得到的混合果聚糖溶液200L混勻后，在pH值5.8、45°C下反應24h，即得DP約為100 (測試方法同實施例I)的高果聚糖糖液。余下步驟同實施例(I)。
上述實施例為本發明較佳的實施方式，但本發明的實施方式并不受上述實施例的限制，其他的任何未背離本發明的精神實質與原理下所作的改變、修飾、替代、組合、簡化，均應為等效的置換方式 ，都包含在本發明的保護范圍之內。
權利要求
1.大蒜果聚糖合成酶在生產高果聚糖中的應用。
2.根據權利要求1所述的大蒜果聚糖合成酶在生產高果聚糖中的應用，其特征在于包括以下步驟: (1)制備大蒜果聚糖合成酶酶液:將新鮮大蒜泡水、洗凈，加入PH值為4.8-5.2的緩沖液，打漿取汁后得到可溶性固形物含量為5-10g/100g的大蒜果聚糖合成酶酶液； (2)制備低果聚糖提取液:將含有低果聚糖的植物用水浸泡、洗凈，然后打漿得到漿液，除去不溶性雜質，得到低果聚糖濃度為10-25g/100g的提取液；或者直接取低果聚糖配制成濃度為10-25g/100g的低果聚糖提取液； (3)高果聚糖的合成和精制: 取大蒜果聚糖合成酶酶液和低果聚糖提取液混勻，在PH值5-6、10-45°C下反應10-96h，得到聚合度為50-130的高果聚糖糖液；大蒜果聚糖合成酶酶液與低果聚糖提取液的體積比為1: (5-10)； 將上述糖液快速加熱至100°C，保持2-3分鐘，然后迅速冷卻，除去不溶物，獲得澄清透明的高果聚糖糖液； 將澄清透明的高果聚糖糖液上大孔樹脂柱，吸附速度為每Kg樹0.2-1L/小時，然后用去離子水洗脫，收集第一個柱體積的洗脫液，為精制高果聚糖溶液。
3.根據權利要求2所述的大蒜果聚糖合成酶在生產高果聚糖中的應用，其特征在于:步驟(I)所述的pH值為4.8-5.2的緩沖液是濃度為500-1000mg/L的亞硫酸氫鈉溶液。
4.根據權利要求2所述的大蒜果聚糖合成酶在生產高果聚糖中的應用，其特征在于:步驟(2)所述的含有低果聚糖的植物是新鮮的大蒜、菊芋、菊苣，或者是脫水蒜片。
5.根據權利要求2所述的大蒜果聚糖合成酶在生產高果聚糖中的應用，其特征在于:步驟(3)所述的大孔樹脂為弱DlOl系列大孔樹脂。
全文摘要
本發明公開了大蒜果聚糖合成酶在生產高果聚糖中的應用，包括以下步驟往新鮮大蒜中加入pH值為4.8-5.2的緩沖液，打漿取汁后即為大蒜果聚糖合成酶酶液；將含有低果聚糖的植物打漿，得到低果聚糖提取液；取大蒜果聚糖合成酶酶液和低果聚糖提取液混勻，在pH值5-6、10-45℃下反應10-96h，得到含有聚合度為50-130的高果聚糖糖液；精制后得到高果聚糖。本發明利用了大蒜本身的果聚糖合成酶，減少了添加外源酶或提取分離合成酶時造成的成本增加。本發明可以在常溫常壓等溫和條件下進行合成，這可以大大節省能源，減少設備投入，降低產品原料成本。
文檔編號C12P19/04GK103074396SQ20131001351
公開日2013年5月1日 申請日期2013年1月14日 優先權日2013年1月14日
發明者黃雪松, 白衛濱 申請人:暨南大學