低聚半乳糖生產技術研究

低聚半乳糖生產技術研究

低聚半乳糖(Galactooligosaccharides，GOS)是以乳糖為原料，通過β-半乳糖苷酶的轉糖苷作用制得。在自然界中，低聚半乳糖微量存在于動物乳汁中，是一種具有天然屬性的功能性低聚糖。低聚半乳糖具有促進雙歧桿菌的增殖、改善脂質代謝、提高免疫力等多種功能特性，已成為食品科學的研究熱點，并廣泛應用于乳制品、嬰幼兒配方食品、保健食品等多個領域。

日本是全世界低聚糖最發達的國家低聚半乳糖的產量居世界第二位。我國從20世紀90年代開始對低聚半乳糖的生產進行研究，研究單位包括南京工業大學、江南大學、山東龍力生物科技股份有限公司、江門量子高科生物股份有限公司等。如：CN201410261794.7公開了一種連續制備低聚半乳糖的方法，以300～400 g/L乳糖溶液為原料，采用β-半乳糖苷酶直接合成低聚半乳糖，當反應液內低聚半乳糖質量分數達到為40%以上且乳糖質量濃度達到150 g/L以下時，反應液經超濾膜超濾使酶循環利用，同時向反應釜中流加400～500 g/L高質量濃度乳糖溶液進行連續合成反應，超濾出液經三級納濾膜納濾，分離得到低聚半乳糖。CN201410212066.7涉及一種酶協同制備高純度低聚半乳糖的方法，將乳糖加水加熱溶解，調節pH值在4.5～7.0；向乳糖溶液加入β-半乳糖苷酶A和β-葡萄糖苷酶B，先在50～70℃下轉化10～30 min，然后在35～55℃條件下保持4～24 h；滅酶活，冷卻至室溫，向滅酶后糖液中加入耐高滲釀酒酵母35℃條件下反應12～24 h；產物脫色、離子交換、濃縮、噴霧干燥得高純度低聚半乳糖。CN201410118268.5采用共生發酵技術轉化生產低聚半乳糖，可以實現一個罐反應達到純度大于57%，替代傳統的酶反應和發酵反應兩步實施的技術，得到的低聚半乳糖反應液經過色譜分離即可得到純度大于90%的不同低聚半乳糖含量的系列產品。CN201210514806.3公開了一種高純植物源低聚半乳糖的制備方法，由如下步驟組成：應用水提法制得糖液或是將大豆廢水濃縮作為待發酵糖液，采用發酵法將糖液中的單雙糖消耗掉，并將棉籽糖屬功能性低聚糖結構中的果糖鍵斷解，通過沉淀、脫色、離子交換、膜過濾等，把蛋白質、有機酸、無機鹽含量降到最低的水平，得到一種高純度植物源低聚半乳糖，該低聚半乳糖由半乳二糖、半乳三糖、半乳四糖、半乳五糖組成，含量占總糖比例由發酵前的5%～10%提高到70%～95%。CN201210172977.2以半乳糖為底物，通過α-半乳糖苷酶催化合成得到4種α-低聚半乳糖，其中2種互為同分異構體的α-低聚半乳二糖，2種為互為同分異構體的α-低聚半乳三糖。CN201210012038.1涉及一株從土壤中篩選而來的阿耶波多芽孢桿菌 （Bacillusary abhattai）SK22.003，保藏編號為CCTCC NO：M2011464。以此阿耶波多芽孢桿菌為發酵菌株，以乳糖為碳源、酵母膏和蛋白胨為氮源及無機鹽組成發酵培養基，發酵生產β-半乳糖苷酶，發酵后經檢測，在發酵液中酶活達到1～25 U/mL。將β-半乳糖苷酶添加到5%～60%乳糖溶液中催化合成低聚半乳糖，轉化4～36 h，產率達35%以上。CN201210514806.3涉及一種利用透性化細胞β-半乳糖苷酶制備低聚半乳糖的方法，向乳糖溶液中加入透性化細胞β-半乳糖苷酶，乳糖溶液質量濃度為100～500 g/L，透性化細胞β-半乳糖苷酶加入量為200～1 500 mg/g乳糖，30～45℃，反應2～15 h后，離心分離，得到的上清液即為低聚半乳糖溶液。CN200810157830.X涉及一種利用重組釀酒酵母生產低聚半乳糖的方法，首先構建β-半乳糖苷酶酵母表面展示載體，將β-半乳糖苷酶展示在釀酒酵母細胞表面，然后循環利用該重組酵母發酵乳糖生產低聚半乳糖。CN200910018452.1采用土壤中分離的Aspergillus oryzae米曲霉為出發菌株，經誘變篩選所得的高效率轉化菌株米曲霉BLB-21(保藏號CGMCC No.2951)直接發酵高濃度乳糖溶液，避免了酶法制備低聚半乳糖過程中酶的純化等步驟，省時省力。

隨著人們生活水平的提高，“文明病”的增加，飲食對人體健康的影響日益受到重視，功能性低聚半乳糖的發展無疑具有廣闊的工業生產前景。

（江南大學圖書館 張群）