低聚半乳糖生產(chǎn)技術(shù)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(zhuǎn)糖苷作用制得。在自然界中，低聚半乳糖微量存在于動(dòng)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(jìn)雙歧桿菌的增殖、改善脂質(zhì)代謝、提高免疫力等多種功能特性，已成為食品科學(xué)的研究熱點(diǎn)，并廣泛應(yīng)用于乳制品、嬰幼兒配方食品、保健食品等多個(gè)領(lǐng)域。

日本是全世界低聚糖最發(fā)達(dá)的國(guó)家低聚半乳糖的產(chǎn)量居世界第二位。我國(guó)從20世紀(jì)90年代開始對(duì)低聚半乳糖的生產(chǎn)進(jìn)行研究，研究單位包括南京工業(yè)大學(xué)、江南大學(xué)、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(xù)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(dāng)反應(yīng)液內(nèi)低聚半乳糖質(zhì)量分?jǐn)?shù)達(dá)到為40%以上且乳糖質(zhì)量濃度達(dá)到150 g/L以下時(shí)，反應(yīng)液經(jīng)超濾膜超濾使酶循環(huán)利用，同時(shí)向反應(yīng)釜中流加400～500 g/L高質(zhì)量濃度乳糖溶液進(jìn)行連續(xù)合成反應(yīng)，超濾出液經(jīng)三級(jí)納濾膜納濾，分離得到低聚半乳糖。CN201410212066.7涉及一種酶協(xié)同制備高純度低聚半乳糖的方法，將乳糖加水加熱溶解，調(diào)節(jié)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(zhuǎn)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(yīng)12～24 h；產(chǎn)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(fā)酵技術(shù)轉(zhuǎn)化生產(chǎn)低聚半乳糖，可以實(shí)現(xiàn)一個(gè)罐反應(yīng)達(dá)到純度大于57%，替代傳統(tǒng)的酶反應(yīng)和發(fā)酵反應(yīng)兩步實(shí)施的技術(shù)，得到的低聚半乳糖反應(yīng)液經(jīng)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(chǎn)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(yīng)用水提法制得糖液或是將大豆廢水濃縮作為待發(fā)酵糖液，采用發(fā)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(jié)構(gòu)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(zhì)、有機(jī)酸、無機(jī)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(fā)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(gòu)體的α-低聚半乳二糖，2種為互為同分異構(gòu)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(hào)為CCTCC NO：M2011464。以此阿耶波多芽孢桿菌為發(fā)酵菌株，以乳糖為碳源、酵母膏和蛋白胨為氮源及無機(jī)鹽組成發(fā)酵培養(yǎng)基，發(fā)酵生產(chǎn)β-半乳糖苷酶，發(fā)酵后經(jīng)檢測(cè)，在發(fā)酵液中酶活達(dá)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(zhuǎn)化4～36 h，產(chǎn)率達(dá)35%以上。CN201210514806.3涉及一種利用透性化細(xì)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(xì)胞β-半乳糖苷酶，乳糖溶液質(zhì)量濃度為100～500 g/L，透性化細(xì)胞β-半乳糖苷酶加入量為200～1 500 mg/g乳糖，30～45℃，反應(yīng)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(chǎn)低聚半乳糖的方法，首先構(gòu)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(xì)胞表面，然后循環(huán)利用該重組酵母發(fā)酵乳糖生產(chǎn)低聚半乳糖。CN200910018452.1采用土壤中分離的Aspergillus oryzae米曲霉為出發(fā)菌株，經(jīng)誘變篩選所得的高效率轉(zhuǎn)化菌株米曲霉BLB-21(保藏號(hào)CGMCC No.2951)直接發(fā)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(shí)省力。

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

（江南大學(xué)圖書館 張群）