本發(fā)明涉及功能糖制備，特別涉及一種固定化β-半乳糖苷酶制備乳果糖的方法。
背景技術(shù)：
1、乳果糖(lactulose：c12h12o11；fw：342?.30da)又名4-ο-β-d-吡喃半乳糖基-d-果糖，又稱異構(gòu)乳糖或乳酮糖，是由d-半乳糖和d-果糖以β-1,4糖苷鍵結(jié)合的不吸收性雙糖。乳果糖為白色不規(guī)則的結(jié)晶性粉末，純凈乳果糖的甜度純正，帶有清涼、醇和的感覺，甜度為蔗糖的48?%-62?%，它不能被動物體內(nèi)的消化酶代謝，因此可以直接由胃腸道中的微生物發(fā)酵，被人們稱為“雙歧桿菌增殖因子”，具有調(diào)整腸道菌群平衡、作為間接的營養(yǎng)增補劑、治療便秘、降低血氨、增強機體免疫力、降低血內(nèi)毒素水平等有益功能，廣泛應(yīng)用于食品、醫(yī)藥、飼料等領(lǐng)域。
2、目前生產(chǎn)乳果糖的方法主要有化學(xué)法和酶解法，化學(xué)法制備異構(gòu)化乳糖主要是操作簡單，轉(zhuǎn)化率高，缺點是最終產(chǎn)物一般包括乳果糖、殘余乳糖、d-半乳糖和d-果糖，產(chǎn)物不僅難以分離，而且顏色常常較深，副產(chǎn)物和色素的產(chǎn)生，降低了乳果糖的產(chǎn)率。酶法合成乳果糖雖然可以克服化學(xué)合成的缺點，但是酶法生產(chǎn)乳果糖轉(zhuǎn)化率低，嚴重限制了該產(chǎn)品大規(guī)模生產(chǎn)和推廣應(yīng)用。
技術(shù)實現(xiàn)思路
1、有鑒于此，本發(fā)明目的在于提供一種固定化β-半乳糖苷酶制備乳果糖的方法，本發(fā)明的制備工藝采用固定化β-半乳糖苷酶其中β-半乳糖苷酶相對酶活達到65-78?%，并以乳糖和果糖為原料進行轉(zhuǎn)化，最后再將所得乳果糖料液通過陽樹脂柱-脫色樹脂柱-陰樹脂柱、色譜分離得到純度97?%乳果糖，轉(zhuǎn)化率≥60?%。
2、為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供以下技術(shù)方案：
3、本發(fā)明提供了一種固定化β-半乳糖苷酶制備乳果糖的方法，包括以下步驟：
4、s1.制備固定化酶柱：
5、將amberlite?ira-93大孔弱堿性苯乙烯系陰離子交換樹脂依次使用乙醇溶液、nacl溶液、hcl溶液、naoh溶液浸泡，每次浸泡完成后濾除浸泡溶液并采用去離子水洗滌至中性得到預(yù)處理樹脂；
6、將預(yù)處理樹脂與β-半乳糖苷酶酶液混合加入tris-hcl緩沖液并搖床吸附，吸附后靜置；再加入戊二醛溶液進行交聯(lián)后棄上清得到固定化酶柱；
7、s2.在乳糖與果糖的混合液中加入鎂離子溶液然后通過固定化酶柱進行轉(zhuǎn)化得到乳果糖轉(zhuǎn)化液；
8、s3.將所述乳果糖轉(zhuǎn)化液依次進行脫色、離子交換、真空濃縮、連續(xù)模擬移動床色譜分離得到乳果糖溶液。
9、作為優(yōu)選，所述s1中乙醇溶液濃度為95?wt%；nacl溶液濃度為10?wt%；hcl溶液濃度為10?wt%；naoh溶液濃度為10?wt%。
10、作為優(yōu)選，所述s1中浸泡時間為10~20?h。
11、進一步優(yōu)選，所述乙醇溶液的浸泡時間為15~20?h，nacl溶液的浸泡時間為10~15h、hcl溶液的浸泡時間為10~15?h、naoh溶液的浸泡時間為10~15?h。
12、作為優(yōu)選，所述s1中預(yù)處理樹脂與β-半乳糖苷酶酶液的質(zhì)量體積比為1?g:（5~7）ml；進一步優(yōu)選為1?g:5?ml。
13、作為優(yōu)選，所述s1中tris-hcl緩沖液的濃度為50?mmol/l，ph為8.0；戊二醛溶液濃度為2?wt%。
14、作為優(yōu)選，所述s1中固定化酶柱中β-半乳糖苷酶相對酶活為65-78?%。
15、作為優(yōu)選，所述s1中工藝參數(shù)滿足以下條件中的一個或多個：
16、吸附時間為10~13?h，吸附溫度為28~32?℃；
17、靜置時間為25~35?min，靜置溫度為2~5?℃；
18、交聯(lián)時間5.5~6.5?h，交聯(lián)溫度為23~28?℃。
19、作為優(yōu)選，所述s2中乳糖與果糖混合液的質(zhì)量濃度為50-55?%，進一步優(yōu)選為50%；乳糖和果糖的摩爾比為1:1~1:1.5，進一步優(yōu)選為1:1。
20、進一步優(yōu)選所述乳糖與果糖混合液ph為7。
21、作為優(yōu)選，所述s2?中鎂離子加入后混合液體系中鎂離子濃度為1?mm；鎂離子來源為mgcl2或mgso4。
22、作為優(yōu)選，所述s2中乳糖與果糖的混合液通過固定化酶柱的流速為2.0?bv/h，溫度為60~70?℃，進一步優(yōu)選為70?℃。
23、作為優(yōu)選，所述s3中各工藝為以下中的一個或多個：
24、脫色采用顆粒活性碳柱進行脫色，向乳果糖溶液中加入活性炭，在70-90?℃下攪拌20-40?min，所述活性炭添加量為乳糖干基質(zhì)量的1-2％，再經(jīng)阿瑪過濾機過濾，阿瑪過濾機工作壓力0.2-0.4?mpa，得到脫色的乳糖溶液；
25、離子交換過程為將脫色后物料依次經(jīng)過陽離子交換柱、脫色樹脂柱、陰離子交換柱，物料溫度65-70?℃，流速2bv/h；所述陽離子樹脂為lx-150強酸陽樹脂：所述脫色樹脂為d750大孔吸附樹脂，所述陰離子樹脂為lx-360弱堿陰樹脂；
26、真空濃縮過程使用六效蒸發(fā)器對離交后物料進行濃縮，真空度為0.06～0.09mpa，濃縮溫度50-80?℃；
27、連續(xù)模擬移動色譜分離水料比2:1~5:1，進料量為0.04~0.08?kg/l樹脂/h，溫度為65~70?℃，切換時間1080?s，進料流速0.35~0.45?l/h，所述模擬移動床使用鈣型陽離子樹脂。
28、有益技術(shù)效果：
29、1.本發(fā)明對β-半乳糖苷酶進行固定化，以樹脂為載體運行固定化酶柱，使酶與物料充分接觸，省去滅酶操作，β-半乳糖苷酶相對酶活達到65-78?%；通過對β-半乳糖苷酶固定化，提高了酶的最適溫度區(qū)間，反應(yīng)溫度達到60-70?℃，此溫度范圍可以避免生產(chǎn)中污染雜菌，又可促進酶制劑的正向反應(yīng)。
30、2.本發(fā)明通過向底物中添加鎂離子溶液，使新的鎂離子不停引入，持續(xù)增強β-半乳糖苷酶的活性，延長β-半乳糖苷酶的使用，乳果糖轉(zhuǎn)化率≥60?%，乳果糖收率≥92?%，得到的乳果糖溶液依匹乳糖含量低≤3.5?%。
31、3.本發(fā)明通過陽樹脂-脫色樹脂-陰樹脂串聯(lián)脫色，提高溶液的透光率≥90?%，大幅度降低物料色度，色度≤100?rbu，精簡精制工藝，有利于工業(yè)化生產(chǎn)。
1.一種固定化β-半乳糖苷酶制備乳果糖的方法，其特征在于，包括以下步驟：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述s1中乙醇溶液濃度為95?wt%；nacl溶液濃度為10?wt%；hcl溶液濃度為10?wt%；naoh溶液濃度為10?wt%。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述s1中浸泡時間為10~20?h。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述s1中預(yù)處理樹脂與β-半乳糖苷酶酶液的質(zhì)量體積比為1?g:（5~7）?ml。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述s1中tris-hcl緩沖液的濃度為50mmol/l，ph為8.0；戊二醛溶液濃度為2?wt%。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述s1中固定化酶柱中β-半乳糖苷酶相對酶活為65-78?%。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述s1中工藝參數(shù)滿足以下條件中的一個或多個：
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述s2中乳糖與果糖混合液的質(zhì)量濃度為50-55?%；乳糖和果糖的摩爾比為1:1~1:1.5。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述s2中鎂離子加入后，混合液體系中鎂離子濃度為1?mm；鎂離子來源為mgcl2或mgso4。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述s2中乳糖與果糖的混合液通過固定化酶柱的流速為2.0?bv/h，溫度為60~70?℃。