in。
[0036]本發(fā)明的有益效果:
[0037](I)本發(fā)明采用海藻酸鈣固定蔗糖異構(gòu)酶制備異麥芽酮糖，固定化酶可以重復(fù)使用，固定化酶生產(chǎn)成本低，而且無食品安全危害。
[0038](2)固定化菌體制備過程，采用機(jī)械攪拌方式加速海藻酸鈉溶液膠體化過程，縮短固定化時(shí)間，提高生產(chǎn)效率；采用制粒裝置制作固定化菌體顆粒的方法，設(shè)備投資少、生產(chǎn)效率高，有利于異麥芽酮糖產(chǎn)業(yè)化推廣。
[0039](3)異麥芽酮糖轉(zhuǎn)化過程，采用在轉(zhuǎn)化罐底部通入空氣方式，使固定化菌體在蔗糖溶液中翻滾，有利于蔗糖異構(gòu)酶與蔗糖分子充分接觸，使蔗糖轉(zhuǎn)化率在99%以上；而且固定化菌體無機(jī)械損傷，有利于長時(shí)間保持固定化菌體的酶活性，從而減少蔗糖異構(gòu)酶制備的發(fā)酵次數(shù)，可有效地降低異麥芽酮糖生產(chǎn)成本。
【附圖說明】
[0040]圖1為制粒裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0041 ] 圖2a為轉(zhuǎn)化罐結(jié)構(gòu)示意圖；
[0042]圖2b為轉(zhuǎn)化罐的剖面圖；
[0043]其中，11-小孔，12-物料，13-筒體，14-壓桿，15-活塞；
[0044]21-無菌壓縮空氣進(jìn)氣管，22-轉(zhuǎn)化罐夾套層，23-網(wǎng)狀裝置，24-換熱管，25-罐體，26-進(jìn)水口，27-出水口。
【具體實(shí)施方式】
[0045]下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的說明，應(yīng)該說明的是，下述說明僅是為了解釋本發(fā)明，并不對(duì)其內(nèi)容進(jìn)行限定。
[0046]實(shí)施例1:制備異麥芽酮糖的工藝過程
[0047](I)將普城沙雷氏菌(Serratia plymuthica) (ATCC15928)菌種從斜面菌種活化至三級(jí)搖瓶種，每次加入量是總量的10% (v/v)，再轉(zhuǎn)入200L種子罐發(fā)酵培養(yǎng)18小時(shí)，轉(zhuǎn)至5m3發(fā)酵罐擴(kuò)大培養(yǎng)24小時(shí)，種子罐與發(fā)酵罐的參數(shù)相同:發(fā)酵溫度為25V?30°C，pH6.0?7.5，攪拌速度100?300r/min。發(fā)酵培養(yǎng)基組成:蔗糖4%、玉米漿3%、酵母提取物0.3%、氯化鉀0.2%、余量為水，pH 6.0?7.0 ;裝料量70%、通氣量為0.2?1.2m3/min0
[0048](2)用GQ系列高速管式離心機(jī)將上一步所得的發(fā)酵液離心分離獲得細(xì)胞濃漿，離心機(jī)轉(zhuǎn)數(shù)15000轉(zhuǎn)/分，離心機(jī)轉(zhuǎn)鼓分離最小顆粒小于0.5微米，整個(gè)收集細(xì)胞濃楽過程溫度控制在15?30°C，收集得53Kg細(xì)胞濃漿。
[0049](3)將步驟⑵所得到細(xì)胞濃漿53Kg與I 1Kg質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5 %的海藻酸鈉溶液用電動(dòng)攪拌器進(jìn)行攪拌至充分混合，用制粒裝置制成菌體顆粒，加到100L質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10%的CaCl2S液中，28°C下靜置固化4小時(shí)后，過濾洗滌，得到固定化菌體，然后裝填至4m 3轉(zhuǎn)化罐中。
[0050]其中，制粒裝置的結(jié)構(gòu)如圖1所示，包括筒體13，筒體13底部設(shè)有孔徑為3mm的小孔11，開孔面積占筒體底部面積的95%，筒體13內(nèi)設(shè)有容納物料12的空腔；與筒體內(nèi)徑相同的活塞15與壓桿14相鉸接，并通過壓桿14在筒體13內(nèi)做往復(fù)運(yùn)動(dòng)。其中壓桿可以是手動(dòng)壓桿，也可以是通過電或氣使活塞能做往復(fù)式運(yùn)動(dòng)的裝置。
[0051](4)用4m3配料罐配置濃度Brix40%的蔗糖溶液2m 3，80°C消毒10分鐘，用循環(huán)冷凍水冷卻到30°C。
[0052](5)將步驟(4)得到的蔗糖溶液用泵轉(zhuǎn)移至轉(zhuǎn)化罐中，通入無菌壓縮空氣，通氣量為0.3m3/min，通過冷熱循環(huán)水維持轉(zhuǎn)化液溫度在25?30°C左右，控制PH5.5?6.5，當(dāng)轉(zhuǎn)化液中蔗糖殘留量在3%以下時(shí)結(jié)束轉(zhuǎn)化；轉(zhuǎn)化液中異麥芽酮糖含量為76.2%，海藻酮糖14.5%，葡萄糖1.8%，果糖3.1%，其他1.3%。
[0053]其中，轉(zhuǎn)化罐為具有冷熱交換功能的不銹鋼罐，其結(jié)構(gòu)如圖2所示，包括罐體25，所述罐體25外壁設(shè)有夾套層22，罐體25的底部設(shè)有攔截固定化菌體的網(wǎng)狀裝置23，所述網(wǎng)狀裝置23的下方設(shè)有無菌壓縮空氣進(jìn)氣管。罐體25內(nèi)設(shè)有換熱管24，換熱管包括進(jìn)水P 26和出水口 27。
[0054]通過夾套以及換熱管的冷水或熱水的冷熱交換調(diào)節(jié)不銹鋼罐內(nèi)轉(zhuǎn)化液的溫度。
[0055]所述網(wǎng)狀裝置23是指滿孔洞的不銹鋼篩網(wǎng)，孔洞可以是圓形、方形、棱形，孔洞有效直徑2mm左右。
[0056](6)將上一步所得轉(zhuǎn)化液脫色過濾后，經(jīng)離子交換使電導(dǎo)率達(dá)到0.5ms/m以下；然后采用高效濃縮蒸發(fā)器將物料濃縮至Brix70%左右，將物料用泵轉(zhuǎn)移到結(jié)晶罐中通過循環(huán)冷凍水進(jìn)行降溫結(jié)晶，結(jié)晶過程中可投入5% (v/v)晶種；用刮刀卸料離心機(jī)分離物料，獲得異麥芽酮糖晶體，使用流化床進(jìn)行干燥獲得含游離水0.5%的異麥芽酮糖產(chǎn)品423Kg。
[0057](7)重復(fù)步驟(4)?(6)20次，所得異麥芽酮糖產(chǎn)品平均含量達(dá)98.5%以上，固定化菌體酶活力沒有明顯降低情況，固定化菌體顆粒無垮塌和溶解現(xiàn)象。
[0058]實(shí)際工藝生產(chǎn)過程中，需要向氯化鈣溶液中添加適量氯化鈣和蔗糖。以100 kg氯化鈣溶液為例，每移出100 kg固定化菌體添加2?4 kg氯化鈣和10?20 kg蔗糖。
[0059]實(shí)施例2:制備異麥芽酮糖的工藝過程
[0060](I)將大黃歐文氏菌(Erwinia rhapontici) (NCPPB 1578)菌種為發(fā)酵菌種，從斜面菌種活化至三級(jí)搖瓶種，每次加入量是總量的10% (v/v)，再轉(zhuǎn)入200L種子罐發(fā)酵培養(yǎng)18小時(shí)，轉(zhuǎn)至5m3發(fā)酵罐擴(kuò)大培養(yǎng)24小時(shí)，種子罐與發(fā)酵罐的參數(shù)相同。發(fā)酵培養(yǎng)基蔗糖4%、玉米漿3%、酵母提取物0.5%、余量為水，PH 6.5?7.2，裝料量70%、通氣量為0.5m3/
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[0061](2)按實(shí)施例1步驟(2)的方法收集得75.8Kg細(xì)胞濃漿。
[0062](3)按實(shí)施例1步驟(3)的方法將所得細(xì)胞濃漿與150Kg海藻酸鈉溶液進(jìn)行菌體固定化。
[0063](4)按實(shí)施例1步驟⑷的方法配制蔗糖溶液。
[0064](5)按實(shí)施例1步驟(5)的方法進(jìn)行蔗糖轉(zhuǎn)化，轉(zhuǎn)化液中異麥芽酮糖含量為78.5%，海藻酮糖17.3%，葡萄糖0.3%，果糖1.4%，其他0.5%。
[0065](6)按實(shí)施例1步驟(6)的工藝過程，獲得含游離水0.3%的異麥芽酮糖產(chǎn)品441Kgo
[0066](7)重復(fù)步驟(4)?(6)25次，所得異麥芽酮糖產(chǎn)品平均含量達(dá)98.7%以上，固定化菌體酶活力沒有明顯降低情況，固定化菌體顆粒無垮塌和溶解現(xiàn)象。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種異麥芽酮糖的制備方法，其特征在于，步驟如下: (1)以蔗糖溶液為原料，將蔗糖溶液和具有α-葡萄糖基轉(zhuǎn)移酶的固定化菌體在轉(zhuǎn)化罐中混合，固定化菌體的加入量為蔗糖溶液的5?10%;通入無菌壓縮空氣，在溫度為25?32°C和pH5?7.5的條件下進(jìn)行轉(zhuǎn)化，當(dāng)轉(zhuǎn)化液中蔗糖殘留量在2%以下時(shí)結(jié)束轉(zhuǎn)化； (2)將步驟(I)的轉(zhuǎn)化液經(jīng)脫色過濾和離子交換凈化工序，再經(jīng)濃縮、降溫結(jié)晶，得到異麥芽酮糖晶體。
2.如權(quán)利要求1所述的異麥芽酮糖的制備方法，其特征在于，步驟(I)中，所述蔗糖溶液為Brix40?60%的蔗糖溶液。
3.如權(quán)利要求1所述的異麥芽酮糖的制備方法，其特征在于，步驟(I)中，所述具有α-葡萄糖基轉(zhuǎn)移酶的固定化菌體的制備方法為: 1)配制海藻酸鈉溶液??每100kg水添加2?6 kg海藻酸鈉，對(duì)海藻酸鈉溶液進(jìn)行攪拌成均勻膠體，攪拌速度為50?300r/min，攪拌時(shí)間10?30分鐘； 2)氯化媽溶液制備:每100kg水添加5?10 kg氯化媽、20?30 kg鹿糖，攪拌溶解； 3)將能夠產(chǎn)α-葡萄糖基轉(zhuǎn)移酶的菌的細(xì)胞濃漿與海藻酸鈉溶液按體積比1:1?1:3混勾，攪拌時(shí)速50?100r/min，攪拌時(shí)間5?15分鐘； 4)將混勻好的細(xì)胞濃漿與海藻酸鈉混合體移入制粒裝置中，通過制粒裝置獲得5?1mm的球狀至短棒狀的菌體，將菌體移入氯化鈣溶液中進(jìn)行固定化，固定化時(shí)間為2?4小時(shí)，得到固定化菌體。
4.如權(quán)利要求3所述的異麥芽酮糖的制備方法，其特征在于，步驟3)中，所述能夠產(chǎn)α-葡萄糖基轉(zhuǎn)移酶的細(xì)胞濃漿的制備方法為: 將能夠產(chǎn)α -葡萄糖基轉(zhuǎn)移酶的菌接種至發(fā)酵培養(yǎng)基中，通過多級(jí)擴(kuò)大發(fā)酵獲得所需量的菌體，發(fā)酵溫度為25°C?30°C，pH6.0?7.5，發(fā)酵罐通氣量0.3?1.2m3/min，攪拌速度100?300r/min，培養(yǎng)時(shí)間12?48小時(shí)； 將發(fā)酵后的菌體進(jìn)行離心，收集細(xì)胞濃漿，即得。
5.如權(quán)利要求4所述的異麥芽酮糖的制備方法，其特征在于，對(duì)發(fā)酵后的菌體進(jìn)行離心時(shí)，離心機(jī)轉(zhuǎn)鼓分離最小顆粒小于0.5微米，離心米用10000?15000r/min離心轉(zhuǎn)度，整個(gè)收集細(xì)胞濃漿過程溫度控制在15?30°C。
6.如權(quán)利要求3所述的異麥芽酮糖的制備方法，其特征在于，所述能夠產(chǎn)α-葡萄糖基轉(zhuǎn)移酶的菌選自紅色精朊桿菌、普城沙雷氏菌、大黃歐文氏菌或克雷伯氏菌。
7.如權(quán)利要求3所述的異麥芽酮糖的制備方法，其特征在于，步驟4)中，所述制粒裝置包括筒體，筒體底部設(shè)有孔徑為2?5mm的小孔，開孔面積占筒體底部面積的90-95%，筒體內(nèi)設(shè)有容納物料的空腔；與筒體內(nèi)徑相同的活塞與壓桿相連，并通過壓桿在筒體內(nèi)做往復(fù)運(yùn)動(dòng)。
8.如權(quán)利要求1所述的異麥芽酮糖的制備方法，其特征在于，步驟(I)中，所述轉(zhuǎn)化罐包括罐體，所述罐體外壁設(shè)有夾套層，罐體的底部設(shè)有攔截固定化菌體的網(wǎng)狀裝置，所述網(wǎng)狀裝置的下方設(shè)有無菌壓縮空氣進(jìn)氣管。
9.如權(quán)利要求8所述的異麥芽酮糖的制備方法，其特征在于，所述罐體內(nèi)設(shè)有換熱管，所述換熱管為列管、盤管或蛇管。
10.如權(quán)利要求1所述的異麥芽酮糖的制備方法，其特征在于，所述無菌壓縮空氣是指經(jīng)過除塵、除油水及除菌空氣過濾器處理后的壓縮空氣，在0.04Mpa條件下，氣體流量為.0.5 ?L 5m3/min0
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種異麥芽酮糖的制備方法，步驟如下：(1)以蔗糖溶液為原料，將蔗糖溶液和具有α-葡萄糖基轉(zhuǎn)移酶的固定化菌體在轉(zhuǎn)化罐中混合，固定化菌體的加入量為蔗糖溶液的5～10％；通入無菌壓縮空氣，在溫度為25～32℃和pH5～7.5的條件下進(jìn)行轉(zhuǎn)化，當(dāng)轉(zhuǎn)化液中蔗糖殘留量在2％以下時(shí)結(jié)束轉(zhuǎn)化；(2)將步驟(1)的轉(zhuǎn)化液經(jīng)脫色過濾和離子交換凈化工序，再經(jīng)濃縮、降溫結(jié)晶，得到異麥芽酮糖晶體。本發(fā)明的異麥芽酮糖制備方法操作簡便、設(shè)備投資少、生產(chǎn)成本低，且無食品安全隱患、能夠?qū)崿F(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)。
【IPC分類】C12P19-18, C12N11-10, C12P19-12, C12N11-04
【公開號(hào)】CN104846036
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510297031
【發(fā)明人】信成夫, 景文利, 于麗, 羅祖會(huì), 梁靄, 任尚美, 劉建
【申請(qǐng)人】山東綠健生物技術(shù)有限公司
【公開日】2015年8月19日
【申請(qǐng)日】2015年6月2日