一種耐高溫酶法合成菊粉的方法技術

本發明專利技術涉及一種耐高溫酶法合成菊粉的方法，以蔗糖為主要原料，利用篩選得到的高產耐高溫菊粉合成酶系的出芽胞桿菌TKB28菌株為發酵菌種生產耐高溫菊粉合成酶，然后再利用耐高溫菊粉合成酶根據需要生產不同DP值菊粉，包括培養出芽胞桿菌生產耐高溫菊粉合成酶、合成菊糖反應及除雜與制粉三個步驟。本發明專利技術除了能解決傳統植物提取法生產菊粉之原料產量與品質的不可控性弊端外，還解決了制約酶法生產菊粉產業化應用的菊粉合成酶酶活較低且耐高溫性差，致使菊粉合成率較低，生產成本過高的技術瓶頸。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及菊粉的合成方法，尤其是。
技術介紹
菊粉(inulin)是由果糖經以β _2，1_糖苷鍵相連而成的直鏈多糖，在其還原端接一個葡萄糖基，聚合度為2-60，分子量在3500-5500之間。菊粉是目前發現的可溶性的膳食纖維之一，是體內雙歧桿菌及乳酸菌的增強因子。其熱值低(1.5kcal/g),且溶解性極好，溫度越高，溶解性越好，10°C時水中的溶解度為60g/L，70°C時水中的溶解度為240g/L，90°C時水中的溶解度為330g/L。研究表明，其可以提高鈣、鐵、鋅等礦物質的吸收率；可調節血液中的膽固醇，降低血壓及血糖，糖尿病人可食用；有較好的持水性能，可改善食品的組織結構，使結構緊密；可改善食品的味覺及口感，并具有持久性。因此，菊粉具有重要的健康、藥用開發價值。菊粉的傳統生產工藝是植物提取法，主要是從菊苣、菊芋中提取。植物提取法生產菊粉受氣候、種植、收獲、儲存等諸多條件影響，會造成品質的不穩定及價格波動。通過微生物途徑制備菊粉則可以解決上述植物提取菊粉所存在的問題。微生物途徑制備菊粉，是指通過微生物發酵生成菊粉合成酶，然后通過菊粉合成酶利用蔗糖合成菊粉。酶法合成菊粉可以避免傳統植物提取法生產菊粉的種種弊端，還可以通過控制酶合成條件生產出不同DP值的菊粉。目前，制約酶法合成生產菊粉的主要因素為，菊粉合成酶酶活較低且耐高溫性差，致使菊粉合成率較低，生產成本過高。篩選高產耐高溫菊粉合成酶系的菌株，并優化發酵、合成、提取精制過程，是解決上述問題的關鍵所在。
技術實現思路
本專利技術的目的在 于克服現有技術的不足，提供，其具有工藝科學合理，菊粉合成效率高的優點。本專利技術解決其技術問題是采取以下技術方案實現的:，其特征在于:利用出芽胞桿菌為發酵菌種生產耐高溫菊粉合成酶，然后再利用耐高溫菊粉合成酶根據需要生產不同DP值菊粉，該方法的步驟為:⑴、培養出芽胞桿菌生產耐高溫菊粉合成酶:發酵原料經高溫滅菌后打入種子罐及發酵罐中，出芽胞桿菌TKB28菌株經過搖瓶、種子罐的二級接種后，按5%接種量接入發酵罐中，通入無菌空氣攪拌條件下，37°C恒溫發酵16小時左右，然后通過離心將菌體和發酵液分離，通過分子量20000的超濾膜濃縮菊粉合成酶溶液，測定所得菊粉合成酶濃縮液的酶活；⑵、合成菊糖反應:在底物濃度為20%的蔗糖溶液、溫度為70°C條件下，按1-1.5U/HiL的加入量加入高溫菊粉合成酶，初期pH值5.5，保溫8小時后當蔗糖濃度小于5%時，調節pH為7.0,同時通過流加蔗糖使蔗糖濃度維持在5-10%，12小時后停止流加；當反應進行4小時后溶液中主要為DP值9 一 12的菊糖和葡萄糖及少量蔗糖，當12小時后反應結束，溶液中主要為DP值21 — 25的菊糖和葡萄糖；⑶、除雜與制粉:反應結束后的溶液通過微濾、離子交換樹脂除去料液中的少量不溶物、灰分、和色素，然后通過納濾膜去除葡萄糖及少量蔗糖，使菊粉的純度在95%以上，最后通過噴霧干燥制得高純度菊粉。而且，步驟⑵合成菊糖反應進行4小時后結束反應，將所得反應溶液進行步驟⑶除雜與制粉，得到DP值9 一 12、純度在95%以上的菊粉。而且，步驟⑵合成菊糖反應進行12小時后結束反應，將所得反應溶液進行步驟⑶除雜與制粉，得到DP值21 — 25、純度在95%以上的菊粉。而且，所述的發酵原料包括:鹿糖 10 20重量份；蛋白胨 0.5 5重量份；無機鹽 0.2 2重量份。本專利技術的優點和積極效果是:1、本專利技術提出了最適的發酵條件，使出芽胞桿菌TKB28菌株所產的菊粉合成酶酶活有明顯的提高，發酵時間也相應縮短； 提出采用最適的分段調控PH值、流加控制底物濃度、控制合成時間可獲得不同DP值的菊粉；在除雜過程中采用了微濾、離子交換、納濾等工藝使菊粉產品不但色澤低、雜質少而且純度高，不但簡化生產工藝而且提高了得率，減少了原料和能源的消耗。2、本專利技術采用耐高溫菊粉合成酶法生產菊粉，在70°C的相對高溫下進行酶促反應，克服了常溫下菊粉溶解度較低，大大提高了生產過程中反應溶液中菊粉的濃度，提高了設備使用率，降低了單位成本。3、本專利技術采用分段調控pH值、同時通過流加控制底物濃度、并控制合成時間等技術手段控制酶促反應，可獲得不同DP值段菊粉終產品，在同一生產方法下實現了產品種類的多樣性。4、本專利技術所提出的酶法生產菊粉，其反應溶液中雜質少、色素低、灰分少，除雜與精制比原有植物提取工藝簡單的多，通過納濾可較容易的獲得純度95%以上的高純菊粉。具體實施例方式以下結合實施例做進一步詳述，以下實施例只是描述性的，不是限定性的，不能以此限定本專利技術的保護范圍。，其利用出芽胞桿菌為發酵菌種生產耐高溫菊粉合成酶，然后再利用耐高溫菊粉合成酶根據需要生產不同DP值菊粉，該方法的步驟為:⑴、培養出芽胞桿菌生產耐高溫菊粉合成酶:發酵原料經高溫滅菌后打入種子罐及發酵罐中，出芽胞桿菌TKB28菌株經過搖瓶、種子罐的二級接種后，按5%接種量接入發酵罐中，通入無菌空氣攪拌條件下，37°C恒溫發酵16小時左右，然后通過離心將菌體和發酵液分離，通過分子量20000的超濾膜濃縮菊粉合成酶溶液，測定所得菊粉合成酶濃縮液的酶活；發酵原料包括:蔗糖200g ;蛋白胨50g ;無機鹽2g。蔗糖為碳源，蛋白胨為有機氮源，輔以少量無機鹽類形成發酵原料。⑵、合成菊糖反應:在底物濃度為20%的蔗糖溶液、溫度為70°C條件下，按1-1.5U/HiL的加入量加入高溫菊粉合成酶，初期pH值5.5，保溫8小時后當蔗糖濃度小于5%時，調節pH為7.0,同時通過流加蔗糖使蔗糖濃度維持在5-10%，12小時后停止流加；當反應進行4小時后溶液中主要為DP值9 一 12的菊糖和葡萄糖及少量蔗糖，當12小時后反應結束，溶液中主要為DP值21 — 25的菊糖和葡萄糖；⑶、除雜與制粉:反應結束后的溶液通過微濾、離子交換樹脂除去料液中的少量不溶物、灰分、和色素，然后通過納濾膜去除葡萄糖及少量蔗糖，使菊粉的純度在95%以上，最后通過噴霧干燥制得高純度菊粉。(4)、步驟⑵合成菊糖反應進行4小時后結束反應，將所得反應溶液進行步驟⑶除雜與制粉，得到DP值9 一 12、純度在95%以上的菊粉。(5)、步驟⑵合成菊糖反應進行12小時后結束反應，將所得反應溶液進行步驟⑶除雜與制粉，得到DP值21 — 25、 純度在95%以上的菊粉。本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種耐高溫酶法合成菊粉的方法，其特征在于：利用出芽胞桿菌為發酵菌種生產耐高溫菊粉合成酶，然后再利用耐高溫菊粉合成酶根據需要生產不同DP值菊粉，該方法的步驟為：⑴、培養出芽胞桿菌生產耐高溫菊粉合成酶：發酵原料經高溫滅菌后打入種子罐及發酵罐中，出芽胞桿菌TKB28菌株經過搖瓶、種子罐的二級接種后，按5%接種量接入發酵罐中，通入無菌空氣攪拌條件下，37℃恒溫發酵16小時左右，然后通過離心將菌體和發酵液分離，通過分子量20000的超濾膜濃縮菊粉合成酶溶液，測定所得菊粉合成酶濃縮液的酶活；⑵、合成菊糖反應：在底物濃度為20%的蔗糖溶液、溫度為70℃條件下，按1?1.5U/mL的加入量加入高溫菊粉合成酶，初期pH值5.5，保溫8小時后當蔗糖濃度小于5%時，調節pH為7.0，同時通過流加蔗糖使蔗糖濃度維持在5?10%，12小時后停止流加；當反應進行4小時后溶液中主要為DP值9－12的菊糖和葡萄糖及少量蔗糖，當12小時后反應結束，溶液中主要為DP值21－25的菊糖和葡萄糖；⑶、除雜與制粉：反應結束后的溶液通過微濾、離子交換樹脂除去料液中的少量不溶物、灰分、和色素，然后通過納濾膜去除葡萄糖及少量蔗糖，使菊粉的純度在95%以上，最后通過噴霧干燥制得高純度菊粉。...

【技術特征摘要】
1.一種耐高溫酶法合成菊粉的方法，其特征在于:利用出芽胞桿菌為發酵菌種生產耐高溫菊粉合成酶，然后再利用耐高溫菊粉合成酶根據需要生產不同DP值菊粉，該方法的步驟為: (I)、培養出芽胞桿菌生產耐高溫菊粉合成酶:發酵原料經高溫滅菌后打入種子罐及發酵罐中，出芽胞桿菌TKB28菌株經過搖瓶、種子罐的二級接種后，按5%接種量接入發酵罐中，通入無菌空氣攪拌條件下，37°C恒溫發酵16小時左右，然后通過離心將菌體和發酵液分離，通過分子量20000的超濾膜濃縮菊粉合成酶溶液，測定所得菊粉合成酶濃縮液的酶活； ⑵、合成菊糖反應:在底物濃度為20%的蔗糖溶液、溫度為70°C條件下，按1-1.5U/mL的加入量加入高溫菊粉合成酶，初期PH值5.5，保溫8小時后當蔗糖濃度小于5%時，調節PH為7.0，同時通過流加蔗糖使蔗糖濃度維持在5-10%，12小時后停止流加；當反應進行4小時后溶液中主要為DP值9 一 12的菊糖和葡萄糖及少...

【專利技術屬性】
技術研發人員：國華，溫冰，趙瓊，周英彪，王珺，韓慧，
申請(專利權)人：天津市工業微生物研究所，
類型：發明
國別省市：