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一种高含量低聚半乳糖的生产方法.pdf

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2024-12-24 19:13

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1、(19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利 (10)授权公告号 (45)授权公告日 (21)申请号 201510432433.9 (22)申请日 2015.07.21 (65)同一申请的已公布的文献号申请公布号 CN 104975056 A (43)申请公布日 2015.10.14 (73)专利权人保龄宝生物股份有限公司地址 251200 山东省德州市禹城市高新开发区东外环路1号 (72)发明人刘宗利王乃强刘峰李克文郑传宝栾庆民杨业坤张莉熊小兰 (74)专利代理机构济南金迪知识产权代理有限公司 37219 代理人朱家富 (51)Int.Cl. C12P 19/1。

2、4(2006.01) 审查员毕晴 (54)发明名称一种高含量低聚半乳糖的生产方法 (57)摘要本发明涉及一种高含量低聚半乳糖的生产方法，包括以下步骤： (1)向乳糖溶液中加入半乳糖苷酶，进行酶反应，升温终止反应，得到一次酶反应液； (2)将一次酶反应液进行浓缩，加入半乳糖苷酶，进行酶反应，制得粗糖液； (3)向粗糖液中加入活性炭，升温灭酶活后，经离交，浓缩，制得低聚半乳糖。本发明首次采用二次酶反应，从而使最终的产物中低聚半乳糖组分达到 57以上，解决了现有技术中低聚半乳糖生产成本高，产率低的问题。权利要求书1页说明书5页 CN 10497。

3、5056 B 2018.11.16 CN 104975056 B 1.一种高含量低聚半乳糖的生产方法，其特征在于，包括以下步骤：（1）向乳糖溶液中加入半乳糖苷酶，加酶量为每克乳糖原料添加250U的半乳糖苷酶，在温度3055、 pH 5.07.0的条件下，进行酶反应至葡萄糖占总糖的质量百分比为5%20%，升温终止反应，得到一次酶反应液；（2）将步骤（1）制得的一次酶反应液进行浓缩至固形物的质量百分比为5060%，加入半乳糖苷酶，加酶量为每克乳糖原料添加3050U的半乳糖苷酶，在温度3055、 pH 5.07.0的条件下，进行酶反应80150h，制得。

4、粗糖液；（3）向步骤（2）制得粗糖液中加入活性炭，升温灭酶活后，经离子交换，浓缩，制得低聚半乳糖。 2.如权利要求1所述的生产方法，其特征在于，所述步骤（1）中乳糖溶液为在93以上保温处理至少15min的乳糖溶液。 3.如权利要求1所述的生产方法，其特征在于，所述步骤（1）中的乳糖溶液质量浓度为 3045%。 4.如权利要求1所述的生产方法，其特征在于，所述步骤（1）中的加酶量为每克乳糖原料添加510U的半乳糖苷酶。 5.如权利要求1所述的生产方法，其特征在于，所述步骤（1）中的终止反应条件为升温至7075，保温3040min。 6.。

5、如权利要求1所述的生产方法，其特征在于，所述步骤（3）中活性炭添加量为料液干重的0.15%。 7.如权利要求6所述的生产方法，其特征在于，活性炭添加量为料液干重的23%。 8.如权利要求1所述的生产方法，其特征在于，所述步骤（3）中灭酶活条件为： 70100 保温1030min。 9.如权利要求1所述的生产方法，其特征在于，所述步骤（3）中离子交换条件为：溶液固形物的质量百分比为560%，电导率10100us/cm。 10.如权利要求1所述的生产方法，其特征在于，所述步骤（3）中浓缩为真空浓缩，浓缩至低聚半乳糖的质量浓度为7080%。权利要求书。

6、 1/1 页 2 CN 104975056 B 2 一种高含量低聚半乳糖的生产方法技术领域 0001 本发明涉及一种高含量低聚半乳糖的生产方法，属于糖工业技术领域。背景技术 0002 低聚半乳糖(GOS)是一种功能性低聚糖，是在乳糖分子的半乳糖基一侧连接上1-4 个半乳糖基的低聚糖类。天然存在的低聚半乳糖源自动物的乳汁中。低聚半乳糖是肠道内双歧杆菌的增殖因子，婴幼儿的肠道菌群的建立很大程度上依赖母乳中低聚半乳糖组分。此外，低聚半乳糖还能够改善脂肪代谢、促进钙质的吸收等作用。广泛应用在烘焙食品、婴幼儿乳品、防龋齿食品等。 0003 -半乳糖苷酶是低聚半乳糖的生产用酶。

7、，可以催化乳糖生成低聚半乳糖(GOS)。在完整的催化过程中， -半乳糖苷酶包含水解反应和转糖基反应两个过程。以乳糖分子为底物， -半乳糖苷酶分解为一分子葡萄糖和一分子半乳糖。同时又可以将半乳糖分子结合到乳糖分子或1-4个半乳糖基上从而形成低聚半乳糖。在整个反应体系中，葡萄糖是催化生成低聚半乳糖的非竞争性抑制剂，而低聚半乳糖的存在则会反过来抑制转糖基反应的进行，从而限制了低聚半乳糖的转化率。为了制备高含量的低聚半乳糖，低聚半乳糖的生产一般是再利色谱分离技术将反应体系中的葡萄糖等组分分离出去。采用该种方法生产需要采购价格昂贵的模拟移动床色谱分离设备，提高了生产的。

8、成本和限制了低聚半乳糖行业的进入。 0004 中国专利文献CN104004799A(申请号201410261794.7)公开了一种连续制备低聚半乳糖的方法，以300400g/L乳糖溶液为原料，采用 -半乳糖苷酶直接合成低聚半乳糖，当反应液内低聚半乳糖含量达到为40wt以上且乳糖浓度达到150g/L以下时，反应液经超滤膜超滤使酶循环利用，同时向反应釜中流加400500g/L高浓度乳糖溶液进行连续合成反应，超滤出液经三级纳滤膜纳滤，分离得到低聚半乳糖。发明内容 0005 本发明针对现有技术的不足，提供一种高含量低聚半乳糖的生产方法。 0006 本发明采用的技术方案是： 0。

9、007 一种高含量低聚半乳糖的生产方法，包括以下步骤： 0008 (1)向乳糖溶液中加入半乳糖苷酶，加酶量为每克乳糖原料添加250U的半乳糖苷酶，在温度3055、 pH 5.07.0的条件下，进行酶反应至葡萄糖占总糖的质量百分比为520，升温终止反应，得到一次酶反应液； 0009 (2)将步骤(1)制得的一次酶反应液进行浓缩至固形物的质量百分比为55-90，加入半乳糖苷酶，加酶量为每克乳糖原料添加2100U的半乳糖苷酶，在温度3055 、 pH 5.07.0的条件下，进行酶反应80150h，制得粗糖液； 0010 (3)向步骤(2)制得粗糖液中加入活性炭，升。

10、温灭酶活后，经离交，浓缩，制得低聚半乳糖。说明书 1/5 页 3 CN 104975056 B 3 0011 根据本发明优选的，所述步骤(1)中乳糖溶液为在93以上保温处理至少15min的乳糖溶液。 0012 根据本发明优选的，所述步骤(1)中的乳糖溶液质量浓度为3045。 0013 根据本发明优选的，所述步骤(1)中的加酶量为每克乳糖原料添加510U的半乳糖苷酶。 0014 根据本发明优选的，所述步骤(1)中的终止反应条件为升温至7075，保温30 40min。 0015 根据本发明优选的，所述步骤(2)中的乳糖溶液固形物质量含量为5060。 0016 根据本发明。

11、优选的，所述步骤(2)中的加酶量为每克乳糖原料添加3050U的半乳糖苷酶。 0017 根据本发明优选的，所述步骤(3)中活性炭添加量为料液干重的0.15；优选的，活性炭添加量为料液干重的23。 0018 根据本发明优选的，所述步骤(3)中灭酶活条件为： 70100保温1030min。 0019 根据本发明优选的，所述步骤(3)中离交条件为：溶液固形物的质量百分比为5 60，电导10100us/cm。 0020 根据本发明优选的，所述步骤(3)中浓缩为真空浓缩，浓缩至低聚半乳糖的质量浓度为7080。 0021 所述半乳糖苷酶为本领域常规市售具有转糖苷作用的半乳糖苷。

12、酶，如环状芽孢杆菌CGMCC No .8864、克鲁维酵母CCTCC NO .M2010073、阿耶波多芽孢杆菌CCTCC NO.M2011464产的半乳糖苷酶。 0022 有益效果 0023 1、本发明首次采用二次酶反应，从而使最终的产物中低聚半乳糖组分达到57以上，解决了现有技术中低聚半乳糖生产成本高，产率低的问题； 0024 2、本发明采用质量浓度为3045的乳糖溶液，避免了结晶现象，提高了低聚半乳糖的产率； 0025 3、本发明采用高温处理乳糖溶液，将乳糖溶液中的乳糖转变为乳糖，提高了低聚半乳糖的产率； 0026 4、本发明所述方法工艺要求低，。

13、实现所需设备采购成本低，易于大规模推广。具体实施方式 0027 下面结合实施例对本发明的技术方案做进一步阐述，但本发明所保护范围不限于此。 0028 菌种来源： 0029 所述环状芽孢杆菌来源于中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心，菌种编号CGMCCNo.8864； 0030 所述克鲁维酵母来源于中国典型培养物保藏中心，菌种编号CCTCC NO.M2010073； 0031 所述实施例14中的半乳糖苷酶为利用环状芽孢杆菌CGMCCNo.8864发酵制得；所述实施例5中的半乳糖苷酶为利用克鲁维酵母CCTCC NO.M2010073发酵制得； 0032 半乳糖苷酶的制备。

14、方法如下：说明书 2/5 页 4 CN 104975056 B 4 0033 (i)将保存有菌的斜面种子，接种于LB固体培养基， 3033培养1224h，制得活化种子； 0034 LB固体培养基配制方法如下： 0035 胰蛋白胨10g/L、酵母提取物5g/L、氯化钠10g/L、琼脂粉10-15h/L。 NaOH调pH至 7.0，在15psi高压下蒸汽灭菌20min。 0036 (ii)将活化种子转接到LB液体培养基中， 3033振荡培养48h后，转入LB液体培养基中， 3033振荡扩大培养48h，得到种子液； 0037 LB液体培养基配制方法如下： 0038 胰蛋白胨10。

15、g/L、酵母提取物5g/L、氯化钠10g/L。 NaOH调pH至7.0，在15psi高压下蒸汽灭菌20min。 0039 (iii)将种子液转入发酵培养基中培养， 3033培养时间3050h，得到发酵液；然后经微滤或者离心脱除菌体，得到液体半乳糖苷酶； 0040 发酵培养基配制方法如下： 0041 蛋白胨10g/L、酵母提取物5g/L、氯化钠10g/L、葡萄糖10g/L、硫酸镁1g/L。 NaOH调 pH至7.0，在15psi高压下蒸汽灭菌20min。 0042 实施例1 0043 一种高含量低聚半乳糖的生产方法，包括以下步骤： 0044 (1)将乳糖加水溶解，调。

16、节乳糖质量浓度为45， 95100保温20min，将温度降至4550，然后向乳糖溶液中加入半乳糖苷酶，加酶量为每克乳糖原料添加5U的半乳糖苷酶，在温度40、 pH 5.56.0的条件下，进行酶反应10h至葡萄糖占总糖的质量百分比为1012，煮沸终止反应，得到一次酶反应液； 0045 (2)将步骤(1)制得的一次酶反应液进行浓缩至固形物的质量百分比含量为80，加入半乳糖苷酶，加酶量为每克乳糖原料添加30U的半乳糖苷酶，在温度40、 pH 5.5 6.0的条件下，进行酶反应100h，制得粗糖液； 0046 (3)向步骤(2)制得粗糖液中加入活性炭，活性炭添加。

17、量为料液干重的2，升温至 90保温30min，抽滤脱除活性炭，然后调节溶液固形物的质量百分比为30，离交，电导降至90100us/cm，浓缩至固形物质量含量为75，制得低聚半乳糖糖浆。 0047 经检测，低聚半乳糖占总糖的质量百分比为58.2，产率达84.6。 0048 实施例2 0049 一种高含量低聚半乳糖的生产方法，包括以下步骤： 0050 (1)将乳糖加水溶解，调节乳糖质量浓度为40， 95100保温20min，将温度降至5055，然后向乳糖溶液中加入半乳糖苷酶，加酶量为每克乳糖原料添加2U的半乳糖苷酶，在温度55、 pH 6.57.0的条件下，。

18、进行酶反应10h至葡萄糖占总糖的质量百分比为5，煮沸终止反应，得到一次酶反应液； 0051 (2)将步骤(1)制得的一次酶反应液进行浓缩至固形物的质量百分比含量为55，加入半乳糖苷酶，加酶量为每克乳糖原料添加100U的半乳糖苷酶，在温度55、 pH 6.5 7.0的条件下，进行酶反应80h，制得粗糖液； 0052 (3)向步骤(2)制得粗糖液中加入活性炭，活性炭添加量为料液干重的3，升温至 100保温10min，抽滤脱除活性炭，然后调节溶液固形物的质量百分比含量为5，离交，电说明书 3/5 页 5 CN 104975056 B 5 导降至1020us/cm，。

19、浓缩至固形物质量含量为70，制得低聚半乳糖糖浆。 0053 经检测，低聚半乳糖占总糖的质量百分比为57.8，产率87.4。 0054 实施例3 0055 一种高含量低聚半乳糖的生产方法，包括以下步骤： 0056 (1)将乳糖加水溶解，调节乳糖质量浓度为30， 95100保温15min，将温度降至5565，然后向乳糖溶液中加入半乳糖苷酶，加酶量为每克乳糖原料添加50U的半乳糖苷酶，在温度30、 pH 6.06.5的条件下，进行酶反应10h至葡萄糖占总糖的质量百分比为20，煮沸终止反应，得到一次酶反应液； 0057 (2)将步骤(1)制得的一次酶反应液进行浓缩至。

20、固形物的质量百分比含量为90，加入半乳糖苷酶，加酶量为每克乳糖原料添加2U的半乳糖苷酶，在温度55、 pH 5.0 5.5的条件下，进行酶反应120h，制得粗糖液； 0058 (3)向步骤(2)制得粗糖液中加入活性炭，活性炭添加量为料液干重的3，升温至 100保温10min，抽滤脱除活性炭，然后调节溶液固形物的质量百分比含量为40，离交，电导降至3040us/cm，浓缩至固形物质量含量为70，制得低聚半乳糖糖浆。 0059 经检测，低聚半乳糖占总糖的质量百分比为58.2，产率84.6。 0060 实施例4 0061 一种高含量低聚半乳糖的生产方法，包括以下步。

21、骤： 0062 (1)将乳糖加水溶解，调节乳糖质量浓度为45， 80至乳糖完全溶化，将温度降至5560然后向乳糖溶液中加入半乳糖苷酶，加酶量为每克乳糖原料添加5U的半乳糖苷酶，在温度40、 pH 5.56.0的条件下，进行酶反应10h至葡萄糖占总糖的质量百分比为10，煮沸终止反应，得到一次酶反应液； 0063 (2)将步骤(1)制得的一次酶反应液进行浓缩至固形物的质量百分比含量为80，加入半乳糖苷酶，加酶量为每克乳糖原料添加30U的半乳糖苷酶，在温度40、 pH 5.5 6.0的条件下，进行酶反应150h，制得粗糖液； 0064 (3)向步骤(2)制得粗糖。

22、液中加入活性炭，活性炭添加量为料液干重的2，升温至 90保温30min，抽滤脱除活性炭，然后调节溶液固形物的质量百分比含量为30，离交，电导降至7080us/cm，浓缩至固形物质量含量为75，制得低聚半乳糖糖浆。 0065 经检测，低聚半乳糖占总糖的质量百分比为59.1，产率83.2。 0066 实施例5 0067 一种高含量低聚半乳糖的生产方法，包括以下步骤： 0068 (1)将乳糖加水溶解，调节乳糖质量浓度为45， 95100保温20min，将温度降至5560然后向乳糖溶液中加入半乳糖苷酶，加酶量为每克乳糖原料添加5U的半乳糖苷酶，在温度40、 pH。

23、 5.56.0的条件下，进行酶反应10h至葡萄糖占总糖的质量百分比为10，煮沸终止反应，得到一次酶反应液； 0069 (2)将步骤(1)制得的一次酶反应液进行浓缩至固形物的质量百分比含量为80，加入半乳糖苷酶，加酶量为每克乳糖原料添加30U的半乳糖苷酶，在温度40、 pH 5.5 6.0的条件下，进行酶反应100h，制得粗糖液； 0070 (3)向步骤(2)制得粗糖液中加入活性炭，活性炭添加量为料液干重的2，升温至 90保温30min，抽滤脱除活性炭，然后调节溶液固形物的质量百分比含量为30，离交，电说明书 4/5 页 6 CN 104975056 B 6 。

24、导降至5060us/cm，浓缩至固形物质量含量为75，制得低聚半乳糖糖浆。 0071 经检测，低聚半乳糖占总糖的质量百分比为57.8，产率85.2。 0072 对比例1 0073 (1)将乳糖加水溶解，调节乳糖质量浓度为55， 95100保温20min，然后向乳糖溶液中加入半乳糖苷酶，加酶量为每克乳糖原料添加50U的半乳糖苷酶。在温度40 、 pH 5.56.0的条件下，进行酶反应100h，制得粗糖液； 0074 (2)向步骤(1)制得粗糖液中加入活性炭，活性炭添加量为料液干重的2，升温至 90保温30min，抽滤脱除活性炭，然后调节溶液固形物的质量百分比含量。

25、为30，离交，电导降至10-100us/cm，糖液浓缩至固形物含量为75，制得低聚半乳糖糖浆。 0075 经检测，低聚半乳糖占总糖的质量百分比为44.2，产率82。 0076 对比例2 0077 一种高含量低聚半乳糖的生产方法，包括以下步骤： 0078 (1)将乳糖加水溶解，调节乳糖质量浓度为30， 95100保温15min，将温度降至5565，然后向乳糖溶液中加入半乳糖苷酶，加酶量为每克乳糖原料添加60U的半乳糖苷酶，在温度30、 pH 6.06.5的条件下，进行酶反应10h至葡萄糖占总糖的质量百分比为20，煮沸终止反应，得到一次酶反应液； 0079。

26、 (2)将步骤(1)制得的一次酶反应液进行浓缩至固形物的质量百分比含量为90，加入半乳糖苷酶，加酶量为每克乳糖原料添加1U的半乳糖苷酶，在温度55、 pH 5.0 5.5的条件下，进行酶反应120h，制得粗糖液； 0080 (3)向步骤(2)制得粗糖液中加入活性炭，活性炭添加量为料液干重的3，升温至 100保温10min，抽滤脱除活性炭，然后调节溶液固形物的质量百分比含量为40，离交，电导降至3040us/cm，浓缩至固形物质量含量为70，制得低聚半乳糖糖浆。 0081 经检测，低聚半乳糖占总糖的质量百分比为48.2，产率82.4。 0082 结果分析 008。

27、3 1、一次酶反应液经浓缩后再进行加酶反应，最终的低聚半乳糖组分占总糖的质量百分比较高，可达57以上。对应的，未进行浓缩过程的糖液，最终低聚半乳糖组分占总糖的质量百分比较低，结合对比例1，低聚半乳糖占总糖的质量百分比仅有44.2。 0084 2、乳糖溶液经过95-100保温15-20min预处理过程，酶反应的时间大大缩短。实施例4未经过预处理过程，二次加酶反应的时间增加到了150h，大大长于其它实施例。 0085 3、由实施例3和对比例2的检测结果可以看出，二次酶反应过程中的酶添加量对于最终产物的低聚半乳糖占总糖的质量百分比含量具有显著的影响，导致对比例2的产物无法达到国家新资源食品的要求。说明书 5/5 页 7 CN 104975056 B 7 。