酶法合成低聚乳果糖的工藝研究.pdf

1、低聚乳果糖(O-β-D-galactopyranosyl-(1→2)-β-D-fructofuranoside)是一種功能性低聚糖,具有一系列的生理功能,如低熱量,難消化、促進(jìn)雙歧桿菌增殖,抑制致病菌產(chǎn)生、抗齲齒作用、調(diào)整腸道功能、降血脂、降膽固醇、促進(jìn)礦物質(zhì)吸收功能等,發(fā)展前景巨大。在我國(guó),低聚乳果糖的研究可以說是剛剛起步,其產(chǎn)業(yè)化在國(guó)內(nèi)一直未見報(bào)道,因?yàn)槭窃谏a(chǎn)中酶的活力和糖的純化制約了其在國(guó)內(nèi)的發(fā)展。本課題擬研究微生物酶法合成低聚

2、乳果糖的工藝條件,確定低聚乳果糖的最佳合成方案,并對(duì)低聚乳果糖的脫色,純化進(jìn)行初步研究,為以后的工業(yè)化生產(chǎn)提供技術(shù)參數(shù)。本文的主要研究結(jié)果和結(jié)論歸納如下:
　　 1.確定β-呋喃果糖苷酶粗酶液合成低聚乳果糖的最佳工藝條件。方法:以蔗糖和乳糖為底物,利用β-呋喃果糖苷酶粗酶液合成低聚乳果糖,通過單因素和Box-Behnken實(shí)驗(yàn),對(duì)酶法合成工藝進(jìn)行響應(yīng)面分析,得到酶法合成低聚乳果糖的最佳工藝參數(shù)。結(jié)果:最佳工藝條件如下:反應(yīng)時(shí)間為

3、22M5min,pH值為7.0,反應(yīng)溫度為35℃,底物濃度為20％,底物與酶的體積比為1:1(酶活為250U/mL),低聚乳果糖含量為22.70％。結(jié)論:Box-Behnken結(jié)合響應(yīng)面優(yōu)化果糖苷酶法合成低聚乳果糖工藝,模型可靠,方法可行。
　　 2.確定低聚乳果糖的活性炭脫色工藝。方法:神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和遺傳算法相結(jié)合對(duì)脫色過程中的脫色率和回收率進(jìn)行優(yōu)化。用均勻設(shè)計(jì)的數(shù)據(jù)建立神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型,輸入層為活性炭用量、脫色時(shí)間和脫色溫度,輸出層

4、為脫色率和回收率,再利用遺傳算法對(duì)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行多目標(biāo)尋優(yōu),得到Pareto最優(yōu)解。結(jié)果:Pareto最優(yōu)解為:活性炭用量為2.1894～2.1897％,脫色時(shí)間為64.05～64.06min,脫色溫度為74.22～78.90℃。驗(yàn)證試驗(yàn)的實(shí)際測(cè)量值為脫色率94.85％,低聚乳果糖回收率為97.23％,實(shí)際值和預(yù)測(cè)值的相對(duì)誤差分別為1.51％和0.12％。結(jié)論:神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)合遺傳算法優(yōu)化低聚乳果糖脫色工藝,模型可靠,方法可行,達(dá)到較理想脫色效果

5、。
　　 3.對(duì)酶法合成的低聚乳果糖混合糖液進(jìn)行初步純化。方法:通過乳糖結(jié)晶和離子交換法對(duì)低聚乳果糖進(jìn)行了初步純化,對(duì)乳糖結(jié)晶的部分工藝條件和離子交換法的部分工藝條件進(jìn)行了初步探索。結(jié)果:最佳工藝條件如下:低聚乳果糖混合溶液濃縮至25％,加入乳糖晶種放置于4℃的冰箱中2天,取出,4500r/min離心20min,得上清液；再經(jīng)過離子交換法純化,純化條件為進(jìn)樣量為5mL,柱溫為常溫,洗脫流速為2mL/min,柱長(zhǎng)水平選擇為5m。經(jīng)

6、初步純化后,混合糖液中低聚乳果糖含量從18.26％提高到41.62％。結(jié)論:低聚乳果糖混合糖液經(jīng)乳糖結(jié)晶和離子交換法初步純化,含量從18.26％提高到41.62％。
　　 4.建立了適合中小企業(yè)低聚乳果糖工業(yè)化生產(chǎn)過程中的實(shí)時(shí)檢測(cè)方法。方法:薄層分離和苯酚硫酸法相結(jié)合,正丁醇:冰乙酸:水=8:3:1,顯色劑:苯胺-二苯胺-磷酸,條帶點(diǎn)樣,點(diǎn)樣量為5μl。結(jié)果:薄層層析可將低聚乳果糖反應(yīng)液中單糖至三糖各組分分開,并首次用薄層色譜證