低聚半乳糖生产技术研究

低聚半乳糖生产技术研究

低聚半乳糖(Galactooligosaccharides，GOS)是以乳糖为原料，通过β-半乳糖苷酶的转糖苷作用制得。在自然界中，低聚半乳糖微量存在于动物乳汁中，是一种具有天然属性的功能性低聚糖。低聚半乳糖具有促进双歧杆菌的增殖、改善脂质代谢、提高免疫力等多种功能特性，已成为食品科学的研究热点，并广泛应用于乳制品、婴幼儿配方食品、保健食品等多个领域。

日本是全世界低聚糖最发达的国家低聚半乳糖的产量居世界第二位。我国从20世纪90年代开始对低聚半乳糖的生产进行研究，研究单位包括南京工业大学、江南大学、山东龙力生物科技股份有限公司、江门量子高科生物股份有限公司等。如：CN201410261794.7公开了一种连续制备低聚半乳糖的方法，以300～400 g/L乳糖溶液为原料，采用β-半乳糖苷酶直接合成低聚半乳糖，当反应液内低聚半乳糖质量分数达到为40%以上且乳糖质量浓度达到150 g/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400～500 g/L高质量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。CN201410212066.7涉及一种酶协同制备高纯度低聚半乳糖的方法，将乳糖加水加热溶解，调节pH值在4.5～7.0；向乳糖溶液加入β-半乳糖苷酶A和β-葡萄糖苷酶B，先在50～70℃下转化10～30 min，然后在35～55℃条件下保持4～24 h；灭酶活，冷却至室温，向灭酶后糖液中加入耐高渗酿酒酵母35℃条件下反应12～24 h；产物脱色、离子交换、浓缩、喷雾干燥得高纯度低聚半乳糖。CN201410118268.5采用共生发酵技术转化生产低聚半乳糖，可以实现一个罐反应达到纯度大于57%，替代传统的酶反应和发酵反应两步实施的技术，得到的低聚半乳糖反应液经过色谱分离即可得到纯度大于90%的不同低聚半乳糖含量的系列产品。CN201210514806.3公开了一种高纯植物源低聚半乳糖的制备方法，由如下步骤组成：应用水提法制得糖液或是将大豆废水浓缩作为待发酵糖液，采用发酵法将糖液中的单双糖消耗掉，并将棉籽糖属功能性低聚糖结构中的果糖键断解，通过沉淀、脱色、离子交换、膜过滤等，把蛋白质、有机酸、无机盐含量降到最低的水平，得到一种高纯度植物源低聚半乳糖，该低聚半乳糖由半乳二糖、半乳三糖、半乳四糖、半乳五糖组成，含量占总糖比例由发酵前的5%～10%提高到70%～95%。CN201210172977.2以半乳糖为底物，通过α-半乳糖苷酶催化合成得到4种α-低聚半乳糖，其中2种互为同分异构体的α-低聚半乳二糖，2种为互为同分异构体的α-低聚半乳三糖。CN201210012038.1涉及一株从土壤中筛选而来的阿耶波多芽孢杆菌 （Bacillusary abhattai）SK22.003，保藏编号为CCTCC NO：M2011464。以此阿耶波多芽孢杆菌为发酵菌株，以乳糖为碳源、酵母膏和蛋白胨为氮源及无机盐组成发酵培养基，发酵生产β-半乳糖苷酶，发酵后经检测，在发酵液中酶活达到1～25 U/mL。将β-半乳糖苷酶添加到5%～60%乳糖溶液中催化合成低聚半乳糖，转化4～36 h，产率达35%以上。CN201210514806.3涉及一种利用透性化细胞β-半乳糖苷酶制备低聚半乳糖的方法，向乳糖溶液中加入透性化细胞β-半乳糖苷酶，乳糖溶液质量浓度为100～500 g/L，透性化细胞β-半乳糖苷酶加入量为200～1 500 mg/g乳糖，30～45℃，反应2～15 h后，离心分离，得到的上清液即为低聚半乳糖溶液。CN200810157830.X涉及一种利用重组酿酒酵母生产低聚半乳糖的方法，首先构建β-半乳糖苷酶酵母表面展示载体，将β-半乳糖苷酶展示在酿酒酵母细胞表面，然后循环利用该重组酵母发酵乳糖生产低聚半乳糖。CN200910018452.1采用土壤中分离的Aspergillus oryzae米曲霉为出发菌株，经诱变筛选所得的高效率转化菌株米曲霉BLB-21(保藏号CGMCC No.2951)直接发酵高浓度乳糖溶液，避免了酶法制备低聚半乳糖过程中酶的纯化等步骤，省时省力。

随着人们生活水平的提高，“文明病”的增加，饮食对人体健康的影响日益受到重视，功能性低聚半乳糖的发展无疑具有广阔的工业生产前景。

（江南大学图书馆 张群）