[發明專利]一種無載體固定化黑曲霉生產低聚異麥芽糖的方法

有效

• 申請號: 201510073051.1
• 申請日: 2015-02-12
• 公開（公告）號: CN104878054B
• 公開（公告）日: 2018-02-13
• 發明（設計）人: 梁智群;陳桂光;李瑋;曾偉
• 申請（專利權）人: 廣西南寧智天生物科技有限公司
• 主分類號: C12P19/14
• 分類號: C12P19/14;C12P19/12;C12R1/685
• 代理公司: 北京科億知識產權代理事務所(普通合伙)11350
• 代理人: 羅保康

技術領域

本發明屬于低聚糖生產技術領域，特別涉及到一種無載體固定化黑曲霉生產低聚異麥芽糖的方法。

背景技術

低聚異麥芽糖（Isomaltooligosaccharides, IMO），是由一系列聚合度為2-10的葡聚糖組成的混合物，它們的分子中均至少帶有1個α-(1,6)糖苷鍵，其中含量較多的成分為異麥芽糖（Isomaltose，IG）、潘糖（Panose，P）和異麥芽三糖（Isomaltotriose，IG₃），這三種組分稱之為有效三糖，其含量高低是評價低聚異麥芽糖產品質量的主要指標，也是影響產品應用范疇和市場價格的關鍵因素。IMO是目前應用最廣泛、需求量最大的低聚糖類功能性甜味劑，具有低熱量、抗齲齒、促進機體腸道雙歧桿菌增殖等特殊生理功能，現已廣泛應用于食品、醫藥及保健品、飼料等行業，國內年消費量達數萬噸。

目前，低聚異麥芽糖工業化生產的經典工藝是先將淀粉原料經液化、糖化后，再用游離的α-葡萄糖苷酶進行轉苷制備。該生產工藝最早是由日本企業（天野株式會社、林原生工）創立，是目前最成熟、應用最廣的低聚異麥芽糖主流生產工藝。近年來對于該工藝的改進，主要集中在α-葡萄糖苷酶固定化及重復使用、簡化合并糖化轉苷工序并縮短該過程時間以及IMO產品中有效三糖含量的提高上。其中，固定化α-葡萄糖苷酶相對于游離α-葡萄糖苷酶，具有更好的穩定性和重復使用性，可大幅度降低生產成本，因此得到了更加廣泛的研究和發展。

固定化細胞技術是在上世紀七十年代在固定化酶基礎上發展起來的一項新型生物技術。固定化細胞與固定化酶法相比，操作更加方便，省去了酶的分離純化過程，可進一步節約生產費用；保持了酶的原始狀態，提高了其穩定性，進一步減少了酶活性損失。多國研究人員嘗試將固定化細胞技術應用于低聚異麥芽糖制備，以期簡化生產工藝、降低生產成本。然而，由于目前報道的微生物來源α-葡萄糖苷酶多為胞外酶，而菌體細胞被固定后，其所分泌的酶仍將以游離酶形式存在，無法充分發揮固定化細胞的優勢。因此，目前固定化技術生產低聚異麥芽糖仍集中于固定化酶領域。

發明內容

本發明的目的是為了克服現有技術的不足，提供一種無載體固定化黑曲霉生產低聚異麥芽糖的方法。本發明方法提供的無載體固定化黑曲霉細胞可實現連續化制取有效三糖（IG+P+IG₃）含量35～70%的低聚異麥芽糖，生產工藝簡便、生產成本低。

本發明采用的黑曲霉（Aspergillus niger）M1，其所產α-葡萄糖苷酶為胞內酶，而不是胞外酶，因此該菌株十分適用于固定化細胞技術。此外，由于菌體細胞即為酶的天然載體，而無需再使用其它傳統的有機或無機載體對菌體進行固定化，可通過無載體固定化技術制備低聚異麥芽糖。與傳統載體固定化細胞技術相比，這種無載體固定化細胞技術具有操作簡便、輔助材料消耗少、只需添加少量助濾劑、反應器中菌體濃度高、生產強度大、連續使用壽命長等顯著優點。目前，利用無載體固定化細胞技術生產低聚異麥芽糖的研究尚未見報道。

為了實現上述目的，本發明是通過以下技術方案實現的：

（1）液體培養黑曲霉（Aspergillus niger）M1，收集菌絲體；

（2）將上述黑曲霉菌絲體與助濾劑以重量比為1：（0～10）混合，攪拌均勻，然后裝入填充柱反應器中，制成無載體固定化細胞填充柱（菌絲體能夠自己交聯成團裝結構，無需再使用其它傳統的有機或無機載體對菌體進行固定化）；

（3）將固形物質量百分含量5～50%的麥芽糖漿調節pH4～4.5，然后流加至上述無載體固定化細胞填充柱，反應溫度45～65℃，反應時間3～24h后，收集填充柱流出液，即制得有效三糖（IG+P+IG₃）含量為35～70%的低聚異麥芽糖。

所述黑曲霉（Aspergillus niger）M1，保藏編號CCTCC NO:M2014421，保藏日期為2014年9月23日，保藏單位：中國典型培養物保藏中心，保藏地址：湖北省武漢市武昌珞珈山武漢大學。

所述步驟（1）的具體方法為：以黑曲霉（Aspergillus niger）M1為發酵菌種，在30～35℃條件下在培養24h～48h后，發酵液經離心或膜分離技術收集菌體；所述膜分離技術為真空抽濾、板框過濾或超濾中的任意一種。

所述步驟（2）中的助濾劑為硅藻土、高嶺土、珍珠巖、硅膠粉、酸性白土、活性炭、纖維素或鋸屑中的一種或其組合物。