[發明專利]一種利用定向拆分的內切半乳聚糖酶生產阿拉伯半乳低聚糖的方法

有效

• 申請號: 202110458899.1
• 申請日: 2021-04-27
• 公開（公告）號: CN113186237B
• 公開（公告）日: 2023-06-23
• 發明（設計）人: 賴晨歡;王婷;勇強;范一民;黃曹興;凌喆
• 申請（專利權）人: 南京林業大學
• 主分類號: C12P19/00
• 分類號: C12P19/00;C12P19/04;C12N9/24
• 代理公司: 南京申云知識產權代理事務所(普通合伙) 32274
• 代理人: 邱興天

本發明公開了一種利用定向拆分的內切半乳聚糖酶生產阿拉伯半乳低聚糖的方法，先采用超濾技術對微生物生產的天然半乳聚糖酶液進行組分拆分，獲得截留分子量為10?100kDa的內切半乳聚糖酶；以阿拉伯半乳聚糖為底物，采用獲得的內切半乳聚糖酶進行酶解，制備獲得阿拉伯半乳低聚糖。本方法采用超濾技術定向拆分天然半乳聚糖酶系中的外切半乳聚糖酶以后，由于水解體系中的外切半乳聚糖酶活力大幅度降低，提高制備阿拉伯半乳低聚糖的選擇性，因而進一步提高阿拉伯半乳聚糖降解成低聚糖的得率和產物中低聚糖的含量，降低了產物中單糖的含量，為微生物產天然半乳聚糖酶制備阿拉伯半乳低聚糖工藝提供了一個高效、低成本的新途徑。

技術領域

本發明屬生物化工中的微生物酶解制糖技術領域，具體涉及阿拉伯半乳聚糖原料經微生物分泌的酶生物降解后，制備功能性阿拉伯半乳低聚糖的技術。

背景技術

阿拉伯半乳聚糖(Arabinogalactan，AG)是一類具有高度分支結構的阿拉伯糖與半乳糖組成的中性多糖，其大量地存在于針葉材中，尤其是落葉松。其主鏈為由β-1，3鍵連接而成的半乳聚糖，阿拉伯糖側鏈通過β-1，3鍵或β-1，6鍵與半乳糖連接。近年來落葉松木材作為森林資源的一部分，其加工后剩余的木料木屑卻未得到合理利用，這不僅會對環境產生污染，還會造成林業資源的浪費。落葉松木材廢棄物中含有豐富的阿拉伯半乳聚糖，通過技術手段提取其中的阿拉伯半乳聚糖則可以實現林業資源的合理高值化利用。此外，在植物果皮廢棄物中還存在一種酸性阿拉伯半乳聚糖衍生物——阿拉伯聚半乳糖醛酸，其主鏈為由α-1，4鍵連接而成的聚半乳糖醛酸，阿拉伯糖基通常以α-1，5鍵與主鏈相連。在果汁加工工業中產生大量果皮渣，國內目前由于欠缺先進的技術或設施，果皮渣常作為廢棄物進行填埋處理。往往產生大量酸性液體，破壞土壤結構、污染水體和空氣，亟待一種經濟環保的果皮渣資源化處理方式。由于落葉松木材廢棄物以及植物果皮廢棄物中含有豐富的阿拉伯半乳聚糖，通過技術手段提取其中的阿拉伯半乳聚糖則可以實現林業資源的合理高值化利用。

阿拉伯半乳聚糖早期在食品行業中常被用作甜味劑、增稠劑、乳化劑等食品添加劑，其還具有提高機體免疫力，降低血液中膽固醇、葡萄糖和胰島素水平，增加腸道益生菌、調節腸道等諸多生物活性，是一種功能性多糖，但由于阿拉伯半乳聚糖的鏈分子量較大、活性低，需通過降解分子鏈以提高其活性，才能進入生物體內發揮生物活性。

降解阿拉伯半乳聚糖的方法主要包括化學法、物理法以及酶法。化學法不可避免的會用到酸或堿，存在反應條件劇烈，水解程度難以控制，低聚糖得率低，水解產物中單糖及單糖分解產物比例高，產品分離精制工藝復雜、成本高等缺點。物理法雖然能耗低，無污染，但其降解效率不高，難以達到預期效果。而酶法降解具有反應條件溫和、副產物少、降解產物中低聚糖含量高的優點。但目前大多數能合成半乳聚糖酶的微生物，其分泌的半乳聚糖酶酶系中都含有一定數量的外切半乳聚糖酶，而在外切半乳聚糖酶存在的情況下，阿拉伯半乳聚糖很容易被沒酶解成單糖，導致阿拉伯半乳低聚糖的得率極低。

因此，在微生物酶法制備阿拉伯半乳低聚糖的工藝中，我們需要通過一些手段盡可能地降低天然半乳聚糖酶系中外切半乳聚糖酶的活力。在已有的文獻報道中，有采用物理、化學誘變或基因工程的方法改造微生物，以期獲得新的突變株或工程菌，它們可以分泌低外切半乳聚糖酶含量的半乳聚糖酶酶系，但這類方法存在盲目性、隨機性，周期長及過程繁瑣等不足。

發明內容

針對一般的微生物分泌的半乳聚糖酶在降解阿拉伯半乳聚糖制備低聚糖的不足，本發明所要解決的技術問題是提供一種利用定向拆分的內切半乳聚糖酶生產阿拉伯半乳低聚糖的方法，以期提高阿拉伯半乳聚糖降解成低聚糖的得率和產物中低聚糖的含量。

為了解決上述技術問題，本發明采用的技術方案如下：

一種利用定向拆分的內切半乳聚糖酶生產阿拉伯半乳低聚糖的方法：先采用超濾技術對微生物生產的天然半乳聚糖酶液進行組分拆分，獲得截留分子量為10-100kDa的內切半乳聚糖酶；以阿拉伯半乳聚糖為底物，采用獲得的內切半乳聚糖酶進行酶解，制備獲得阿拉伯半乳低聚糖。