低聚异麦芽糖生产工艺概况

低聚异麦芽糖生产工艺概况 123 黄汉武 ，周培华 ，陈桂光 (1 .广西百色市民族工业中等专业学校，广西百色 533000;2.广西大学生命科学与技术学院，广西 南宁 530004;3.广西南宁智天生物科技有限公司，广西 南宁 530005) 低聚异麦芽糖(Isomaltooligosaccharides，IM O)作为一种功能性糖，拥有优异的生理保健功能和独特的理化性 【摘 要】 质，是目前应用范围最广的低聚糖产品，有着极大的市场需求，然而传统生I产M O 工艺中存在很多不足之处。比较了传统的酶法 生产 IM O 工艺与微生物发酵法生产 IM O 的特点，分析了传统酶法与微生物发酵法生产IM O 的优劣。 【关键词】 低聚异麦芽糖;α- 葡萄糖苷酶;微生物发酵 A1003- 2673(2011)09)14)02 【中图分类号】 T S245.4【文献标识码】【文章编号】 生物促进剂合用，可以获得土壤结构改善、农作物增产的效低聚异麦芽糖(somatoogosacchardes，MO)，是由一 IlliiI[3]系列聚合度为 2)6 的萄聚糖组成的混合物，它们的分子中均 果。经过后续纯化处理去除了初始 IMO 产品中所含的葡萄糖 [1]至少带有 1 个 -(1，6)糖苷键。IMO 中含量较多且结构明α和麦芽糖，获得的高纯度I MO 产品，更是成为了一种新型甜味 确 的成分为异麦芽糖、潘糖和异麦芽三糖，俗称有效三糖。这剂，广泛用于生产低糖食品以供应糖尿病人、肥胖病人、中老年 三种 糖的分析较之其它高聚合度寡糖更为简便准确，因人及体弱者等特定人群。 此有效 三糖的含量是目前衡量 IMO 产品品质主要且重要的 参数。 3 低聚异麦芽糖产品规格 目前采用酶法工业化生产的I MO 产品中，主要有I - 1 低聚异麦芽糖的生理功能及其理化特性MO- 500 和 IMO900 两种规格的产品，IMO- 500 中有效三糖 低聚异麦芽糖作为一种双歧因子，可以有效促进双歧杆 占产品总固形物的 35%(w/w)，以及 40)50%(w/w)的葡萄糖、 菌、乳酸菌属等益生菌属的增殖，抑制肠道有害菌的滋生及腐 麦芽糖与麦芽三糖(属于发酵性糖)。IMO- 900 是在 IMO- 500 败物质生成，又不会像其它某些低聚糖那样刺激肠胃引起产 基础上采用色谱分离法、微生物法或膜法进行分离精制，去除 气、腹鸣、腹胀的不良反应;通过双歧杆菌等益生菌属的增殖， 其中的葡萄糖与麦芽糖等可发酵性成分，使有效三糖在产品总 IMO 可以间接的具有抗肿瘤、保护肝功能、促进维生素及提高 固形物中比例达到 45%(w/w)，再进行浓缩或喷雾干燥，则制 机体免疫力以及改善血糖、血脂与血压等指标的功效IM;O 中 成 IMO)900 型 IMO 糖浆或粉末，IMO)900 属于 IMO 的高 异麦芽糖、潘糖及异麦芽三糖既难以被口腔微生物利用，又能 端产品，在某些国家和地区I MO)900 甚至被当成临床辅助疗 有效抑制其对于其它糖类(蔗糖、果糖等)的利用，从而达到预 品，且取得极其良好的疗效。 防龋齿的功效。研究表明，低聚异麦芽糖在p H3，120?条件下 长时间加热，只有极少量的分解。这种在酸热条件下的稳定性， 保证了其货架期的稳定性。还具有不被酵母和乳酸菌发酵的性 质，在发酵型食品中添加不会被微生物发酵利用，而存留于食 4 低聚异麦芽糖国内外生产简介品中，发挥其营养作用。低聚异麦芽糖具有优秀的保持水分的 IMO 的产业化生产首先是由日本实现的，至今产量稳定在 能力，即使在低湿度条件下，也具有难于结晶的特性，对各种食 1.5 万吨 / 年以上，1996 年，我国开始研制 IMO，1997 年由山东 品的湿润和品质维护效果较好，与其他糖类合用时也具有防止 保龄宝生物技术公司在国内首先实现工业化生产，随着市场需 结晶的效果。随着生活水平的提高，人类对于自身生活质量有 求的不断增长，国内低聚异麦芽糖的产量也发生了迅猛的增 了更高的要求，IMO 所具有的独特生理保健功能和理化性质 长，2010 年我国低聚异麦芽糖产销量达到 11 万吨 / 年，并被 越来越来受到人们的重视，使得 IMO 成为了应用范围最为广 列入国家高技术产业生物专项工程;IMO900 低聚异麦“”泛的低聚糖产品。 芽糖 的工业化生产及其应用属于国家九五留点攻关“” 项目。目前 IMO 的主要生产地集中在淀粉类物质丰富的中 国、日本、韩国 等东亚国家，生产所使用的工艺技术一般采用 淀粉酶系多酶协 同法转化淀粉液生产 IMO。 2 低聚异麦芽糖应用范围 不同纯度及剂型的 IMO 产品被作为甜味剂、风味剂及充 填剂广泛应用于生产焙烤食品、糖果巧克力、饮料及冰冻乳品 5 传统生产低聚异麦芽糖的工艺简介等食品。近年来，IMO 还作为饲料添加剂用于生产各种饲料，既 传统生产 IMO 的工艺主要是以玉米淀粉为原料，经过高 可以提高饲料产品的品质及功效，又能减少饲养过程中抗生素 温 α- 淀粉酶液化、β- 淀粉酶或中温 α- 淀粉酶糖化，[2]及其它药物的使用，提高食品安全。IMO 与微生物活菌剂或微 最后 经过 - 葡萄糖苷转移酶转化淀粉糖化液生产获得。 α 生理性质，采用固定化酿酒酵母发酵消耗 IMO 粗品中的葡萄 糖、麦芽糖、麦芽三糖等发酵性糖获得IM O- 900 规格的产品， 为 IMO 产品的后处理纯化加工奠定了良好的基础。关于微生 物发酵法生产 IMO 进行的尝试所取得的可喜成果，并以其独 到的技术特点拓宽了 IMO 产业的发展思路。 图 1 传统的多酶协同法生产 IM O 工艺图 8 讨论与展望 微生物发酵法生产 IMO 虽然处于起步阶段，但其显示出 诱人的应用前景，首先可以在现有的基础上通过微生物学领域 6 传统工艺生产低聚异麦芽糖存在的不足的已逐渐成熟的诱变手段、建立高效的筛选模型获得转苷酶活 - 葡萄糖苷转移酶又称 - 葡萄糖苷酶，作为传统多酶 αα更高、耐受性能更强、菌株性能更稳定的突变菌株(此方向的巨 协同法生产 IMO 中的关键性酶，其既具有水解酶活，即其可以 大潜力已成为众多学院及研究所的共识)，进一步提高转化效 水解淀粉或葡聚糖还原末端 α- 1，4 糖苷键，释放出一个葡萄 率，增加经济效益;以筛选获得的高酶活菌株进行 - 葡萄糖 α糖分子;又具有转苷酶活，即可以水解淀粉或葡聚糖还原末端 苷酶酶制剂的生产研究，填补我国在α - 葡萄糖苷酶酶制剂生 - 1，4 糖苷键，释放一个葡萄糖残基，并将切下的葡萄糖残基 α 产领域的空白，推动 - 葡萄糖苷酶酶学性质的研究;产 - αα以 α- 1，6 糖苷键的方式转接到相应受体生成 IMO。 葡萄糖苷酶微生物较 - 葡萄糖苷酶纯酶制剂对于环境有更 α目前国内市场上 α- 葡萄糖苷酶产品为日本林原生化研 强的适应性，这就在应用范围方面有了更多的选择性，其发酵 究所出品，由于固定化酶研究依旧无理想进展，在IM O 生产过 利用对象甚至可以是薯渣、糖蜜废液等工业残留物，此方向在 程该酶都为一次性使用，而国内α - 葡萄糖苷酶制剂生产领域 陆有政、周平、廖福真等所做的分析研究中显示出很好的可行 [4]几乎处于空白状态，因此主要依赖于从日本进口，存在价格昂 性，利用产 - 葡萄糖苷酶微生物利用薯渣或糖蜜废液为生 α 长源转化其中残留的淀粉类物质生产含IM O 的双歧因子饲 贵、来源不稳定等严重问题，导致我国IM O 生产成本过高，一 料，将使得饲料领域产生革命性变化;此外，对于大规模的产业 定程度上制约了我国 IMO 产业的发展;传统酶法生产的 IMO 化生产，固定化细胞技术的可操作性明显优于固定化酶，因此， 中使用的 - 葡萄糖苷酶制剂转化效率普遍偏低，没有经过后 α建立在发酵法基础上的固定化微生物细胞转化生产 IMO 技术 处理的 IMO 粗品中，有效三糖仅占固形物的3 5%(w/w);此外， 的实用性远远强于固定化酶技术。与传统的多酶协同法生产 纯酶制剂在 IMO 的生产过程中，酶对于反应条件的苛刻及其 IMO 相比，以微生物发酵法生产 IMO 能很好地弥补了传统工 酶对于底物的耐受性等都是不可回避的问题。 艺依赖于 - 葡萄糖苷酶酶制剂生产所存在的诸多不足，极大 α 地促进了我国 IMO 产业的发展。 7 微生物发酵法生产低聚异麦芽糖概况 基于传统酶法生产 IMO 存在的不足，近年来，国内相关院 校研究所等开始致力于微生物发酵法生产 IMO 的研究，并取 得了可喜的成果。通过大量的基础研究，发现微生物中细菌、酵 参考文献母、霉菌等都能分泌 - 葡萄糖苷酶，相关报道中曲霉属微生 α1C rtten denR .G.,M.J.P ayn e. Pro du cto n, pro pertes an d appca- []iliili物产酶较高。柯雪琴等从霉菌中筛选出产 - 葡萄糖苷酶活力 αtio n s o f fo o d- gradeo ligo sacch arides [J]. T ren ds in Fo o d Scien ce & 较高的菌株 41873，经过发酵条件优化酶活达到54 9.65u/mL; T ech n o lo gy,1996,7(11):35336- 1. 陈必成等从土壤里面筛选菌株并通过紫外诱变获得桂色曲霉 [2]C h en G u igu an g,Li W ei,ect A h igh - th ro u gh pu t meth o d fo r 高产 α- 葡萄糖苷酶突变株，此菌株转化底物生成 IMO 的产 screen in g o f Aspergillu s n iger mu tan ts w ith h igh tran sglyco sylatio n 量比原来菌株大约提高一倍;广西大学生命科学与技术学院食 activity by detectin g n o n - fermen table redu cin g su gar [ J], W o rld 品发酵研究所陈桂光、李玮等在α - 葡萄糖苷酶高产菌株的选 [2- 3]Jo u rn al o f M icro bio lo gy an d Bio tech n o lo gy,2011,6(27). 育方面做了大量有突破性的研究工作其筛选获得的黑曲霉 Cu- 1 菌株 α- 葡萄糖苷酶酶活可达 750u/mL左右 ，为目前报 [3]陈桂光,管立忠,李玮.α- 葡萄糖苷酶高产菌株诱变选育及发酵条件 的研究[J].现代食品科技,2007,2(37):19- 21. [4]陆有政,周平,廖福真等.道的最高，此菌株在以木薯淀粉为原料的液体深层发酵中IM O 真菌菌渣饲料中低聚异麦芽糖主要成份的检 测J.广西轻工[]含量高达 90%，有效三糖含量在没有经过纯化后处理的情况下 业,2009,12(87):3- 4. 即可达到 40%以上，是实现低聚异麦芽糖的规模化发酵生产的 15 file:///C|/Users/Administrator/Desktop/新建文本文档.txt 涵盖各行业最丰富完备的资料文献,最前瞻权威的行业动态,是专业人士的不二选择。 file:///C|/Users/Administrator/Desktop/新建文本文档.txt2012/8/26 12:19:58