α-低聚半乳糖制備技術(shù)的研究.pdf

1、α-低聚半乳糖(α-GOS)是一種功能性低聚糖，廣泛分布于天然植物中，由于人體內(nèi)缺乏能水解α-半乳糖苷鍵的酶，即α-半乳糖苷酶，α-GOS可以不經(jīng)人體消化直接到達(dá)大腸，是雙歧桿菌的有效增殖因子，同時(shí)α-GOS具有安全無(wú)毒性、低甜度、難消化，熱穩(wěn)定性強(qiáng)等理化性質(zhì)，可以作為食品添加劑加入到食品中，改善食品的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值和風(fēng)味，受到人們的廣泛關(guān)注。本文從天然產(chǎn)物來(lái)源提取和酶法合成兩個(gè)角度來(lái)研究α-GOS的制備方法，并對(duì)可溶性低聚糖的分離純化及檢測(cè)

2、方法進(jìn)行研究，建立了一套可溶性低聚糖含量的有效分析方法。 首先、本研究選用Sugar-D色譜柱、HPLC法分析了大豆和鷹嘴豆中可溶性糖的組成，方法簡(jiǎn)便、快速，分離效果好，基線穩(wěn)定，重現(xiàn)性好。經(jīng)過(guò)HPLC分析可知，大豆種子中含有果糖、蔗糖、蜜二糖、棉子糖、水蘇糖和二種保留時(shí)間介于蔗糖與蜜二糖之間的未知成分，而鷹嘴豆種子中可溶性糖主要有核糖、果糖、蔗糖、麥芽糖、棉子糖、鷹嘴豆糖醇、水蘇糖、毛蕊花糖和1種保留時(shí)間介于蔗糖與麥芽糖之間的

3、未知成分。與大豆相比，鷹嘴豆中α-GOS的含量較高，而蔗糖的含量較低，可以很好的解決大豆低聚糖中因蔗糖含量較高而限制應(yīng)用范圍的問(wèn)題。因而，鷹嘴豆是生產(chǎn)α-GOS更為理想的原料。 第二、以鷹嘴豆為原料，對(duì)鷹嘴豆中可溶性低聚糖的提取方法進(jìn)行了研究，并影響其提取率的各種因素進(jìn)行了優(yōu)化。通過(guò)對(duì)兩種提取方法的研究可知，采用粉碎提取方法得到的低聚糖含量明顯高于整粒提取法。因此，本研究選用粉碎提取法作為基礎(chǔ)，進(jìn)一步對(duì)影響提取率的各個(gè)因素進(jìn)行了

4、考察。研究結(jié)果表明，提取最優(yōu)條件為：50％的乙醇水溶液作為提取溶劑，提取溫度為50℃，提取時(shí)間為30min，料液比為1:10。在此條件下，提取率較高且操作簡(jiǎn)單易行，為大規(guī)模的工業(yè)化生產(chǎn)提供了理論基礎(chǔ)。 第三、分析了19個(gè)不同品種鷹嘴豆中α-GOS與蔗糖的含量差異，以期獲得α-GOS含量較高而蔗糖含量相對(duì)低的鷹嘴豆品種，為中國(guó)鷹嘴豆資源的有效利用提供理論依據(jù)。采用高效液相色譜法分析比較不同品種鷹嘴豆中的α-GOS與蔗糖的含量，利用

5、層析技術(shù)從鷹嘴豆中分離純化一種含量較高的未知三糖，并采用1H-NMR和ESI-TOF-MS表征了未知三糖的結(jié)構(gòu)(鷹嘴豆糖醇)。在所研究的19種鷹嘴豆品種中，鷹嘴豆糖醇占總的α-GOS的比例均是最高的，大約占50％；其次是水蘇糖，約占35％。統(tǒng)計(jì)分析表明，不同品種的鷹嘴豆中蔗糖的含量差異顯著，含量在1.80％～5.22％。不同品種之間α-GOS的含量也有較大差異，總α-GOS的含量在6.35％～8.68％，其中棉子糖含量0.46％～0.9

6、2％，鷹嘴豆糖醇含量3.04％～5.06％，水蘇糖含量1.64％～3.09％，毛蕊花糖含量0.27％～0.70％。在19個(gè)品種的鷹嘴豆中，品種171含有最高含量的α-GOS和較低含量的蔗糖，因此171是生產(chǎn)α-GOS的理想原料。 第四、以半乳糖作為底物，由來(lái)源于黑曲霉(Aspergillus niger)的α-低聚半乳糖苷酶來(lái)催化合成反應(yīng)，通過(guò)HPLC法檢測(cè)各種反應(yīng)產(chǎn)物。HPLC法無(wú)法確定的未知產(chǎn)物通過(guò)進(jìn)一步的分離純化后，進(jìn)行1

7、H-NMR、13C-NMR和ESI-TOF-MS分析確定其結(jié)構(gòu)組成。結(jié)果表明α-低聚半乳糖苷酶DS能有效的催化半乳糖合成4種α-GOS，其中2種互為同分異構(gòu)體的α-低聚半乳二糖(包括α-1(1→6)Gal2和α-(1→3)Gal2)，2種為α-低聚半乳三糖。為了進(jìn)一步提高產(chǎn)物的產(chǎn)率，我們分別對(duì)影響α-GOS合成的各個(gè)因素的水平(即底物濃度、pH、溫度、酶用量)進(jìn)行了優(yōu)化。結(jié)果表明，酶合成反應(yīng)的最優(yōu)條件為以90％半乳糖作為底物，pH4.5