一种连续液化转化生产海藻糖的方法与流程

本发明涉及生物，更具体的说是涉及一种连续液化转化生产海藻糖的方法。

背景技术：

1、海藻糖是由两个吡喃环葡萄糖分子组成的非还原性双糖，是一种安全、可靠的天然糖类，在自然界中许多可食用动植物及微生物体内都广泛存在，如人们日常生活中食用的蘑菇类、海藻类、豆类、虾、面包、啤酒及酵母发酵食品中都有含量较高的海藻糖。海藻糖可保持食品新鲜风味、提升食品品质的独特食品配料，大大拓展了海藻糖作为天然食用甜味糖的功能。同时海藻糖由于具有较强的保湿功能、细胞保护功能、防止蛋白变性功能、抗辐射功能等，被广泛应用于食品领域、医药领域、化妆品领域、农业领域等。2018年，全球海藻糖产量分别为44249吨。预计2024年产量达到78136吨，年复合增长率8.46％。

2、目前，海藻糖的工业制备方法主要是酶转化法，通过麦芽寡糖基海藻糖合成酶(mtsase)及一种麦芽寡糖海藻糖水解酶(mthase)，共同作用于麦芽糊精，通过两种酶的共同作用生产得到纯度较高的海藻糖液。近年来齐鲁工业大学的薛乐平通过插入不同的连接肽及不同的融合顺序，构建产mtsase、mthase的氧化杆菌融合酶菌株，在40℃、ph值7.0、反应24h、直链淀粉底物浓度4％条件下，海藻糖转化率仅为45.87％，有待提高。2000年，南宁中诺生物工程有限责任公司在此基础上成功开发出酶法转化木薯淀粉制备海藻糖的工艺，精制后得到纯度为98％的食品级结晶海藻糖和99高纯度的结晶海藻糖。2014年，山东天力药业有限公司完成了以淀粉为原料双酶法生产海藻糖项目的中试，并在专利cn103205475a中介绍了以淀粉为原料利用新型mthase和mtsase、高温淀粉酶及普鲁兰酶生产海藻糖的工艺条件，至2020年天力药业的海藻糖产量达3000t。

3、但是以上专利和文献描述的海藻糖生产大多为非连续法生产，需要在转化罐内依靠三酶搅拌反应约20h以上才可以得到纯度达标的海藻糖浆，同时转化结束后需要重新注入反应液加酶进行反应，这样使得生产的连续性受到较大影响，同时由于转化罐进罐料液的非连续性，容易导致每罐之间产量差异明显，同时对操作要求性较高。综上，由于海藻糖的生产方法中存在生产时间较长、连续性较差的问题，严重限制了海藻糖的生产质量和产量的提高。因此本发明提供了一种连续液化转化生产海藻糖的方法。

4、因此，提供一种连续液化转化生产海藻糖的方法是本领域技术人员亟需解决的问题。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明提供了一种连续液化转化生产海藻糖的方法，使物料在管道内持续反应充分流动，在保证海藻糖转化率的前提下，缩短转化时间，减少人为干预，提高了海藻糖的生产效率。

2、为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

3、一种连续液化转化生产海藻糖的方法，具体步骤如下：

4、(1)液化调浆：

5、淀粉乳由淀粉乳储罐通过泵1泵入调浆罐1中，期间由流量计1对淀粉乳流量进行监控，利用阀门通过流量计2控制调浆水的用量对淀粉乳浓度进行调节，保证淀粉乳浓度稳定；通过调浆罐1中的ph电极对淀粉乳ph进行监控，并通过与纯碱溶液储罐相连的计量泵2泵入纯碱溶液调节淀粉乳ph稳定；料液在调浆罐1内进行混合，期间分别由计量泵3和计量泵4泵入cacl2溶液储罐中的cacl2溶液和α-淀粉酶储罐中的α-淀粉酶并通过泵2输送至静态混匀器混匀后进入调浆罐2内进一步混匀，获得调浆合格的淀粉乳；

6、(2)高温层流反应：

7、将步骤(1)调浆合格的淀粉乳通过喷射泵进行高温喷射层流，按照蒸汽与淀粉乳流量1：1的比例进行混合喷射；其中喷射温度为108℃-109℃，流量为8-10m3/h；喷射完成后得到的高温糊化淀粉依次进承压盘管、层流管进行保温层流反应，得到液化糊精，经过板框过滤；

8、(3)连续转化技术

9、将经过板框过滤后的糊精清液转入转化工段管道后，先由补料泵泵入100000-200000u/m3普鲁兰酶，在转化反应盘管中流动反应，用于切割掉未被完全水解的淀粉支链；反应完成后按照液体流量加入250000-300000u/m3的麦芽寡糖基海藻糖合成酶、200000-250000u/m3的麦芽寡糖基海藻糖水解酶、100000-150000/m3的糖基转移酶，控制温度40-42℃，ph6.8-7.0进行反应2-3h后，再次补入200000-250000u/m3的麦芽寡糖基海藻糖合成酶、150000-200000u/m3的麦芽寡糖基海藻糖水解酶、50000-100000u/m3的糖基转移酶继续反应4-6h，得到海藻糖与其他未被反应的多糖的粗液；

10、(4)步骤(3)完成后补入糖化酶，将未被反应的多糖水解为单糖，得到海藻糖和葡萄糖的混合粗液。

11、进一步，所述步骤(1)的反应参数为：由与淀粉乳储罐相连的实时监控的流量计以及调浆罐1的ph电极监控，通过补入调浆水和纯碱溶液调节淀粉乳浓度29％-31％，波美16-17.5°bé，ph5.6-5.8后，加入50％氯化钙溶液和α-淀粉酶混匀；所述50％氯化钙溶液的用量为0.8-1.0kg/t淀粉乳；所述耐高温的α-淀粉酶的用量为320-400u/1000g淀粉乳。

12、进一步，所述步骤(2)的反应参数为：层流反应1.5-2h，最终得到de值为7.0-9.0、ds值为28-30％的液化糊精。

13、进一步，所述步骤(3)的反应参数为：通过外层夹套蒸汽升温，控制反应温度58-60℃，ph自然，加入普鲁兰酶，层流反应2-3h，将液化糊精中的淀粉支链切开。

14、进一步，所述步骤(4)通过蒸汽升温，使得层流管道内温度升至58-60℃后，调节ph值4.2-4.4，加入糖化酶，处理1-2h；所述糖化酶的用量为8000000-12000000u/m3。

15、本发明方法相比于传统方法海藻糖生产方式，提高了生产的自动化水平，通过料液整体在管道中的运行，途中补充各种所需药品与酶液并进行混合，可以大大提高料液与底物的混合程度，降低由于人工操作差异引起的品质差异；实现了智能化控制，在保证转化率稳定的基础上大大缩短生产时间，保证产品质量。

16、经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本发明公开提供了一种连续液化转化生产海藻糖的方法，具有以下有益效果：

17、1)以淀粉为底物进行生产，与麦芽糊精相比可以大大降低生产成本；

18、2)液化工段全部采用仪器设备进行实时监控，实现了生产的自动化，减少人为干预引起的质量变动；

19、3)转化工段采用分批补入酶液的方法提高了酶液的利用效率，减少了酶活的浪费；

20、4)海藻糖的转化时间明显减少，转化时间可以减少至7h，与传统的转化罐生产方式相比，缩短了生产时间，减少了人员操作方面的干预，保证了生产的稳定。

技术特征：

1.一种连续液化转化生产海藻糖的方法，其特征在于，具体步骤如下：

2.根据权利要求1所述的一种连续液化转化生产海藻糖的方法，其特征在于，所述步骤(1)的反应参数为：由与淀粉乳储罐相连的实时监控的流量计以及调浆罐1的ph电极监控，通过补入调浆水和纯碱溶液调节淀粉乳浓度29％-31％，波美16-17.5°bé，ph5.6-5.8后，加入50％氯化钙溶液和α-淀粉酶混匀；所述50％氯化钙溶液的用量为0.8-1.0kg/t淀粉乳；所述耐高温的α-淀粉酶的用量为320-400u/1000g淀粉乳。

3.根据权利要求1所述的一种连续液化转化生产海藻糖的方法，其特征在于，所述步骤(2)的反应参数为：层流反应1.5-2h，最终得到de值为7.0-9.0、ds值为28-30％的液化糊精。

4.根据权利要求1所述的一种连续液化转化生产海藻糖的方法，其特征在于，所述步骤(3)的反应参数为：通过外层夹套蒸汽升温，控制反应温度58-60℃，ph自然，加入普鲁兰酶，层流反应2-3h。

5.根据权利要求1所述的一种连续液化转化生产海藻糖的方法，其特征在于，所述步骤(4)通过蒸汽升温，使得层流管道内温度升至58-60℃后，调节ph值4.2-4.4，加入糖化酶，处理1-2h；所述糖化酶的用量为8000000-12000000u/m3。

技术总结
本发明公开了一种连续液化转化生产海藻糖的方法，属于生物技术领域。本发明公开的一种连续液化转化生产海藻糖的方法，包括液化调浆、高温层流反应、连续转化技术。本发明方法在传统的以玉米淀粉为原料生产海藻糖的工艺设备的基础上，通过生产设备的优化和改良使得海藻糖生产工艺得到优化，通过设备自控的方式减少人为干预和劳动量，提高海藻糖生产过程中液化、转化步骤的稳定性的同时缩短生产时间。

技术研发人员：张以晴,张纪超,赵伟,田彦玲,方建,赵康
受保护的技术使用者：德州汇洋生物科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/9/29