蔗糖异构化生产新型甜味剂异麦芽酮糖的研究现状与前景展望

异麦芽酮糖是一种具有多种功能的新型甜味剂,是健康糖。本文简述了异麦芽酮糖的理化特性,介绍了异麦芽酮糖生产相关工艺技术,包括固定化微生物生产法和蔗糖异构酶催化法,并展望了异麦芽酮糖的市场前景,为异麦芽酮糖的生产及其在食品工业的应用提供参考。     

吸附交联法固定化蔗糖异构酶及其在异麦芽酮糖制备中的应用

以壳聚糖为载体、戊二醛为交联剂,采用吸附交联法对重组短小芽孢杆菌来源的蔗糖异构酶进行固定化。以表观酶活力回收率为指标,对壳聚糖浓度、戊二醛加量、游离酶加量、固定化时间等条件进行了优化;并考察了温度、pH、固定化酶加量、反应时间以及底物浓度等因素对固定化蔗糖异构酶转化生产异麦芽酮糖的影响。结果表明,最佳固定化条件为：壳聚糖质量浓度3 g/dL、戊二醛加量（体积分数）0.75%、酶加量50 U/g、固定化时间16 h,此时固定化酶活力回收率达到70.3%;最佳转化条件为：温度30 ℃、初始pH 4.5、酶用量15 U/g,转化10 h,蔗糖质量浓度600 g/L,异麦芽酮糖最大产物得率达到87.8%。在最佳的转化条件下连续转化16次,产物得率仍保持在87.52%,显示该固定化酶具有良好的操作稳定性及较高的异麦芽酮糖合成能力。     

蔗糖异构酶在异麦芽酮糖生产中的研究进展

异麦芽酮糖是一种多功能的新型甜味剂,同时也是国际上公认安全的蔗糖替代品,在医药、食品等行业中具有广阔的应用前景。蔗糖异构酶（sucrose isomerase,SIase）是生物转化生产异麦芽酮糖最有效的生物酶制剂。作者简要论述了异麦芽酮糖的生理特性及其在生产中现存的问题,详细阐述了SIase的来源、三维结构、催化机制、高效酶分子理性改造及其异源高效表达等。随后介绍了细胞及酶固定化在异麦芽酮糖生产中的广泛应用,并展望了蔗糖异构酶在生产异麦芽酮糖中的应用。     

枯草芽胞杆菌重组表达的Pantoea dispersa UQ68J蔗糖异构酶制备异麦芽酮糖的研究

异麦芽酮糖是蔗糖的同分异构体,具有多种优秀的生理功能,广泛应用于食品行业。蔗糖异构酶可以将蔗糖异构为异麦芽酮糖,与其他微生物来源的蔗糖异构酶相比,Pantoea dispersa UQ68J来源的蔗糖异构酶转化蔗糖时异麦芽酮糖产率高,副产物少。为了更好地将异麦芽酮糖应用于食品领域,该研究将P.dispersa来源的蔗糖异构酶在食品安全微生物枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)中重组表达,研究重组蔗糖异构酶的酶学性质并优化其制备异麦芽酮糖的反应条件。结果表明,重组酶的最适pH值为6.0,最适温度为30℃,在pH 5.0～8.0稳定性良好,在45℃下的半衰期为68 min。用该重组酶制备异麦芽酮糖,当蔗糖质量浓度为400 g/L,加酶量为20 U/g,在30℃、pH 6.0条件下转化10 h时,异麦芽酮糖产率可达90.61%,当蔗糖质量浓度提高到700 g/L,异麦芽酮糖产率仍可达89.20%。该研究提高了蔗糖异构酶的安全特性,实现了异麦芽酮糖的高产率,为工业生产异麦芽酮糖奠定了基础。     

蔗糖异构酶突变菌株的构建及其应用研究

蔗糖异构酶是糖苷水解酶13家族的重要成员,可以异构化蔗糖生成异麦芽酮糖和海藻酮糖,同时水解生成少量的葡萄糖和果糖。通过定点突变法对土壤发散菌来源的蔗糖异构酶基因进行定点突变,在大肠杆菌中实现异源表达,获得3例突变菌株R-M1(Q299E),R-M2(Q299D),R-M3(Q299N)。R-M1转化蔗糖的产物当中,异麦芽酮糖的比例从90.28%升至93.16%,海藻酮糖比例从3.09%降低到1.79%。对突变菌株R-M1游离细胞转化蔗糖底物的条件进行了优化,确定了最适转化条件为:30℃条件下,投入浓度为8×109cfu/m L的细胞到蔗糖浓度为50%的10 m L的磷酸柠檬酸缓冲液中,反应90 min,可实现蔗糖最大程度的转化,麦芽酮糖产物浓度达到460 mg/m L。     

响应面法在酵母细胞固定化条件优化中的应用

以啤酒酵母为材料,通过单因素试验初步确定氯化钙浓度、海藻酸钠浓度和固定化温度在酵母细胞固定化时的条件,再根据Box-Benhnken的中心组合试验设计,对氯化钙浓度、海藻酸钠浓度和固定化温度进行实验和响应面分析,得出啤酒酵母固定化的最佳条件为:氯化钙浓度2.05 mol/L、海藻酸钠浓度2.9%和固定化温度25.3℃,并用在该条件下制备的固定化酵母细胞于28℃发酵12°Be麦芽汁7 d,可使发酵液中耗糖率达到75.2%.     

异麦芽酮糖醇的生理活性及生物合成研究进展

异麦芽酮糖(又称“帕拉金糖”)是由1分子葡萄糖和1分子果糖以α-1,6糖苷键连接形成的还原型二糖,将异麦芽酮糖氢化还原后可以制得异麦芽酮糖醇(又称“帕拉金糖醇”),是国际上新兴的功能性食用糖醇。异麦芽酮糖醇是1种包含2种立体异构体即α-D-吡喃葡萄糖基-(1,6)-D-山梨醇(GPS)和α-D-吡喃葡萄糖基-(1,1)-D-甘露醇二水合物(GPM)的白色晶状混合物。根据GPS和GPM比例的不同,主要有ISOMALT ST、ISOMALT GS、ISOMALT DC和ISOMALT LM 4种不同的产品。异麦芽酮糖醇是迄今为止唯一完全由蔗糖衍生获得的二元糖醇,其口感近似于蔗糖,甜度约为蔗糖的45%,热值为蔗糖的50%,具有化学性质稳定、不致龋齿、摄取后不会导致血糖和胰岛素水平波动等优点,可以作为蔗糖的健康替代品。对异麦芽酮糖醇的生理功能、工业制造及应用现状进行了梳理,系统介绍了异麦芽酮糖醇的制造工艺路线(生物催化法和加氢还原技术),并重点介绍了异麦芽酮糖醇生物合成过程的关键酶——蔗糖异构酶的结构、催化机理和分子改造等方面的研究进展,以期为相关研究工作的开展和工业化生产提供指导。     

帕拉金糖的生产工艺及市场分析

介绍了目前各种异麦芽酮糖的生产技术,重点介绍了用蔗糖为原料生产异麦芽酮糖的工艺流程、技术经济评价,分析了异麦芽酮糖国内外市场形势。     

理想的蔗糖替代物异麦芽酮糖醇

异麦芽酮糖醇 (Ｉｓｏｍａｌｔ)是近年来国际上 (欧洲、美国、日本 )新兴的功能性食用糖醇 ,可作为蔗糖替代物。它由双糖醇 (多元醇 )组成 ,味道像糖一样自然 ,且具有糖的一些感官特性、生理学及理化性质 ,因此 ,在糖果、焙烤制品、医药和其他应用领域均有广泛用途。异麦芽酮糖醇实际上是一种商业名称 ,其构成是等分子的葡萄糖甘露醇和葡萄糖山梨醇苷的混合物。它是用异麦芽酮糖 ,即帕拉金糖为原料 ,经氢化而制得。异麦芽酮糖是以蔗糖为原料 ,用酶法转化制取 ,所以异麦芽酮糖醇的起始原料不是淀粉而是蔗糖。其甜度为蔗糖的 50 %～ 6 0 % ,且…     

蔗糖异构酶基因在Escherichia coli BL21(DE3)中的表达及重组菌的细胞固定化

分别利用IPTG和乳糖两种诱导物诱导蔗糖异构酶(SIase)基因在E.coliBL21(DE3)中实现表达,对诱导温度、诱导时机、诱导物浓度、诱导持续时间进行比较分析并优化,确定了二者的最佳诱导条件,在E.coli培养3h后(OD600约为0.9)添加终浓度为0.8mmol/L的IPTG(0.5mmol/L乳糖)在20℃(24℃)条件下诱导14h(12h)能获得最高的蛋白表达量及SIase酶活。在最优条件下以IPTG为诱导物时目的蛋白占总蛋白的41.6%,单位体积培养液中SIase酶活为12.37U/mL,以乳糖为诱导物时分别为27.2%,14.72U/mL,从收获酶活角度考虑可见乳糖作为诱导物的优势;而后利用海藻酸钠包埋法固定化重组菌,转化初始浓度为500g/L的蔗糖溶液,转化10～11h后异麦芽酮糖平均得率在83%以上,蔗糖平均转化率大于99%,固定化细胞能够连续稳定转化25批次,转化效率相对于原始菌提高了近55%。     

利用荧光假单胞菌固定化细胞生产2- 酮基-D- 葡萄糖酸

以海藻酸钠为载体固定荧光假单胞菌(Pseudomonas fluorescens)AR4,考察固定化细胞发酵生产2- 酮基-D-葡萄糖酸的条件。结果表明：利用5.0% 海藻酸钠制备的固定化细胞颗粒稳定性好,可重复利用7 次;发酵培养基中玉米浆的最适质量浓度为0.75g/100mL,固定化细胞的适宜发酵温度为30～36℃;在适宜的培养条件下,固定化细胞与游离细胞的2- 酮基-D- 葡萄糖酸产量及糖酸转化率基本相同,分别可达13.5g/100mL 和90.0% 左右。     

海藻酸钠包埋法固定硝基还原假单胞菌的研究

目的优化海藻酸钠和CaCl_2对硝基还原假单胞菌SP.001细胞的固定化条件。方法以海藻酸钠为载体,通过包埋法固定化谷氨酰胺酶,通过单因素实验和正交实验对固定化细胞制备条件进行优化。结果单因素实验中,当海藻酸钠和CaCl_2的浓度分别为4%和3%、酶液量与海藻酸钠的体积比为1:2、固定化时间为3 h时,包埋效果最好,测得固定化细胞回收率较高,可达80.5%。通过正交实验得出最佳组合为:酶液量与海藻酸钠体积比1:3,固定化时间3 h,海藻酸钠浓度4%,CaCl_2浓度3%,固定化细胞回收率达到85.78%。结论本研究优化了海藻酸钠包埋法固定硝基还原假单胞菌的条件,并对固定化细胞的性质进行探讨,为硝基还原假单胞菌所产的谷氨酰胺酶的固定化和应用提供参考。     

异麦芽酮糖的氢化反应过程

异麦芽（酮）糖醇（帕拉金糖醇）是由异麦芽酮糖通过加氢反应还原而成的.探讨了在密闭的反应釜内温度、压力、初始糖质量浓度及搅拌转速等工艺参数对加氢反应速度的影响,得到了气液两相在催化剂表面接触反应的较好控制条件,为压力11MPa,温度范围120～130℃,初始糖质量浓度20g/dL,搅拌转速500r/min.在上述条件下,反应2h后转化率可达99.5%,所得到的异麦芽酮糖醇达到FAO质量标准的要求.     

蔗糖对酶法改性甜菊糖的影响研究

用节杆菌产β-呋喃果糖苷酶催化转果糖基作用,对甜菊糖进行分子改性。采用蔗糖和甜菊糖的混合反应体系,考察了不同浓度蔗糖对甜菊糖转化率的影响,并比较了间歇式补加固体蔗糖和连续流加蔗糖溶液对甜菊糖转化率的影响,对反应条件进行了优化。优化条件下,采用初始浓度为20%(W/V)的蔗糖反应,反应过程流加30%(W/V)蔗糖溶液,反应5h后,甜菊双糖A苷和甜菊苷的转化率均超过90%,反应过程中二者的最高转化率均可达98.6%。     

Isomaltulose production by free cells of Serratia plymuthica in a batch process

Free cells of Serratia plymuthica were used to convert sucrose into isomaltulose and trehalulose reducing sugars. The effects of substrate concentration and temperature were observed in a batch process with flasks shaken at 150 rpm. The experimental design and response surface methodology analysis indicated that the conversion parameters had significant influence (p < 0.05) on sucrose conversion, and that a valid model was obtained after an analysis of variance (F_model = 10.48 > F_charted = 5.79) to obtain a response surface and isocurve. Conversion was favoured when a 30% sucrose solution and temperature of 25 °C were used, which resulted in a high conversion into isomaltulose – over 70% – and 7–8% trehalulose. Small amounts of glucose (5–7%) and fructose (5–8%) were formed in the reaction medium.     

固定化Amycolatopsis sp.ST2710分段发酵无锡他汀

用海藻酸钠对Amycolatopsis sp.ST2710细胞进行固定化处理。以固定化细胞的机械强度以及分段发酵无锡他汀的转化率为指标,考察了海藻酸钠浓度、CaCl2浓度、固定化时间和包埋菌体量对固定化细胞分段发酵无锡他汀的影响,得到最佳的固定化条件为:海藻酸钠浓度20 g/L、CaCl2浓度10 g/L、固定化时间1 h、包埋菌体量2 mL菌悬液/10 mL凝胶。对固定化细胞分段发酵无锡他汀的特点进行了研究,结果显示:Amycolatopsissp.ST2710经过固定化处理后,大幅度提升了其对底物洛伐他汀的耐受性,显著降低了对发酵培养基中的淀粉需求量,可重复利用。当发酵两阶段pH分别为7.5和5.5、发酵时间分别为48 h和10 h、洛伐他汀添加量3 g/L、转化培养基中淀粉浓度15 g/L时,中间产物Ⅰ对洛伐他汀转化率为64%,无锡他汀对中间产物Ⅰ的转化率为75%。连续发酵5批后,产物转化率仍能维持较高的水平。     

海藻酸钠与羧甲基纤维素钠固定化高温碱性脂肪酶

以海藻酸钠和羧甲基纤维素钠为复合载体,研究包埋法固定化毕赤酵母高温碱性脂肪酶。通过单因素试验考察了不同载体、载体浓度、酶与载体配比等因子对脂肪酶固定化的影响,并采用正交试验对脂肪酶固定化条件进行了优化。结果表明,包埋法固定化脂肪酶的最优条件为海藻酸钠含量1.0%、羧甲基纤维素钠含量0.25%、加酶量50 U/(g载体)、CaCl2浓度0.4 mol/L,固定化时间40 min。在最优固定化条件下,固定化脂肪酶酶活收率达99.50%。     

产右旋糖酐肠膜明串珠菌发酵培养基的优化

旨在提高肠膜明串珠菌Leuconostoc mesenteroides CICC-23614发酵蔗糖产右旋糖酐的效率。以单因素实验为基础,以蔗糖、细菌蛋白胨、Na₂HPO₄·12H₂O及KH₂PO₄浓度作为影响因子,以蔗糖转化率为响应值,采用响应面分析法对肠膜明串珠菌培养基中各成分浓度条件进行研究,利用高效液相色谱法(HPLC)对发酵液中的蔗糖进行定量分析,优化得到最佳发酵培养基。结果显示,经过优化的最佳的培养基为:蔗糖101.31 g/L,细菌蛋白胨5.66 g/L,Na₂HPO₄·12H₂O 1.11 g/L和KH₂PO₄0.15 g/L。以优化后的培养基进行发酵,重复试验验证,发酵24 h,蔗糖转化率可达91.9%,与预测值误差仅为2.13%,相较于原始培养基发酵结果,蔗糖转化率是原始培养基培养条件下的1.6倍。     

海藻酸钠包埋法固定化绿色木霉的研究

本实验以海藻酸钠包埋法固定化绿色木霉,研究了海藻酸钠固定化的最佳条件和固定化细胞理化性质。3%海藻酸钠包埋1.0×109/ml的绿色木霉的孢子溶液,用8号针头滴入3%CaCl2溶液中固化5h,缓冲液冲洗抽滤后。取10g固定化菌放入50ml/250mlpH为4.5的产酶发酵培养基的三角瓶中,在31℃、180r/min的条件下培养96h可达到最佳固定化效果,菌体经固定化后其耐高温性和耐热稳定性得到较大提高;重复使用六次后产酶率保持在80%左右。