2668.基于乳酸克魯維酵母菌的高純度低聚半乳糖綠色生產(chǎn)工藝開發(fā)

1、基于乳酸克魯維酵母菌的基于乳酸克魯維酵母菌的高純度高純度低聚半低聚半乳糖乳糖綠色綠色生產(chǎn)生產(chǎn)工藝開發(fā)工藝開發(fā)TheGreenProductionofHighpurityGalactooligosacidesbyKluyveromyceslactis學(xué)科專業(yè)：化學(xué)工程研究生：孫槐勝指導(dǎo)教師：齊崴教授企業(yè)導(dǎo)師：李小剛高級工程師天津大學(xué)化工學(xué)院二零一六年五月摘要本文以乳糖為唯一原料，研究了利用透性化K.lactis細胞和游離β半乳糖苷酶分別催

2、化乳糖制備低聚半乳糖（GOS），并利用K.lactis酵母發(fā)酵法進行純化以制備高純度GOS的生產(chǎn)工藝。為了簡化提純β半乳糖苷酶的步驟，減少酶活損失，同時提高β半乳糖苷酶的穩(wěn)定性，以透性化K.lactis細胞催化乳糖合成GOS；為了解決GOS產(chǎn)品純度不高的問題，開發(fā)了利用K.lactis細胞進行選擇性發(fā)酵純化GOS的新工藝；針對GOS純度低、制備成本高、操作復(fù)雜等不利于工業(yè)化生產(chǎn)高純度GOS的問題，開發(fā)了一套以乳糖為原料，K.lactis

3、細胞為催化劑，批次循環(huán)生產(chǎn)高純度GOS的生產(chǎn)工藝。本文主要結(jié)論如下：游離游離β半乳糖苷酶半乳糖苷酶耦合耦合K.lactis制備制備高純度高純度GOS生產(chǎn)工藝生產(chǎn)工藝：以乳糖為起始原料，利用商業(yè)游離β半乳糖苷酶催化合成GOS；隨后，利用K.lactis選擇性去除反應(yīng)液中的雜糖，最終獲得高純度GOS產(chǎn)品。合成步驟的最佳工藝條件為：37℃、pH8.0、400gL乳糖濃度、加酶量30Ug乳糖、反應(yīng)時間2h，此時GOS收率達到22.78%。純化步

4、驟的最佳工藝條件為：初始總糖濃度100gL，K.lactis酵母細胞加入量15gL，純化處理時間為15h，GOS純度達到90%以上。透性化透性化K.lactis制備制備GOS：透性化K.lactis細胞相比于游離β半乳糖苷酶具有更高的pH穩(wěn)定性和溫度穩(wěn)定性，其催化乳糖合成GOS的最佳條件為：40℃，pH8.0，400gL乳糖濃度，透性化K.lactis細胞加入量18.87gL，反應(yīng)時間1.5h。在此條件下，GOS收率為35.0%，GOS

5、選擇性為46.6%，GOS最終生成濃度為130.1gL，乳糖最終轉(zhuǎn)化率為71.5%。GOS的純化：的純化：K.lactis細胞可以選擇性發(fā)酵除去葡萄糖、半乳糖和乳糖，而不消耗GOS，經(jīng)優(yōu)化獲得純化條件為：初始總糖濃度100gL，初始K.lactis細胞濃度15gL，GOS純度由35%提高到95%，同時獲得副產(chǎn)物乙醇。批次生產(chǎn)批次生產(chǎn)高純度高純度GOS：透性化K.lactis細胞催化乳糖反應(yīng)，重復(fù)使用14個批次后，GOS收率仍維持在35.

6、02.5%，相比于固定在其他載體上的β半乳糖苷酶具有更多優(yōu)勢，避免了破碎細胞后酶的純化，減少了酶的損失，工藝簡單，成本低，適于規(guī)模制備。K.lactis細胞選擇性發(fā)酵純化，重復(fù)使用9個批次后，GOS純度僅略有下降，仍達到75%以上。在GOS批次純化過程中，生成的各批次乙醇濃度維持穩(wěn)定（8.5gL），且生成的乙醇可經(jīng)低溫蒸餾回收利用，實現(xiàn)了乙醇和高純度GOS的同步生產(chǎn)。使用回收濃縮的乙醇和商業(yè)乙醇對新鮮K.lactis細胞和純化9個批次后