林亲录，符 琼，周丽君

（中南林业科技大学食品科学与工程学院，湖南长沙410004）

低聚异麦芽糖制备的研究进展

林亲录，符 琼*，周丽君

（中南林业科技大学食品科学与工程学院，湖南长沙410004）

低聚异麦芽糖是一种集营养、保健、疗效于一体的功能性低聚糖，在医药、食品、饲料等行业有着广泛的应用，近年来其产量猛增，国内外市场潜力巨大。目前，低聚异麦芽糖主要以淀粉或含淀粉的各类粮食为原料，经多酶协同作用制备而成。主要对低聚异麦芽糖制备方面的研究进行了综述。

低聚异麦芽糖，制备，α-葡萄糖转苷酶

低聚异麦芽糖（Isomaltooligosaccharide，简称IMO）是指葡萄糖基以α-1，6糖苷键结合而成的单糖数在2～6不等的类低聚糖，其主要成分为异麦芽糖（Isomaltose）、潘糖（Panose）、异麦芽三糖（Isomaltoriose）及异麦芽四糖等。IMO口味适宜，生产成本低［1］，具有理想的物理化学性质、相对较低的甜味、低粘度和低膨胀性［2-4］。已开发用于预防龋齿，作为糖尿病人砂糖代用品或用于改善肠道菌群［2］，在功能性食品中，IMO是膳食碳水化合物市场的领头羊［1，5］。本文就目前对IMO制备的研究作一概述。

1 IMO的传统生产工艺

IMO是由日本东京大学的光冈知足教授首先研究发现的［6］，天然存在于各种发酵食品及糖类中，例如清酒、酱油、蜂蜜等［1］。目前，国内外IMO的工业化生产主要是采用耐高温α-淀粉酶和真菌α-淀粉酶生产高麦芽糖浆［7］，再利用α-葡萄糖转苷酶进行转化生成IMO［1，8］，将葡萄糖去除后便成为高浓度的产品［9］，其工艺流程如下［10］：

淀粉→调浆（30%，pH6.0缓冲溶液）→液化（耐高温α-淀粉酶，0.67L/t淀粉，95℃，2h）→灭酶（煮沸，5min）→冷却（60℃，调pH5.0）→糖化（β-淀粉酶，普鲁兰酶，真菌α-淀粉酶，各0.1L/t淀粉，60℃，2h）→转苷（α-D-葡萄糖转苷酶，1L/t淀粉，60℃，28h）→灭酶（80℃，5min）→初滤→脱色（活性炭，75～80℃，30min）→复滤→脱盐（阴、阳离子交换树脂）→二次脱色（弱碱性阴离子交换树脂）→真空浓缩（50～58℃）→产品。

但是采用上述工艺还存在诸多的问题，例如产品中的功能性糖分的含量不高，α-葡萄糖转苷酶的成本过高以及工艺复杂而难以实现连续化生产等，为此各国科学家都开展了大量的研究。目前的研究方向主要集中在α-葡萄糖转苷酶、工艺的改进和IMO的分离纯化三个方面。

2 α-葡萄糖转苷酶的研究

α-葡 萄 糖 转 苷 酶（ α-transglucodase，E.C3.2.1.20）又叫α-D-葡萄糖苷水解酶，它可以从低聚糖类底物的非还原端切开α-1，4糖苷键，释放出葡萄糖；或将游离出的葡萄糖残基转移到另一糖类底物形成α-1，6糖苷键，从而得到非发酵性的低聚异麦芽糖或糖脂、糖肽等［11-13］，是生产IMO的关键酶制剂，受到各国食品工业界的重视，由于其价格昂贵，故对其研究主要集中于高酶活菌种的选育及酶的重复利用方面。

2.1 α-葡萄糖转苷酶生产菌种的选育

Lee等利用Thermotoga maritima的α-葡萄糖转苷酶，以液化玉米糖浆为底物生产IMO，产率可达68%［2］；Kurimoto等研究了利用黑曲霉的α-葡萄糖转苷酶来生产IMO，经体外实验证明该产品可被双歧杆菌优势利用［14］；Duan等研究了利用炭黑曲霉的α-葡萄糖转苷酶从麦芽糖合成IMO，由300g/L的麦芽糖在最适条件下可获得55%的IMO产率［15］。在国内，童星等进行了黑曲霉α-葡萄糖转苷酶基因的克隆及在毕赤酵母中表达的研究［16］；广西大学的于岚等通过RT-PCR的方法扩增得到α-葡萄糖转苷酶cDNA，构建重组质粒并尝试在大肠杆菌中表达［17］。此外，金其荣［18］、胡学智［12］、王岁楼［19］、陈必成［20］、蒋世琼［21］等也进行了α-葡萄糖转苷酶生产菌种的筛选、诱变育种和产酶条件等的研究。

2.2 α-葡萄糖转苷酶的重复利用

α-葡萄糖转苷酶是生产IMO的关键酶制剂，但该酶售价一直居高不下，国内外学者为充分利用该酶，已做了许多研究工作，主要是将产酶细胞或酶固定化以便循环利用。Sheu等将炭黑曲霉部分纯化的α-葡萄糖转苷酶固定在戊二醛活化的壳聚糖珠上制得固定化酶，以300g/L的麦芽糖为原料，IMO的产率为60%［22］，Yun等用装填入柱式反应器中的固定在海藻酸钙上的短梗曲霉细胞，研究了从麦芽糖浆连续化生产IMO［1］；Asano，N等研究了以Chitopearl BCW-3570（日本Fuji spinning公司生产的一种多孔球状壳聚糖）为介质吸附固定化稻谷α-葡萄糖转苷酶［23］；在国内，吴定等、岳振峰等、郑孝贤也进行了利用固定化α-葡萄糖转苷酶生产IMO的研究［24-26］。

3 IMO生产工艺优化的研究

IMO的传统生产工艺存在工序多、时间长、工艺参数控制困难、难以实现连续化生产等缺点，为此国内外许多食品科学家进行了大量的研究，其主要集中在对传统工艺的改进、优化和探索新的工艺。Goulas等研究利用L.mesenteroides的葡聚糖蔗糖酶和Pen.lilacinum葡聚糖酶从蔗糖合成IMO［27］；Lee等利用产麦芽糖—淀粉酶（maltogaic amylase）和α-葡聚糖转移酶（α-GTase）开发一种有效生产IMO的新工艺［2］；Mountzouris对用循环连续搅拌式（CSTR）膜反应器连续生产IMO进行了研究［28］；Kuriki报道了应用淀粉生产IMO的新方法，新方法是基于新普鲁兰酶强大的α-1，6转葡萄糖基反应，同时还使用枯草杆菌糖化型α-淀粉酶使产量从45%提高到60%，与传统工艺需要4种酶相比，新方法只需要使用2种酶，故工艺简单得多［8］。国内的研究主要是对传统工艺进行改进优化。陈辉、江芳安等对用籼米淀粉制取IMO工艺进行了研究［29-30］；邹耀洪等优化了传统制备IMO的工艺［31］；另外，李梵、鲍元兴、郭家荣等都对IMO的生产工艺做了深入研究［32-34］。

4 IMO分离纯化的研究

以麦芽糖或淀粉为底物，采用酶法生产的IMO产品，产物中不可避免地存在一定量的葡萄糖和麦芽糖，由于葡萄糖和麦芽糖属于易消化性糖，不具备IMO的生理特性，因此使IMO的应用受到限制，故IMO的分离纯化成为IMO生产厂家亟待解决的研究课题。目前，IMO的分离纯化主要有三种方法：色谱分离法、微生物发酵分离法和纳滤分离法。日本生产的IMO产品主要采用色谱分离技术，鲍元兴也研究了采用色谱分离法分离纯化IMO，使最终产品中IMO的纯度达到了85%［35］；耿予欢等进行了利用强酸性阳离子交换树脂分离纯化IMO的研究［36］；毕金峰等、岳振峰等分别进行了酵母发酵法分离纯化IMO的研究，其最终产品中IMO的纯度分别达到了99%和98%［37-38］；鲍元兴等研究了采用纳滤法分离纯化IMO，使产品中的IMO含量达90%以上［39］。

5 结语

虽然目前IMO的生产工艺已经比较成熟，但还有一些关键的问题急需突破，例如α-葡萄糖转苷酶的成本过高、不能实现连续化生产等。我国是一个农业大国，玉米、薯类和大米等淀粉资源非常丰富，价格低廉。故我们应结合国情、加强IMO制备关键技术的研究，将丰富的淀粉资源转化成高附加值的IMO来提高农村和农民的经济收入。

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Research pragress in the isomaltooligosaccharides production

LIN Qin-lu，FU Qiong*，ZHOU Li-jun
（College of Food Science and Engineering，Central South University of Forestry and Technology，Changsha 410004，China）

lsomaltooligosaccharide is a kind of nutritional，healthful and curing effective oligosaccharide，and used widely in food，medicine and feed industries.Recent years saw their fast boost in output and market potentiality at home and abroad.At present，isomaltooligosaccharide are normally produced by using starch or all kinds of starchy grains as raw material with the aid of multi-enzymes.The progress in production of isomaltooligosaccharide was summarized.

isomaltooligosaccharide；production；α-transglucodase

TS201.2+3

A

1002-0306（2011）02-0398-03

2009-12-25 *通讯联系人

林亲录（1966-），男，博士，博士生导师，教授，研究方向：食品生物技术及粮食深加工。

国家863课题项目（2006AA10Z341）；湖南省重大科技专项（2007FJ1007）。