CN101376901A - 一种高纯度低聚果糖的制备方法 - Google Patents

一种高纯度低聚果糖的制备方法 Download PDF

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张涛
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Abstract

一种高纯度低聚果糖的制备方法，属于将膜分离和酶反应有机结合提纯低聚果糖的技术领域。本发明以普通级低聚果糖为原料，通过膜酶反应器进行酶反应和膜分离，降低其中单糖和蔗糖的含量从而得到高纯度的低聚果糖。利用此方法得到的低聚果糖的含量在95％以上，该方法操作方便、质量稳定、安全可靠，适用于工业化生产。

Description

一种高纯度低聚果糖的制备方法
技术领域
本发明涉及一种高纯度低聚果糖的制备方法，即一种利用膜酶反应器制备高纯度低聚果糖的方法。属于将膜分离和酶反应有机结合提纯低聚果糖的技术领域。
背景技术
在食品添加剂和甜味剂中，低聚果糖是第一个通过FDA审核作为公认安全级(GRAS)的功能性低聚糖，其低龋齿性、难消化性及双歧杆菌增殖性已得到证实。作为非消化性功能食品，低聚果糖是符合益生元标准(即双歧杆菌促生素)的典型双歧因子，具有双向调节体内菌群、降低血脂、促进维生素的合成、保护肝脏、促进Ca、Mg、Fe等矿物质吸收、防止肥胖、防止龋齿和美容的作用。
普通级低聚果糖通常是以蔗糖为原料，经过果糖转移酶反应转化为蔗果三糖、蔗果四糖和蔗果五糖，这个混合物即称为低聚果糖。但是普通级低聚果糖由于含有反应副产物葡萄糖、果糖及剩余的反应底物蔗糖等可消化糖，对一些特殊人群如糖尿病人和龋齿病人是不利的，所以使得低聚果糖的应用范围明显受限制。因此制备高纯度低聚果糖成为低聚果糖产业及研究者的研究热点。常见的高纯度低聚果糖的制备方法有色谱法、双酶法、酵母法及纳滤膜分离法等。
发明内容
本发明是鉴于上述问题而完成的发明，其目的在于提供有效的制造高纯度低聚果糖的制造方法。膜酶反应器就是将酶促反应的高效率与膜的选择透过性有机结合，从而达到改变反应进程、控制反应过程、减少副产物的生成、提高产品得率等目的，工业应用前景广阔。
本发明的技术方案：一种高纯度低聚果糖的制备方法，取低聚果糖置于膜酶反应器中，果糖转移酶酶量为2-5U/g，酶反应温度为1-60℃，pH为4.0-8.0，操作压力为0.05-4MPa，使得二糖转化为低聚果糖和单糖，单糖透过膜而滤除，从而得到纯度>95％的高纯度低聚果糖；然后将分离出的单糖溶液通过纳滤或反渗透系统处理，使得单糖与水分离，单糖达到浓缩，水可回用于膜酶反应器中。
所述膜酶反应器容量为20L，其中膜的截留分子量为200-400Da，由江南大学食品科学与技术国家重点实验室提供。
本发明的有益效果：本发明在膜酶反应器中溶液中的葡萄糖和果糖透过膜而滤除；大部分蔗糖在果糖转移酶催化下进一步转化为低聚果糖和单糖，如此循环，低聚果糖的副产物及反应底物含量不断下降，从而得到高纯度的低聚果糖。该方法不同于普通的纳滤分离法制备高纯度低聚果糖的方法，普通的纳滤法是将普通级低聚果糖通过纳滤一次性去除其中的副产物葡萄糖和反应底物蔗糖，从而提高低聚果糖的纯度，其中有用的反应底物是作为副产物被去除，增加了生产成本。而本发明是将膜分离和酶反应有机地结合起来，在去除副产物的同时将普通级低聚果糖制备过程中剩余的反应底物蔗糖进一步转化为低聚果糖，因而在提高低聚果糖纯度的同时生产成本降低。
本方法流程简单，可操作性强，产品质量稳定、安全可靠，适用于大规模生产；可连续生产，酶可以重复利用，利用率高；纯水用量少，废水可回收应用，节约水资源。
具体实施方式
结合实施例，详细说明本发明的实施方式，但本发明的技术范围不受限于下述实施方式，在不改变其要点的前提下，可做各种改变进行实施。另外，本发明的技术范围延及均等的范围。所述膜酶反应器容量为20L，其中膜的截留分子量为200-400Da，由江南大学食品科学与技术国家重点实验室提供。
实施例1：
取低聚果糖10升于膜酶反应器中，果糖转移酶酶量为2U/g，酶反应温度为45℃，pH为4.0，操作压力为1.1MPa，使得二糖转化为低聚果糖和单糖，单糖透过膜而滤除，从而得到高纯度的低聚果糖；然后将分离出的单糖溶液通过纳滤(或反渗透)系统处理，使得单糖与水分离，单糖达到浓缩，水可回用于膜酶反应器中。
实施例2：
取低聚果糖10升于膜酶反应器中，果糖转移酶酶量为4.2U/g，酶反应温度为50℃，pH为5.5，操作压力为2.3MPa，使得二糖转化为低聚果糖和单糖，单糖透过膜而滤除，从而得到高纯度的低聚果糖；然后将分离出的单糖溶液通过纳滤(或反渗透)系统处理，使得单糖与水分离，单糖达到浓缩，水可回用于膜酶反应器中。
实施例3：
取低聚果糖15升于膜酶反应器中，果糖转移酶酶量为5U/g，酶反应温度为10℃，pH为7.0，操作压力为3.2MPa，使得二糖转化为低聚果糖和单糖，单糖透过膜而滤除，从而得到高纯度的低聚果糖；然后将分离出的单糖溶液通过纳滤(或反渗透)系统处理，使得单糖与水分离，单糖达到浓缩，水可回用于膜酶反应器中。
表1.膜酶反应器制备高纯度低聚果糖的效果
 
待分离原料 膜酶反应后浓缩液         纳滤(或反渗透)回收液  
单糖含量％ >20％ <5％ >95％
二糖含量％ <20％ <5％ <5％
低聚果糖含量％ <60％ >95％ 0
通过实施例及数据可以看出，低聚果糖通过膜酶反应器后纯度大大提高，透过液经过纳滤(或反渗透)系统提高了单糖的收率，从而使总糖的利用率大大提高，而且节约了水资源。

Claims (2)

1、一种高纯度低聚果糖的制备方法，其特征在于取普通级低聚果糖置于膜酶反应器中，果糖转移酶酶量为2-5U/g，酶反应温度为1-60℃，pH为4.0-8.0，操作压力为0.05-4MPa，使得二糖转化为低聚果糖和单糖，单糖透过膜而滤除，从而得到纯度>95％的高纯度低聚果糖；然后将分离出的单糖溶液通过纳滤或反渗透系统处理，使得单糖与水分离，单糖达到浓缩，水可回用于膜酶反应器中。
2、根据权利要求1所述的制备方法，其特征是膜酶反应器容量为20L，其中膜的截留分子量为200-400Da，由江南大学食品科学与技术国家重点实验室提供。
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