CN101669627A - 重组果源糖及其工业制备 - Google Patents

Abstract

重组果源糖及其工业制备，属于特殊营养食品技术领域。本发明涉及的重组果源糖以纯天然鲜果果源糖为基料，组合功能性活性多糖、功能性营养糖醇、强力增甜素、天然香精、天然营养性色素、工艺辅料等要素构成。重组果源糖经由组份重组和成品制成两个关键工艺工段加工而成。所述重组果源糖依循现代食品美学、工艺学、工程学、卫生学、生物学、材料学、营养学、流行病学等相关准则，通过系统重组赋予产品多重有益功能，形成糖工业的创新品系。

Description

重组果源糖及其工业制备

技术领域

本发明涉及鲜果果源糖的研究与开发，具体的是一种以鲜果果糖为基质，系统重组的功能型糖类品系及其工业化生产，属于特殊营养食品技术领域。

背景技术

20世纪80年代以来，功能糖及组合功能糖的开发在国内外进入活跃期，相关方面的研究浩如烟海，专利与论述数以万件；中国专利公开(CN1633872A、CN1572151A、CN1596727A、CN1563424A、CN1155394A)、中国专利授权公告(CN1290426C、CN1293206C)等成果，反映了从北美到欧洲，从国外到本土，从企业到研究机构，在本领域的创新技术不断涌现：

在产品市场，世纪之交的数十年间，新品陆续面世，组合功能的代糖EqualSweetener随着星巴克，遍布全球；上海元贞复合糖，盛行于市场；全球大型食品饮料工业广泛应用复合增甜剂等等；无论是技术成果还是产品，都体现了近现代人类共同希望改变单一糖结构的努力。

但是，现有技术与产品，面对日益细分的营养要求和日益细分的市场要求，面临进一步创新变革。

本发明课题论述基于以下背景：

近数十年来，农林种植业的规模经营，形成糖工业的历史性改变，根据统计，全球性的来源鲜果的生物糖源，已经成为庞大的产业。我国中西部开发中，林果业快速掘起，其中横跨河南、山东、山西、陕西、甘肃的苹果种植园，是世界最大规模的优势苹果带，仅山西运城临猗一县，苹果园连绵数百万亩，数十家大中小型果汁加工厂就地工。统计表明，我国已成为全球果源糖最重要产地，脱色脱酸苹果清汁、梨清汁(即苹果糖、梨果糖)等大宗主导品种果源糖加工技术成熟，产能、产量和出口量均居世界首位。

特色品种的鲜果种植也进入规模经营，在华南地区，传统的特色小品种鲜果荔枝、香蕉、菠萝、龙眼、西番莲、芒果、山竹等，规模种植都在数十万亩以上；

传统的北方珍稀水果草莓、蓝莓、猕猴桃、葡萄、石榴、樱桃、树莓、枣、桃、杏、柠檬等产量惊人，相应的浓缩清汁及复合汁，都已大规模进入市场；

同时，刺梨、海红果、桑葚、沙棘、胡罗卜、雪莲果、红枣、枸杞等传统概念功能品种的鲜果种植和果汁深加工，已进入盛产期；新兴的富硒、富铬、富锌、富铁、富SOD等高科技功能性果源糖正在寻求大规模进入市场的方向；

以上所列可以确定，全球鲜果汁与功能果汁基料工业呈高速发展态势。基于原生态的多样性特征的鲜果源糖正在成为规模产业，必将深刻影响其下游工业。

与此同时，功能性糖醇和低聚糖高速发展，强力增甜剂产业快速成型，在此背景下，大规模鲜果糖的多方面应用具备了进一步产业化的一切条件。

本发明旨在探索以鲜果糖为核心基料重组制备功能用糖的应用方向。

通过检索，在CNKI系列数据库等跨库检索中，相关领域学术与产业，有关糖的研究为高峰热点，但是果源糖为盲点，重组功能果源糖为盲点；

通过检索，国家专利局发明专利全文检索(1985-)结果基本类似，在高达10077条的涉及糖的专利文献中，果源糖为盲点，重组功能果源糖为盲点，有限的功能糖研究集中在淀粉糖领域，涉及鲜果糖、水果糖、鲜果汁糖、水果制作的糖等内容都与本课题无关；

通过检索，我们环顾全球性的技术市场，截止2008年7月30日，在美国专利商标局(US PATENTS)、欧洲专利局(EUROPEAN PATENT OFFICE)、世界知识产权组织(INTERNA-TIONAL PATENT)、日本特许厅(JAPANESE PATENT OFFICE)等知识产权管理机构进行“reorga-nized fruit sugar”“recombination fruits sugar”等关键词检索，结果均为“0”。

通过检索，截止2008年，没有任何产业统计显示存在以鲜果糖为核心基料重组制备功能用糖的应用方向，

以上各个方面的检索表明，以果源糖为初始材料构建组合糖是新兴的产业课题。

现有技术与产业思维局限了鲜果果糖的进一步发展，限制了其下游产业的开发。有依据预期，伴随着全球果汁深加工业市场稳步增长，纯天然鲜果组合糖将以独特的风味、独具的功能、独创的知识产权成为朝阳产业。

发明内容

本发明的目的是要提供一种基于鲜果果源的营养功能糖类品系，即一种以鲜果果糖为基质，系统重组糖及其制备方法，该重组糖组成特殊、营养独到、结构合理，对人体产生积极效果，又消除单一果糖源对健康的负面影响。本发明针对现有甜味剂，扬长避短，合理重组，完成本发明目的。

基础研究表明，鲜果源糖的可溶性固形物基本构成为果糖、葡萄糖、蔗糖、麦芽糖，不同品种来源的鲜果源糖的可溶性固形物基本构成类同，果糖、葡萄糖、蔗糖、麦芽糖在总糖量中平均高达93％～96％，其中葡萄糖在总糖量中平均高达30％～53％。

因而，单一果源糖血糖指数高、热量高、致龋、致弱酸性体质，背离现代健康理念，对广大人群具潜在危害；单一果源糖成本高，一般为出口勾兑果汁饮料主料，极大限制其在食品工业的广义应用，从而拖累原果种植业。

改变单一果源糖的局限性，进而通过组合赋予有益的功能，是本发明所要解决的技术问题。

来源鲜果的糖制品，具有无可比拟的营养和风味优势，作为生物载体，含有天然基料结构性生物来源多样化的营养要素；通过工艺回兑，具有新鲜果品固有的滋味与芳香；传统概念功能的鲜果品种具有公认和公知的营养功能；新兴的富硒、富铬、富锌、富铁、富SOD等高科技功能性果源糖更是未来市场新宠；以上述果源糖为基质，依循现代食品美学、工艺学、工程学、卫生学、生物学、材料学、营养学、流行病学等相关准则，通过系统重组赋予产品多重有益功能，形成糖工业的创新品系

本发明的目的是通过重组产品体系及其工业制备实现的。分别论述如下：

1.重组产品体系的技术方案

本发明产品，应完整体现以下各个组合要素或其中若干个要素，各个组份组合中用量按需要比例配置；

1.1以来源于天然鲜果的果源糖为组合基料

组合基料涵盖所有品种的天然鲜果。传统品种和传统概念功能品种不受用量限定；富硒、富铬、富锌、富铁等强化健康协同因子果品，涉及强化的常量元素与微量元素，依照膳食营养素参考摄入量(DRIs)准则，严格控制在国际公认的安全用量内配伍；

SOD强化系列：SOD葡萄、SOD猕猴桃、SOD草莓、SOD樱桃、SOD桃、SOD西红柿、SOD龙眼、SOD荔枝、SOD香蕉、SOD脐橙等，一般地说，每100克增加200个以上酶活单位为基准；

1.2与功能性活性多糖的基础组合

水溶性功能性活性多糖的提取、提纯、研制、应用，代表现代糖功能的前沿科学方向。活性多糖来源多样，其中海洋生物多糖甲壳素系列衍生物、植物多糖、真菌类多糖等，都已成为公知的健康因子，凡为多学科基础研究公认安全、有效、适口的水溶性活性多糖，均可成为基础的组合因子。

不同组份的活性多糖，本质地决定重组体系的功能取向，从而形成重组体系丰富多样的应用。

在基础组合中，依据功能安全、有效的原则进行配伍，质量比根据经济性、功能性、相容性合理配置；

在本发明中，与功能性活性多糖的组合，本身可以独立成为产品，又可以作为复杂多样的重组物的基础物料；

为改变单一果源糖的果糖、葡萄糖、蔗糖、麦芽糖构成导致的健康缺陷，与含有天然游离氨基碱性基团的阳离子碱性多糖的组合，成为重要的基础组合，本发明优选羧甲基壳聚糖、壳寡糖、N-乙酰-D-氨基葡萄糖等；

1.3与功能性营养糖醇(含糖、糖醇、低聚糖等)的基础组合

1.3.1基于调节热量摄取因子的糖醇组合

调节热量的一个类型，是强化热量摄取；高果葡糖浆、超高麦芽糖、麦芽糖、低聚麦芽糖等高热量组份适合于强体力劳动者、运动员、病、弱、孕、婴的营养补给；

调节热量的另一个类型，是控制高热量摄取，如水溶性膳食纤维、麦芽糖醇、低聚异麦芽糖醇等众多原料在人体消化过程中能够抵抗胃液的消化作用、小肠酶类的水解作用以及大肠微生物的分解，人体消化系统的正常微生物菌群和人体所分泌糖苷酶类对其分子中的糖苷键无分解作用，具有特殊的无热量的生理学性能；

凡能抑制脂肪在人体中的贮存，具有乳化稳定性，不会合成脂肪和刺激胆固醇的形成，抑制体内脂肪过多积聚的天然低热糖醇均可选用；

这类方向的组合适合于减脂减肥减体质量人群；未经证实相关报导提出，我国肥胖症者达3800万人，我国肥胖率2.9％，超重率18.29％，肥胖以40岁以上男性居多，高血脂患者有1亿人，因而，控制高热摄取有益社会；

本发明优选：膳食纤维、麦芽糖醇、低聚异麦芽糖醇、异麦芽糖酮醇、山梨醇、环状糊精等品种；

1.3.2基于强化益生元因子的糖醇组合

强化益生菌，促进人体大肠内双歧杆菌显著增殖，抑制有害菌生长，调整微生态，增强免疫力；

研究指出，我国约有3亿人患有胃肠不适症，其中重症者达40％，本组合中益生元类组份激活与增殖人体的益生菌群，从而促进微生物生态平衡，达到改善公众营养健康的目的；

本发明优选：低聚木糖、低聚果糖、大豆低聚糖、低聚半乳糖、低聚异麦芽糖醇、菊粉、水苏糖、蔗糖低聚糖等品种。

1.3.3基于强化抗龋因子的糖醇组合

单一果源糖属可发酵类糖，易被口腔微生物利用，有潜在的龋齿危害，经过组合可能抑制口腔细菌的糖醇及低聚糖醇，强化了抗龋性能。据统计，我国约10％的儿童患者有龋齿，强化抗龋对保护青少年健康成长至关重要；

本发明优选：木糖醇、赤藓糖醇、D-塔格糖、异麦芽糖酮醇、山梨醇、潘糖、海藻糖、蔗糖低聚糖等品种；

1.3.4基于降低血糖指数、减低血糖负荷因子的糖醇组合

原果糖血糖应答指数高企，通过重组降低血糖指数，减低血糖负荷。多数糖醇在体内很难被消化代谢，血糖不会迅速升高，不刺激胰岛素分泌，部分糖醇如麦芽糖醇、木糖醇等代谢途径独特，在患者缺乏胰岛素时，能透过细胞膜调整代谢，供给细胞以营养和能量，起到葡萄糖加胰岛素的功能；

同时，组合体系经过增甜，摄入糖类质量和数量均已优化，总的血糖负荷大幅度下降，血糖效应明显改善；

本发明优选：低聚异麦芽糖醇、赤藓糖醇、木糖醇、木糖、异麦芽糖酮醇、山梨醇等品种。

1.3.5基于降低过量可致缓泻因子的糖醇组合

组合中的糖醇的不利因素表现在过量摄取会引起肠胃不适或缓泻；廉价糖醇共同的困惑在于渗透压较高，人体耐受性低，特别容易导致青少年、老人等群体的腹泻。

还原低聚异麦芽糖、低聚异麦芽糖醇、麦芽糖醇、甘露糖醇、山梨糖醇等廉价原料的量产，实际上是促成本发明的深层原因。近十年，我国功能性糖醇、低聚糖醇工业的快速成型，提供了降低成本负荷的组合的基础；另一方面，廉价糖醇的缺陷，恰恰可以在组合中消除。在组合糖中，按欧美地区人均130g/d、亚太地区人均40g/d的平均糖消费水平设计组合，廉价糖醇的单次用量和日累加用量都严格控制在安全线以下，从而在成本和安全两个侧面都得到兼顾。

抗缓泻糖醇首选：异麦芽糖酮醇、赤藓糖醇、乳糖醇

优选：、山梨糖醇、还原低聚异麦芽糖、低聚异麦芽糖醇、麦芽糖醇、异麦芽糖醇等品种。

1.4基于增甜与降低甜度成本的组合

强化甜值，一般地说可以同时降低甜度成本与降低过量可致缓泻风险。在严守甜味纯正的组配原则下，本发明设定的增甜优化值为150％～300％蔗糖甜值，或者是用户的要求值。

强力增甜素优选：麦力甜Magnasweet、α-葡萄糖基甜菊糖、甜菊甙等天然制品或三氯蔗糖、阿斯巴甜、纽甜、A-K糖、环己基氨基磺酸钠等公认安全的合成制品。

1.5基于强化天然风味的组合

在现代糖工业中，很难可以顾及产品风味。但是，在本发明系列产品中，明确提出天然风味的强化，并设置相应的天然原果香精提取和原果香精回兑工序流程；

本发明通过原果香精回兑和需要组合的天然香精强化天然风味；

1.6基于强化天然营养性色素的组合

天然营养性水溶性色素，有很多活性功能。研究证实，黄酮类、花青素类、类胡萝卜素类、、叶绿素类及醌类色素，具有多种生物学作用，广义地兼具清除氧自由基、抑制脂质过氧化、增强机体免疫力及抑制癌细胞等方面的功能，降低某些疾病发生的危险，有力支持产品的特殊营养理念。

在本发明中的应用，改进产品感官特性，优化商品属性，颠覆传统甜味剂的色泽概念，使产品色彩斑斓、天然营养，且有强烈的货架冲击力。

本发明优选番茄红素、叶黄素、紫甘薯色素、红花黄、降脂红曲、茶绿素、红曲黄色素、萝卜红、紫草素等品种；

1.7基于工艺需求的辅料组合

在组合糖干燥成型过程中，适度应用工艺需求的辅料麦芽糊精，有助成品冲调性、速溶型，适度降低成本，避免储存期受潮板结。

选用低DE值的麦芽糊精，优选DE值6-12麦芽糊精：

2.工业制备的技术方案

重组果源糖产品为糖浆与糖粉两种形态；重组果源糖的工业制备为组份重组和成品制成两个关键工艺工段；

糖浆制作是传统的公知技术，不予讨论；

重组果源糖生产流程为：

A.果源糖→配料→在线预混溶→各组份真空混合→巴氏灭菌→糖浆连续无菌自动灌装→糖浆成品；

B.果源糖→配料→在线预混溶→各组份真空混合→灭菌→连续真空低温制粉→连续真空无菌造粒→无菌包装→糖粉成品；

C.特色品种无法依靠上游工业提供果源糖原料的，需要增加移动式果糖加工流程；

D.风味品种需要增加天然原果香精提取生产和回兑流程；

重组果源粉体生产流程简单，但因其组份复杂，粘度高，原料易受潮，含有大量热敏物质，难制粉，难造粒，制成品易再变型、氧化质变、重复受潮，生产环境要求苛刻，HACCP风险点密布，GMP必需复盖全程。工业制备方案须充分兼顾各个加工要素的平衡，确保品质合格率及一致率。

重组果源糖的工业制备另一特点在于产业规模大，一般初始设计规模建议在年产万吨，才能达到能耗、能源、物流等工业要素的组合优化。

具体实施方法

以下结合具体实施例对本发明作进一步说明。本发明的保护范围不仅局限于以下实施例中，而是完整体现在重组产品体系的技术方案与工业制备的技术方案中。

实施例1

体系生物弱碱化果糖基料预制备

果源糖固形物中果糖、葡萄糖、蔗糖、麦芽糖的代谢途径原则相似，长期摄取逐渐积累而致人体形成弱酸性体质。本发明通过天然阳离子碱性多糖对果源糖体系进行生物弱碱化处理，有效改善体系品质。现代营养学卫生学认为，保持人体内环境的弱碱性有助抵抗疾病，保持健康长寿。专家指出，阳离子活性基团有利于人体内极为复杂的各种生化作用，被誉为人体所必须的第六生命要素，具有三调(免疫调节、调节pH值、调节荷尔蒙)、三降(降血脂、降血糖、降血压)、三排(排胆固醇、排重金属离子、排毒素)、三抑(抑制癌细胞、抑制癌细胞转移、抑制癌毒素)的功能。人体的生理PH值每下降0.1时，体内的胰岛素利用率就会下降30％，导致血液中葡萄糖的利用率下降，形成血糖浓度升高；阳离子天然聚合物有良好的生物相容性，兼备增强免疫力，清除人体内有害致病因子，全面调节改善生理机能，其低分子量水解糖被认为是可溶性膳食纤维，还是肠道益生菌(如双歧杆菌)的活化因子，具有甜味和热量低的特点，是组合糖的优化组合物；

备料：脱色脱酸浓缩原果清汁    BRIX65            950Kg

羧甲基壳聚糖或壳寡糖                    1kg

去离子水                                49Kg

制备：1.称取羧甲基壳聚糖或壳寡糖；

2.溶入去离子水，搅拌，静置；

3.混合物蒸汽加热至50℃，溶解；

4.添加到脱色脱酸浓缩原果清汁中，真空脱气，均质；

5.组合物5℃储存，备用：

实施例2

备料：富硒草莓、SOD猕猴桃复合清汁    BRIX70.15    5％-90％

N-乙酰-D-氨基葡萄糖                               0.1％-10％

低聚异麦芽糖                                      1％-45％

超高麦芽糖                                        1％-30％

低聚木糖                                          1％-15％

低聚果糖                                          1％-30％

异麦芽酮糖醇                                      1％-30％

麦芽糖醇                                          1％-40％

海藻糖                                            1％-20％

(以上组份按70％固形物计投料)

红曲红素                                          适量

麦力甜                                            适量

去离子水                                          按需要量

(所有组份合计100％)

工艺流程：果源糖加工→天然原果香精提取→果源糖→配料在线预混溶→各组份真空混合→果源糖原果香精回兑→巴氏灭菌→糖浆连续无菌自动灌装→糖浆成品；

制备：

1.鲜果浓缩清汁移动加工：富硒草莓、SOD猕猴桃鲜果→检选→输送清洗→榨汁过滤→压榨后果汁→原汁平衡→灭酶→果胶酶解酶化→灭酶→清汁平衡→巴氏灭菌→UHT罐存→分离→超滤→树脂吸附→蒸发→富硒草莓、SOD猕猴桃复合浓缩清汁→添加N-乙酰-D-氨基葡萄糖→罐存→无菌灌装→运回工厂→入库备用；

2.天然原果香精提取：压榨后果汁→提香加热分离器→香精气体→香气洗涤分离→纯香精气体→热交换→香精→冷凝→入库备用；

3.富硒草莓、SOD猕猴桃复合浓缩清汁→配料→在线预混溶→各组份均质→真空混合→果源糖原果香精回兑→巴氏灭菌→糖浆连续无菌自动灌装→糖浆成品；

4.成品储存，仓储洁净度级别30万级，恒温25℃或常温。

实施例3

备料：脱色脱酸原果清汁    BRIX70.15         5％-90％

羧甲基葡聚糖              取代度0.5-0.75    0.5％-1.5％

高果糖浆                                    1％-40％

低聚果糖                                    1％-35％

麦芽糖醇                                    1％-30％

赤藓糖醇                                    1％-35％

紫草黄素                                    适量

α-葡萄糖基甜菊糖                           适量

麦芽糊精                                    1％-50％

去离子水                                    按需要量

合计：                   100％(所有组份按固形物折算)

工艺流程：配料在线预混溶→各组份真空均质混合→灭菌→连续真空低温制粉→真空无菌造粒→低温无菌包装→成品；

制备：

1.果糖制备：羧甲基葡聚糖以去离子水50℃溶化，均质，过滤，与脱色脱酸苹果清汁真空脱气均质混溶备用：

2.紫草黄素、α-葡萄糖基甜菊糖以去离子水50℃溶化，过滤备用；

3.麦芽糊精以去离子水常温溶化，过滤备用；

4.所有物料，包括备用物料，真空脱气均质混溶备用；

5.成品生产有常压高温喷雾干燥、真空冻干制粒、连续低温喷雾真空冻干、常温常压真空干燥等可选工艺。工业制备优选真空低温自动连续干燥，在工业规模生产中具备安全、能耗低、产量大、品质一致性好、自动化程度高、HACCP风险节点少、产能稳定等优势。物料以定量泵恒速进料，多层履带(二层到十层)连续干燥工艺，干燥过程中无不纯物混入，符合GMP要求。工艺条件适宜热敏性物料，干燥过程物料温度60-80℃左右，不发生美拉德反应，真空低温自动连续运转干燥，在真空状态下在干燥机内完成粉碎制颗粒，干燥后终物料含水≤3％，成多孔松脆颗粒，溶解性好。

以下为连续真空低温制粉主机生产参数：

进料速度L/h                             135-270

进料温度℃                                 ≤70

干燥过程物料温度℃                        60-80

进料含水率％                              20-40

履带速度m/秒                               0.84

干燥成品含水率％                            ≤4

水蒸发量kg/h                             70-100

设计真空度                             ≤1000pa

工作动态真空度            优选-0.096～-0.099MPa

主机功率kw                            10.5-12.5

热源            蒸汽(加热蒸汽压力0.3Mpa-0.6Mpa)

总电源进线                          AC380V 50HZ

压缩空气              0.1-0.3M3/min，0.6-0.8Mpa

CIP                          干燥机内腔自动清洗

清洗系统工作压力Mpa                  0.5-1.0Mpa

6.糖粉在空调无菌去湿车间投料，包衣，制成成品，自动包装。车间洁净度级别1万级，局部100级，相对湿度50％，车间恒温20±1℃；

7.成品储存；仓储洁净度级别30万级；恒温25℃或常温。

Claims (10)

1.一种重组果源糖，其特征是以纯天然鲜果果源糖为基料，组合功能性活性多糖、功能性营养糖醇、强力增甜素、天然香精、天然营养性色素、工艺辅料等要素构成，组合物为浆体与粉体两种产品形态；不同组合中，各要素组份以质量计百分比之和等于100％。

2.根据权利要求1所述重组果源糖，其特征在于：所述纯天然鲜果果源涵盖所有品种的天然鲜果。

3.根据权利要求1所述重组果源糖，其特征在于：所述活性多糖为多学科基础研究公认安全、有效、适口的水溶性活性多糖。

4.根据权利要求1所述重组果源糖，其特征在于：所述营养性糖醇(含糖、糖醇、低聚糖等)具有调节热量摄取、强化益生元、强化抗龋、减低血糖负荷、阻抗缓泻等功能，凡是具备所述功能的糖醇品种均在优选之列。

5.根据权利要求1所述重组果源糖，其特征在于：所述强力增甜素为天然制品或公认安全的合成制品。

6.根据权利要求1所述重组果源糖，其特征在于：所述天然香精为回兑的原果香精或需要组合的香精。

7.根据权利要求1所述重组果源糖，其特征在于：所述天然营养性色素为黄酮类、花青素类、类胡萝卜素类、、叶绿素类及醌类色素。

8.根据权利要求1所述重组果源糖，其特征在于：所述工艺辅料为低DE值的麦芽糊精。

9.一种如权利要求1所述重组果源糖的工业制备方法，其特征在于：所述的工业制备方法为组份重组和成品制成两个关键工艺工段。

10.根据权利要求9所述重组果源糖的工业制备方法，其特征在于：所述的粉体制备优选真空低温自动连续干燥设备与工艺。