CN103409484B - 一种超高麦芽糖浆的制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种麦芽糖含量在98%以上的超高麦芽糖浆的制备方法。该制备方法主要包括如下步骤：麦芽糖浆的制备、色谱分离、酵母发酵脱除葡萄糖、陶瓷膜分离酵母细胞即得干物质中麦芽糖质量含量为98%以上的超高麦芽糖浆。本发明采用常规的色谱分离树脂，免去了树脂预处理、转型等步骤，高效快捷；采用酵母快速发酵去除葡萄糖，副产物少，反应条件温和，操作方便；得到的产品麦芽糖含量98%以上，同时去除了麦芽三糖、麦芽四糖及四糖以上的葡聚糖和葡萄糖等杂糖。

Description

一种超高麦芽糖浆的制备方法

技术领域

本发明属于生物化工技术领域，具体涉及一种超高麦芽糖浆的制备方法。

背景技术

麦芽糖浆是利用精制淀粉为原料，用酶制剂液化、糖化后，经精制、浓缩而成的一种淀粉糖浆，其成分主要为麦芽糖(即麦芽二糖，其含量≥50%)、葡萄糖、麦芽三糖、麦芽四糖及四糖以上的葡聚糖等。麦芽糖含量（麦芽糖占总干物质量的百分比）在80%以上的麦芽糖浆被称为超高麦芽糖浆。近几年来，随着色谱分离技术的普及，大规模生产中麦芽糖浆中麦芽糖的含量已经达到87%-90%，实验室技术麦芽糖的含量可以达到94%-95%。超高麦芽糖浆，在食品、医学上用途越来越多。特别是含量98%以上的超高麦芽糖浆，可以用来生产海藻糖。海藻糖对生物体有神奇的保护作用，在高温、高寒、高渗透压及干燥失水等恶劣环境条件下在细胞表面能形成特定的保护膜，有效的保护蛋白质分子不变性失活。在医药上成功应用海藻糖替代血浆蛋白作为血液制品、疫苗、淋巴细胞等生物活性的稳定剂。另外海藻糖在化工、化妆品也有广泛的用途。

中国专利CN200810141444.1公开了一种麦芽糖的制备方法，在麦芽糖制备的过程中采用一种经过改进的钙型色谱分离柱进行色谱分离，能够得到纯度95%以上的样品。其使用的钙型色谱分离柱的制备方法是：将阳离子钙型吸附树脂用3.5%-4.2%的氢氧化钠和4.6%-5.2%的盐酸溶液预处理，然后用9.3%-10.2%的氯化钙溶液转型。该发明专利解决了结晶麦芽糖中混有糊精的问题，但是得到的麦芽糖浆中麦芽糖含量偏低，如需制备更高含量的麦芽糖浆还需要结晶、重结晶等工艺步骤。

王娇等在《高纯度结晶麦芽糖制备技术的研究》一文中提到，采用色谱分离法去除麦芽糖浆中的葡萄糖，麦芽糖的含量达到94.51%，但其中的麦芽三糖、麦芽四糖不能彻底去除。麦芽三糖、麦芽四糖和葡萄糖是影响麦芽糖浆中麦芽糖含量的主要杂质成分。

色谱分离法制备超高麦芽糖浆存在的问题是：经过色谱分离得到的麦芽糖浆，含有麦芽三糖和麦芽四糖或四糖以上的葡聚糖较多，或者含有葡萄糖较多，很难得到同时去除麦芽三糖、麦芽四糖和葡萄糖的且麦芽糖含量在98%以上的超高麦芽糖浆。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供了一种麦芽糖含量在98%以上的超高麦芽糖浆的制备方法。

本发明所述制备方法主要包括如下步骤：

第一步，麦芽糖浆的制备：将淀粉经过液化、糖化、脱色、离子交换、浓缩工序，制备出质量浓度为40-45%的麦芽糖浆，麦芽糖浆干物质中麦芽糖的质量含量为80-85%；

第二步，色谱分离：将第一步得到的麦芽糖浆，经过色谱分离分为两种组分：组分Ⅰ主要含有麦芽糖和葡萄糖两种成分；组分Ⅱ主要含有麦芽糖、麦芽三糖、麦芽四糖及四糖以上的成分；经分离后，收集的组分Ⅰ质量浓度为18-25%，组分Ⅰ干物质中麦芽糖的质量含量为80-85%，葡萄糖的质量含量为15-20%；组分Ⅱ质量浓度为15-20%；组分Ⅰ进行酵母发酵脱除葡萄糖，组分Ⅱ返回色谱分离工序；

第三步，酵母发酵脱除葡萄糖：将第二步得到的组分Ⅰ，加入酵母发酵，利用酵母发酵葡萄糖和麦芽糖快慢产生的时间差，控制发酵时间，使葡萄糖转化为二氧化碳和水，麦芽糖不被消耗或者少量消耗，得到麦芽糖质量含量为98%以上的麦芽糖浆；

第四步，陶瓷膜分离酵母细胞：将发酵液用孔径为50-200nm的陶瓷膜过滤，去除发酵液中的酵母菌体和微量的颗粒性杂质；陶瓷膜操作的压力为1.0-3.5MPa，操作的温度为40-80℃，浓缩倍数为10-20倍，透析水量以体积百分比占进料体积的10-40%；经过陶瓷膜分离后得到质量浓度为13-18%的超高麦芽糖浆，其中干物质中麦芽糖质量含量为98%以上。

本发明所述第二步色谱分离的方法为：在模拟移动床中装满色谱分离树脂，控制进料浓度40-45%，流速为1.0-2.5L/小时，进洗脱剂的流速为1.0-3.0L/小时，循环流速为4.0-9.0L/小时，分离温度为50-80℃。洗脱剂为去离子水。

优选的，所述色谱分离树脂为钠型树脂或者钙型树脂。

本发明第三步所述酵母为面包酵母。

在氧气充足的条件下，将葡萄糖转化为二氧化碳和水。麦芽糖和葡萄糖同时存在时，葡萄糖优先利用，麦芽糖经过麦芽糖转化酶转化成葡萄糖之后才能被利用，在相同时间内能够将99%以上的葡萄糖转化为二氧化碳和水，而仅能消耗1%以下的麦芽糖，通过控制发酵时间可以达到去除麦芽糖浆中的葡萄糖，提高麦芽糖的含量的目的。

优选的，所述酵母使用的方式为活性干酵母或固定化酵母。

本发明第三步所述发酵方法为：将组分Ⅰ根据酵母耐渗程度进行稀释或不稀释，调节pH4.0-5.5，将活性干酵母按照组分Ⅰ中干物质量的1-2%添加入组分Ⅰ中，或者将组分Ⅰ加入到带有固定化酵母的反应器中，在30-35℃下进行富氧发酵，发酵时间1.0-3.0小时，在线监测发酵液中葡萄糖的质量浓度，葡萄糖质量浓度降低至0.2%以下时结束发酵。

本发明采用常规的色谱分离树脂，免去了树脂预处理、转型等步骤，高效快捷；采用酵母快速发酵去除葡萄糖，副产物少，反应条件温和，操作方便；得到的产品麦芽糖含量98%以上，同时去除了麦芽三糖、麦芽四糖及四糖以上的葡聚糖和葡萄糖等杂糖。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能解释为对本发明的限制。

实施例1

将淀粉经过液化、糖化、脱色、离子交换、浓缩工序，制备出质量浓度为40%的麦芽糖浆，其干物质中麦芽糖的质量含量为80.9126%，葡萄糖质量含量为11.5463%，麦芽三糖质量含量为2.5242%，麦芽四糖质量含量为3.9910%。

在模拟移动床中装满钠型色谱分离树脂，树脂总量为10L，控制进料浓度40%，流速为2.5L/小时，进洗脱剂的流速为3.0L/小时，循环流速为9.0L/小时，组分Ⅰ出口流速为1.0L/小时，组分Ⅱ出口流速为1.6L/小时，分离温度为60℃。待系统稳定后，将质量浓度40%的麦芽糖浆打入模拟移动床进行分离，收集的组分Ⅰ即麦芽糖和葡萄糖组分，质量浓度为18%，其干物质中麦芽糖的质量含量为82.2692%，葡萄糖的质量含量为16.3516%。组分Ⅱ即麦芽三糖、麦芽四糖及四糖以上的组分，质量浓度为15%，其干物质中麦芽糖的含量为78.7448%，麦芽三糖以上的杂糖质量含量为18.2552%。

将组分Ⅰ加入酵母发酵反应器中，调节pH4.0-4.5，按照糖液中干物质量的1.5%加入活性干酵母，通过调整搅拌转速和通气量，控制溶氧量在40%以上，进行富氧发酵，发酵温度为34℃，发酵时间为2.0小时，检测到的葡萄糖质量浓度为0.05%时停止发酵。

将发酵液用孔径为50nm的陶瓷膜过滤，去除发酵液中的酵母菌体和微量的颗粒性杂质。陶瓷膜操作的压力为2.0MPa，操作的温度为50℃，浓缩倍数为18倍，透析水量以体积百分比占进料体积的30%。经过陶瓷膜分离后得到质量浓度为16%的超高麦芽糖浆，其干物质中麦芽糖的质量含量为99.0256%。

实施例2

将淀粉经过液化、糖化、脱色、离子交换、浓缩工序，制备出质量浓度为45%的麦芽糖浆，其干物质中麦芽糖的质量含量为84.9910%，葡萄糖的质量含量为10.5214%，麦芽三糖的质量含量为1.0131%，麦芽四糖的质量含量为2.4652%。

在模拟移动床中装满钠型色谱分离树脂，树脂总量为10L，控制进料浓度45%，流速为1.0L/小时，进洗脱剂的流速为1.5L/小时，循环流速为4.0L/小时，组分Ⅰ出口流速为0.8L/小时，组分Ⅱ出口流速为1.2L/小时，分离温度为60℃。待系统稳定后，将质量浓度为45%的麦芽糖浆打入模拟移动床进行分离，收集的组分Ⅰ即麦芽糖和葡萄糖组分，质量浓度为25%，其干物质中麦芽糖的质量含量为83.1547%，葡萄糖的质量含量为15.8156%。组分Ⅱ即麦芽三糖、麦芽四糖及四糖以上的组分，质量浓度为20%，其干物质中麦芽糖的质量含量为80.3654%，麦芽三糖以上的杂糖质量含量为16.3726%。

将组分Ⅰ，调节pH4.0-4.5，加入到带有固定化酵母的发酵反应器中，通过通入富氧空气，控制溶氧量在40%以上，进行富氧发酵，发酵温度为34℃，发酵时间为2.5小时，检测到的葡萄糖的质量浓度为0.018%时停止发酵。

将发酵液用孔径为200nm的陶瓷膜过滤，去除发酵液中的酵母菌体和微量的颗粒性杂质。陶瓷膜操作的压力为3.0MPa，操作的温度为50℃，浓缩倍数为15倍，透析水量以体积百分比占进料体积的35%。经过陶瓷膜分离后得到质量浓度为17%的麦芽糖浆，其干物质中麦芽糖质量含量为99.3835%。

实施例3

将淀粉经过液化、糖化、脱色、离子交换、浓缩工序，制备出质量浓度为43%的麦芽糖浆，其干物质中麦芽糖的质量含量为82.2766%，葡萄糖的质量含量为11.0808%，麦芽三糖的质量含量为1.5673%，麦芽四糖的质量含量为3.5144%。

在模拟移动床中装满钠型色谱分离树脂，树脂总量为10L，控制进料浓度43%，流速为1.8L/小时，进洗脱剂的流速为2.0L/小时，循环流速为6.0L/小时，组分Ⅰ出口流速为0.9L/小时，组分Ⅱ出口流速为1.4L/小时，分离温度为70℃。待系统稳定后，将质量浓度为42%的麦芽糖浆打入模拟移动床进行分离，收集的组分Ⅰ即麦芽糖和葡萄糖组分，质量浓度为20%，其干物质中麦芽糖的质量含量为82.6611%，葡萄糖的质量含量为16.0123%。组分Ⅱ即麦芽三糖、麦芽四糖及四糖以上的组分，质量浓度为17%，其干物质中麦芽糖的质量含量为79.5676%，麦芽三糖以上的杂糖质量含量为17.0189%。

将组分Ⅰ，调节pH4.0-4.5，加入到带有固定化酵母的发酵反应器中，通过通入富氧空气，控制溶氧量在40%以上，进行富氧发酵，发酵温度为32℃，发酵时间为2.5小时，检测到的葡萄糖的质量浓度为0.03%时停止发酵。

将发酵液用孔径为150nm的陶瓷膜过滤，去除发酵液中的酵母菌体和微量的颗粒性杂质。陶瓷膜操作的压力为2.5MPa，操作的温度为70℃，浓缩倍数为17倍，透析水量以体积百分比占进料体积的33%。经过陶瓷膜分离后得到质量浓度为15%的麦芽糖浆，其干物质中麦芽糖质量含量为99.2122%。

Claims (6)

1.一种超高麦芽糖浆的制备方法，其特征在于，所述制备方法主要包括如下步骤：

第一步，麦芽糖浆的制备：将淀粉经过液化、糖化、脱色、离子交换、浓缩工序，制备出质量浓度为40-45%的麦芽糖浆，麦芽糖浆干物质中麦芽糖的质量含量为80-85%；

第二步，色谱分离：将第一步得到的麦芽糖浆，经过色谱分离分为两种组分：组分Ⅰ主要含有麦芽糖和葡萄糖两种成分；组分Ⅱ主要含有麦芽糖、麦芽三糖、麦芽四糖及四糖以上的成分；经分离后，收集的组分Ⅰ质量浓度为18-25%，组分Ⅰ干物质中麦芽糖的质量含量为80-85%，葡萄糖的质量含量为15-20%；组分Ⅱ质量浓度为15-20%；组分Ⅰ进行酵母发酵脱除葡萄糖，组分Ⅱ返回色谱分离工序；

第三步，酵母发酵脱除葡萄糖：将第二步得到的组分Ⅰ，加入酵母发酵，利用酵母发酵葡萄糖和麦芽糖快慢产生的时间差，控制发酵时间，使葡萄糖转化为二氧化碳和水，麦芽糖不被消耗或者少量消耗，得到麦芽糖质量含量为98%以上的麦芽糖浆；

第四步，陶瓷膜分离酵母细胞：将发酵液用孔径为50-200nm的陶瓷膜过滤，去除发酵液中的酵母菌体和微量的颗粒性杂质；陶瓷膜操作的压力为1.0-3.5MPa，操作的温度为40-80℃，浓缩倍数为10-20倍，透析水量以体积百分比占进料体积的10-40%；经过陶瓷膜分离后得到质量浓度为13-18%的超高麦芽糖浆，其中干物质中麦芽糖质量含量为98%以上。

2.如权利要求1所述制备方法，其特征在于，第二步所述色谱分离的方法为：在模拟移动床中装满色谱分离树脂，控制进料浓度40-45%，流速为1.0-2.5L/小时，进洗脱剂的流速为1.0-3.0L/小时，循环流速为4.0-9.0L/小时，分离温度为50-80℃，洗脱剂为去离子水。

3.如权利要求2所述制备方法，其特征在于，所述色谱分离树脂为钠型树脂或者钙型树脂。

4.如权利要求1所述制备方法，其特征在于，第三步所述酵母为面包酵母。

5.如权利要求4所述制备方法，其特征在于，所述酵母使用的方式为活性干酵母或固定化酵母。

6.如权利要求1至5任一项所述制备方法，其特征在于，第三步所述发酵方法为：将组分Ⅰ根据酵母耐渗程度进行稀释或不稀释，调节pH4.0-5.5，将活性干酵母按照组分Ⅰ中干物质量的1-2%添加入组分Ⅰ中，或者将组分Ⅰ加入到带有固定化酵母的反应器中，在30-35℃下进行富氧发酵，发酵时间1.0-3.0小时，在线监测发酵液中葡萄糖的质量浓度，葡萄糖质量浓度降低至0.2%以下时结束发酵。