CN103952452B

CN103952452B - 一种环保型高纯度低聚异麦芽糖的制备方法

Info

Publication number: CN103952452B
Application number: CN201410188355.8A
Authority: CN
Inventors: 刘宗利; 杨远志; 王乃强; 刘峰; 高义国; 李克文; 杨凯琦
Original assignee: Baolingbao Biology Co Ltd
Current assignee: Baolingbao Biology Co Ltd
Priority date: 2014-05-06
Filing date: 2014-05-06
Publication date: 2017-06-09
Anticipated expiration: 2034-05-06
Also published as: CN103952452A

Abstract

本发明涉及一种环保型高纯度低聚异麦芽糖的制备方法，步骤如下：(1)将淀粉加入去离子水混合，调浆制得浆液；(2)将浆液经α‑高温淀粉酶液化后，制得液化液；(3)液化液经糖化，制得粗糖液；(4)将粗糖液经吸附后，过滤，制得糖液；(5)将糖液通过离子交换系统进行离交，制得精制糖液；(6)将精制糖液浓缩，制得浓缩液，然后经分子排阻色谱分离系统，制得低聚异麦芽糖液体和低聚异麦芽糖分离母液；(7)将低聚异麦芽糖液体经浓缩、干燥，即得。本发明成功将低聚异麦芽糖和葡萄糖进行了分离，同时去除了大分子蛋白质等杂质分子，不仅简化了现有生产工艺，而且充分利用了原料，获得了高纯度葡萄糖溶液，经济效益明显。

Description

一种环保型高纯度低聚异麦芽糖的制备方法

技术领域

本发明涉及一种环保型高纯度低聚异麦芽糖的制备方法，属于功能糖制备技术领域。

背景技术

目前低聚异麦芽糖多以玉米淀粉为原料，利用生物酶技术进行酶解产生低聚异麦芽糖等，然后采用酵母发酵法将葡萄糖分解为二氧化碳和乙醇排走，从而降低产品中的葡萄糖含量，产品中三糖(异麦芽糖+潘糖+异麦芽三糖)含量最高仅达到45-50％，低聚异麦芽糖总量在90-92％之间。运用此法生产低聚异麦芽糖，酶解后产生的葡萄糖为不需要的成分，须通过酵母分解排掉，在能源及上造成浪费；同时生产出来的低聚异麦芽糖产品发酵味道较浓，产品稍有微黄色，且在发酵过程中，产生的乙醇和二氧化碳给大气造成污染，虽然在实际生产过程中采用了乙醇回收方式，但是并不能完全进行收集。

现有关低聚异麦芽糖的专利申请大致分为二类，一类是直接以低聚异麦芽糖和其他食品原料复配制作保健食品或功能性食品，如中国专利文献CN101744334A(申请号200810306056.4)、中国专利文献CN101564160A(申请号200910009459.7)和中国专利文献CN103070332A(申请号201210289677.2)等；第二类集中在低聚异麦芽糖的生产、制备上，(1)改进生产工艺方面：如中国专利文献CN1721545A(申请号200410025748.3)将糖化和转苷分开进行，避免了普鲁兰酶水解α-1.6糖苷键造成的低聚异麦芽糖含量的降低；(2)提高原料的多样化方面：如中国专利文献CN102626177A(申请号201210062892.9)提供了一种新鲜木薯为原料生产低聚异麦芽糖和高蛋白饲料添加剂的方法，中国专利文献CN103555789A(申请号201310473119.6)用芭蕉芋淀粉同时制备出低聚异麦芽糖和磷酸寡糖，提高了芭蕉芋的经济效益，；(3)生产方法方面：利用糖化酶的拟合作用生产低聚异麦芽糖，如中国专利文献CN102373257A(申请号201110307159.4)等，利用固定化技术生产低聚异麦芽糖，如中国专利文献CN101696405A(申请号200910114522.3)等。

以上文献多侧重于低聚异麦芽糖产量的提升，但是对在低聚异麦芽糖生产过程中如何避免资源的浪费和环境污染却鲜有研究。

发明内容

本发明针对现有技术的不足，提供一种环保型高纯度低聚异麦芽糖的制备方法。

本发明的技术方案是：

一种环保型高纯度低聚异麦芽糖的制备方法，其特征在于，步骤如下：

(1)将淀粉加入去离子水混合成淀粉乳，调浆制得浆液；

(2)将步骤(1)制得的浆液经α-高温淀粉酶液化后，制得液化液；

(3)向步骤(2)制得的液化液中加入转移葡萄糖苷酶和真菌淀粉酶进行糖化，经灭酶活，制得DE≥45％的粗糖液；

(4)将步骤(3)制得的粗糖液经活性炭吸附后，过滤，制得糖液；该步骤可以去除蛋白等大分子有机物及可见异物。

(5)将步骤(4)制得的糖液通过离子交换系统进行离交，进料温度40～50℃，流速12～15m³/h，运行时间90～120min，离子交换柱中填充强酸弱碱型树脂，制得精制糖液；

(6)将步骤(5)制得的精制糖液浓缩至原体积58～60％，制得浓缩液，然后经分子排阻色谱分离系统，控制料液和水的温度65～70℃、电导率≤40μs/cm，在色谱运行压力2.0～2.5MPa、水料比2.5～3.0:1的条件下，每小时进料2～3m³，制得低聚异麦芽糖液体和低聚异麦芽糖分离母液；

(7)将步骤(6)制得的低聚异麦芽糖液体经浓缩、干燥，制得环保型高纯度低聚异麦芽糖。

根据本发明优选的，所述步骤(1)中的淀粉为玉米淀粉或小麦淀粉。

根据本发明优选的，所述步骤(1)中的调浆为调淀粉乳浓度为16～19°Bé、pH5.5～6.0。

根据本发明优选的，所述步骤(2)中的液化，步骤如下：

按每吨淀粉添加0.23～0.35Lα-高温淀粉酶的比例向温度降至30～40℃的浆液中加入α-高温淀粉酶，在105～109℃的温度下进行一次喷射，制得温度为93～97℃的液化液；

根据本发明优选的，所述步骤(3)中的糖化，步骤如下：

按每吨淀粉加入0.55～0.7L转移葡萄糖苷酶和0.4～0.6L真菌淀粉酶的比例向液化液中加入转移葡萄糖苷酶和真菌酶，在温度58～62℃、pH5.5～6.0的条件下，保温48h以上。

根据本发明优选的，所述步骤(3)中的灭酶活为升温至70～85℃，保温12～16min。

根据本发明优选的，所述步骤(4)中的活性炭吸附为按每吨淀粉加入3～8kg的比例向粗糖液中加入活性炭，吸附30～60min。

所述步骤(5)中的精制糖液的电导≤50μs/cm；在440nm可见光照射1cm的条件下的透光率≥95％。离交步骤可以去除糖化液中的无机盐离子，使料液清澈透明，无异味。

根据本发明优选的，所述步骤(6)中的浓缩液中异麦芽糖+潘糖+异麦芽三糖的总质量含量≥38％。

根据本发明优选的，所述步骤(6)制得的低聚异麦芽糖液体中异麦芽糖+潘糖+异麦芽三糖的总质量占干物质的含量≥70％、低聚异麦芽糖总质量占干物质的含量≥95％；此步分离后的低聚异麦芽糖分离母液可用于制造结晶葡萄糖粉或生产果葡糖浆。

根据本发明优选的，所述步骤(7)中的浓缩为加热蒸发浓缩，浓缩至低聚异麦芽糖的质量浓度为50％～70％，pH至4.2～5.8。

根据本发明优选的，所述步骤(7)中的干燥为经喷雾干燥塔或真空干燥装置进行干燥。

本发明所述的α-高温淀粉酶的加入目的是水解淀粉、糖原及其降解物内部的α-1.4葡萄糖苷健，使得胶状淀粉溶液的粘度迅速下降，产生可溶性糊精和寡聚糖及少量葡糖糖和麦芽糖，因此，本领域技术人员可以根据其加入目的选用普通市售的α-高温淀粉酶，如杰能科(中国)生物工程有限公司产α-高温淀粉酶；

本发明所述的转移葡萄糖苷酶作用是将糖液中已游离出的葡萄糖转移至另一个葡萄糖或麦芽糖分子的α-1，6位上，生成异麦芽糖或潘糖等具有分支结构的低聚糖类，因此，本领域技术人员可以根据其加入目的选用普通市售的转移葡萄糖苷酶，如日本天野制药株式会社产转移葡萄糖苷酶；

本发明所述的真菌淀粉酶作用是迅速水解胶凝淀粉、直链淀粉和支链淀粉水溶液内部的α-1，4葡萄糖苷键，产生麦芽糖和葡萄糖，因此，本领域技术人员可以根据其加入目的选用普通市售的真菌淀粉酶，如日本天野制药株式会社产的真菌淀粉酶。

有益效果

1、本发明所述的制备方法，首次将分子排阻色谱分离应用于低聚异麦芽糖与葡萄糖的分离过程中，成功将低聚异麦芽糖和葡萄糖进行了分离，同时去除了大分子蛋白质等杂质分子，不仅简化了现有低聚异麦芽糖的生产工艺，而且充分利用了原料，获得了高附加值的副产物高纯度葡萄糖溶液，避免了资源的浪费，经济效益明显；

2、本发明所述高纯度低聚异麦芽糖的制备方法较现有利用微生物消耗副产物葡萄糖的方法，可以极大减少二氧化碳的排放量，并且解决了发酵产物乙醇与低聚异麦芽糖不易分离导致产物纯度不高的问题；经检测，传统发酵法生产低聚异麦芽糖，每生产1吨低聚异麦芽糖，分解葡萄糖产生的二氧化碳为0.18吨，产生的乙醇为0.19吨，乙醇回收过程中仍有0.10吨乙醇排向大气中；同时，传统发酵法生产使后工序离交处理中酸、碱及水的使用量较大，本发明所述的制备方法与传统发酵法相比较，每吨产品即可减少酸使用量10kg、碱使用量15kg、水使用量2m³；

3、本发明所述制备方法获得的低聚异麦芽糖产品中，三糖(异麦芽糖+潘糖+异麦芽三糖)含量可高达80％以上，低聚异麦芽糖总含量达到95％以上，而传统发酵法生产的低聚异麦芽糖，由于葡萄糖消耗不完全、乙醇分离不彻底等原因，三糖(异麦芽糖+潘糖+异麦芽三糖)含量最高仅达到45-50％，低聚异麦芽糖总量在90-92％之间，无法获得高纯度的低聚异麦芽糖产品；

4、由于本发明所述制备方法在生产过程中不产生乙醇，因此，不会有传统发酵法生产获得的产品所带有的异味，避免了产品因发酵产生异味对产品的气味和口感造成的影响。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明的技术方案做进一步阐述，但本发明所保护范围不限于此。

酶制剂来源

α-高温淀粉酶诺维信(中国)生物工程有限公司有售；

转移葡萄糖苷酶日本天野制药株式会社有售；

真菌淀粉酶日本天野制药株式会社有售；

分离设备

离子交换系统购自山东淄博金洋水处理设备有限公司，型号1500。

分子排阻色谱分离系统购自上海兆光生物工程设计研究院，型号ZGSP2750-20-6072。

实施例1

(1)将玉米淀粉加入去离子水混合成淀粉乳，调淀粉乳浓度为16°Bé、pH5.5，调浆制得浆液；

(2)按每吨淀粉添加0.35Lα-高温淀粉酶的比例向温度降至33℃的浆液中加入α-高温淀粉酶，在109℃的温度下进行一次喷射，制得温度为95℃的液化液；

(3)向步骤(2)制得的液化液中按每吨淀粉加入0.7L转移葡萄糖苷酶和0.6L真菌淀粉酶的比例向液化液中加入转移葡萄糖苷酶和真菌酶，在温度62℃、pH6.0的条件下，保温48h，升温至85℃，保温15min，制得DE≥45％的粗糖液；

(4)将步骤(3)制得的粗糖液按每吨淀粉加入8kg活性炭的比例向粗糖液中加入活性炭，吸附60min，过滤，制得糖液；该步骤可以去除蛋白等大分子有机物及可见异物。

(5)将步骤(4)制得的糖液通过离子交换系统进行离交，进料温度40～46℃，流速13m³/h，运行时间100min，离子交换柱中填充强酸弱碱型树脂，制得精制糖液；

所述精制糖液的电导≤50μs/cm；在440nm可见光照射1cm的条件下的透光率≥95％。离交步骤可以去除糖化液中的无机盐离子，使料液清澈透明，无异味。

(6)将步骤(5)制得的精制糖液浓缩至原体积58～60％，制得异麦芽糖+潘糖+异麦芽三糖的总质量含量≥38％的浓缩液，然后经分子排阻色谱分离系统，温度66℃，制得异麦芽糖+潘糖+异麦芽三糖的总质量占干物质的含量≥70％、低聚异麦芽糖总质量占干物质的含量≥95％的低聚异麦芽糖液体和低聚异麦芽糖分离母液；

(7)将步骤(6)制得的低聚异麦芽糖液体经加热蒸发浓缩，浓缩至低聚异麦芽糖的质量浓度为60％，pH至4.2，再经喷雾干燥塔干燥，制得环保型高纯度低聚异麦芽糖。

经检测，干燥产品中麦芽糖+潘糖+异麦芽三糖的总质量含量：72.54％，低聚异麦芽糖总质量含量：95.63％，杂蛋白含量0.49％，步骤(6)中制得的低聚异麦芽糖分离母液中葡萄糖的质量占干物质含量的95.49％。

实施例2

(1)将玉米淀粉加入去离子水混合成淀粉乳，调淀粉乳浓度为19°Bé、pH6.0，调浆制得浆液；

(2)按每吨淀粉添加0.23Lα-高温淀粉酶的比例向温度降至35℃的浆液中加入α-高温淀粉酶，在105℃的温度下进行一次喷射，制得温度为97℃的液化液；

(3)向步骤(2)制得的液化液中按每吨淀粉加入0.55L转移葡萄糖苷酶和0.4L真菌淀粉酶的比例向液化液中加入转移葡萄糖苷酶和真菌酶，在温度58℃、pH5.5的条件下，保温72h，升温至70℃，保温15min，制得DE≥45％的粗糖液；

(4)将步骤(3)制得的粗糖液按每吨淀粉加入3kg活性炭的比例向粗糖液中加入活性炭，吸附30min，过滤，制得糖液；该步骤可以去除蛋白等大分子有机物及可见异物。

(5)将步骤(4)制得的糖液通过离子交换系统进行离交，进料温度44～48℃，流速12m³/h，运行时间110min，离子交换柱中填充强酸弱碱型树脂，制得精制糖液；

(6)将步骤(5)制得的精制糖液浓缩至原体积58～60％，制得异麦芽糖+潘糖+异麦芽三糖的总质量含量≥38％的浓缩液，然后经分子排阻色谱分离系统，温度67℃，制得异麦芽糖+潘糖+异麦芽三糖的总质量占干物质的含量≥70％、低聚异麦芽糖总质量占干物质的含量≥95％的低聚异麦芽糖液体和低聚异麦芽糖分离母液；

(7)将步骤(6)制得的低聚异麦芽糖液体经加热蒸发浓缩，浓缩至低聚异麦芽糖的质量浓度为61％，pH至5.8，再经真空干燥装置干燥，制得环保型高纯度低聚异麦芽糖。

经检测，干燥产品中麦芽糖+潘糖+异麦芽三糖的总质量含量：73.54％，低聚异麦芽糖总质量含量：96.24％，杂蛋白含量0.52％，步骤(6)中制得的低聚异麦芽糖分离母液中葡萄糖的质量占干物质含量的95.80％。

对比例

(6)将步骤(5)制得的精制糖液浓缩至原体积58～60％，制得异麦芽糖+潘糖+异麦芽三糖的总质量含量≥38％的浓缩液，然后经离子交换色谱分离系统，温度67℃，制得异麦芽糖+潘糖+异麦芽三糖的总质量占干物质的含量≥50％、低聚异麦芽糖总质量占干物质的含量≥92％的低聚异麦芽糖液体和低聚异麦芽糖分离母液；

经检测，干燥产品中麦芽糖+潘糖+异麦芽三糖的总质量含量：53.54％，低聚异麦芽糖总质量含量：92.24％，杂蛋白含量0.89％，步骤(6)中制得的低聚异麦芽糖分离母液中葡萄糖的质量占干物质含量的80.24％。

Claims

1.一种环保型高纯度低聚异麦芽糖的制备方法，其特征在于，步骤如下：

（1）将玉米淀粉或小麦淀粉加入去离子水混合成淀粉乳，调浆制得浆液；

所述调浆为调淀粉乳浓度为16～19°Bé、pH 5.5～6.0；

（2）将步骤（1）制得的浆液经α-高温淀粉酶液化后，制得液化液；

所述液化，步骤如下：

按每吨淀粉添加0.23～0.35L α-高温淀粉酶的比例向温度降至30～40℃的浆液中加入α-高温淀粉酶，在105～109℃的温度下进行一次喷射，制得温度为93～97℃的液化液；

（3）向步骤（2）制得的液化液中加入转移葡萄糖苷酶和真菌淀粉酶进行糖化，经灭酶活，制得DE≥45％的粗糖液；

所述糖化，步骤如下：

按每吨淀粉加入0.55～0.7L转移葡萄糖苷酶和0.4～0.6L真菌淀粉酶的比例向液化液中加入转移葡萄糖苷酶和真菌酶，在温度58～62℃、pH5.5～6.0的条件下，保温48h以上；

（4）将步骤（3）制得的粗糖液经活性炭吸附后，过滤，制得糖液；

所述步骤（4）中的活性炭吸附为按每吨淀粉加入3～8kg的比例向粗糖液中加入活性炭，吸附30～60min；

（5）将步骤（4）制得的糖液通过离子交换系统进行离交，进料温度40～50℃，流速12～15m³/h，运行时间90～120min，离子交换柱中填充强酸弱碱型树脂，制得精制糖液；

所述精制糖液的电导≤50μs/cm；在440nm可见光照射1cm的条件下的透光率≥95％；

（6）将步骤（5）制得的精制糖液浓缩至原体积58～60％，制得浓缩液，然后经分子排阻色谱分离系统，控制料液和水的温度65～70℃、电导率≤40μs/cm，在色谱运行压力2.0～2.5MPa、水料比2.5～3.0:1的条件下，每小时进料2～3m³，制得低聚异麦芽糖液体和低聚异麦芽糖分离母液；

所述浓缩液中异麦芽糖+潘糖+异麦芽三糖的总质量含量≥38％；

所述步骤（6）制得的低聚异麦芽糖液体中异麦芽糖+潘糖+异麦芽三糖的总质量占干物质的含量≥70％、低聚异麦芽糖总质量占干物质的含量≥95％；

（7）将步骤（6）制得的低聚异麦芽糖液体经浓缩、干燥，制得环保型高纯度低聚异麦芽糖。

2.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤（3）中的灭酶活为升温至70～85℃，保温12～16min。

3.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤（7）中的浓缩为加热蒸发浓缩，浓缩至低聚异麦芽糖的质量浓度为50%～70%，pH至4.2～5.8。

4.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤（7）中的干燥为经喷雾干燥塔或真空干燥装置进行干燥。