CN105996044A - 一种以玉米皮为原料制备功能性甜味糖浆的方法和应用 - Google Patents
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Classifications
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A23—FOODS OR FOODSTUFFS; TREATMENT THEREOF, NOT COVERED BY OTHER CLASSES
- A23V—INDEXING SCHEME RELATING TO FOODS, FOODSTUFFS OR NON-ALCOHOLIC BEVERAGES AND LACTIC OR PROPIONIC ACID BACTERIA USED IN FOODSTUFFS OR FOOD PREPARATION
- A23V2002/00—Food compositions, function of food ingredients or processes for food or foodstuffs
Landscapes
- Pharmaceuticals Containing Other Organic And Inorganic Compounds (AREA)
Abstract
本发明涉及一种以玉米皮为原料制备功能性甜味糖浆的方法，所述方法以玉米皮为原料，以酸性电解水为催化介质，水解得到含有阿拉伯糖、木糖和低聚糖的混合的功能性甜味糖浆。本方法以玉米皮为原料，以酸性电解水为催化介质，水解得到含有阿拉伯糖、木糖和低聚糖的混合的功能性甜味糖浆，不仅充分利用可再生资源，使得玉米皮能够得到充分利用、提高其附加值、增加经济效益，还可以促进国民经济的可持续发展，具有广泛的社会意义；同时，该方法以酸性电解水作为催化介质，比传统无机酸水解法相比操作简便、更加高效，并克服了无机酸水解法下游工艺复杂、设备要求高、环境污染等问题，环境友好。
Description
技术领域
本发明属于功能糖技术领域，尤其是一种以玉米皮为原料制备功能性甜味糖浆的方法和应用。
背景技术
玉米皮，是玉米加工的副产品，含有丰富的纤维素和半纤维素，是一种可再生木质纤维原料。我国每年产生的玉米皮约2万吨，目前90％以上都被用作饲料廉价出售，未得到充分利用，附加值很低。玉米皮中半纤维素的主要形式是阿拉伯糖基木聚糖，单体是L-阿拉伯糖和木糖，二者互为同分异构体，同为五碳醛糖。L-阿拉伯糖和木糖作为无热量的天然甜料，可以选择性抑制小肠蔗糖酶活性，阻断蔗糖分解和吸收，从而抑制血糖升高。此外，L-阿拉伯糖还可以抑制肥胖、促进体内双歧杆菌的生长，是一种功能性甜味剂。
传统降解半纤维素制取L-阿拉伯糖和木糖的办法是酸水解、碱抽提或化学办法辅助酶法水解。虽然得率较高但反应条件剧烈、对设备腐蚀严重、酸碱废液的大量排放造成环境污染。电解水，是指在特殊装置中将含低浓度的电解质水溶液经特殊电解处理，使水的pH值、氧化还原电位、有效氯浓度等指标发生改变而产生的，具有特殊功能的酸性电解水和碱性电解水的总称。电解水制备简单、造价低廉、无腐蚀性，对人无毒、副作用，目前在食品工业主要应用在消毒杀菌、水产品保鲜等方面。
通过检索，发现如下两篇与本发明专利申请相关的专利公开文献：
1、木阿糖浆及其制备方法(CN101715940A)，公开了一种木阿糖浆及其制备方法，它由60-80wt％的干物质和20-40wt％的水组成，其中，以干物质重量为基数计，干物质组分重量百分比如下：木糖：56-58％，阿拉伯糖：34-36％，葡萄糖：0.5-4.0％，杂质：余量。本发明所述得木阿糖浆，集中了木糖和阿拉伯糖的优点，添加到食品中，具有降低血糖、预防肥胖、改善糖尿病症状等多重功效。该糖浆可通过氢化可以进一步生产复合糖醇，产品用途广泛。并且，本发明以玉米皮为原料，原料来源广泛，受季节因素影响小，具有良好的开发前景和市场前景。
2、一种食醋用淀粉糖浆的制备方法(CN103966280A)，包括如下步骤：(1)将玉米粒脱除玉米皮和玉米胚，经粉碎后，过筛，制得脱胚玉米粉；(2)将脱胚玉米粉与淀粉乳混合，加水调浆，调节pH，然后加入耐高温ɑ-淀粉酶，混合均匀，制得玉米粉浆；(3)将玉米粉浆升温，制备粉浆液化液；(4)将粉浆液化液降温，调节pH；加入复合糖化酶，制得液化粉浆液；(5)将液化粉浆液糖化，无糊精反应，蒸发浓缩，即得。本发明通过添加脱胚玉米粉，弥补了玉米淀粉中氮源的不足，从而较现有食醋用淀粉糖浆更利于醋酸的发酵生成。
通过对比，本专利申请与上述专利公开文献存在本质的不同。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足之处，提供一种以玉米皮为原料制备功能性甜味糖浆的方法，该方法的酸性电解水的使用克服了传统酸水解、碱抽提等技术工艺复杂、对设备要求高、环境污染等问题，本发明糖浆可以添加到含有蔗糖的食品中，以降低人体对蔗糖的吸收，抑制血糖的升高，可作为糖尿病人和肥胖人群的甜味食品原料。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案为：
一种以玉米皮为原料制备功能性甜味糖浆的方法，所述方法以玉米皮为原料，以酸性电解水为催化介质，水解得到含有阿拉伯糖、木糖和低聚糖的混合的功能性甜味糖浆。
而且，具体步骤如下：
⑴制备：制备酸性电解水，得到酸性电解水；
⑵除杂：将原料玉米皮与水常压蒸煮，去除杂质，玉米皮与水的质量比例为1:20～1:60，在温度80℃～100℃下蒸煮0.5h～2h，在3000r/min～5000r/min下离心5min～15min、清水洗涤玉米皮至无浑浊，得到去淀粉玉米皮；
⑶水解：使用酸性电解水水解玉米皮中聚糖，酸性电解水pH为1.9～2.3，玉米皮：酸性电解水的固液比g：mL为1:10～1:50，在140℃～180℃下水解10min～50min，得到含有L-阿拉伯糖、木糖、葡萄糖和低聚糖的水解液；
⑷发酵：使用NaOH溶液调节水解液pH为4～6，接入酒精酵母，接种量为1％～5％，于28℃～32℃下发酵12h～48h，待水解液中葡萄糖完全消耗后，在3000r/min～5000r/min下离心5min～15min，除酒精酵母，取上清得发酵液；
⑸脱色：将发酵液用活性炭脱色，活性炭：发酵液的比例g：mL为1:40～1:200，在40℃～80℃下吸附10min～50min，脱色后过滤出活性炭，得脱色液；
⑹脱盐：将脱色液稀释2～10倍，以1.0BV/h～3.0BV/h的流速上样，上样量为柱体积的2％～10％，再以1.0BV/h～3.0BV/h流速的蒸馏水进行洗脱，将脱色液连续两次通过阳离子交换树脂-阴离子交换树脂串联柱进行脱盐除杂，脱盐后收集得交换液；
⑺浓缩：在50℃～70℃下蒸发浓缩交换液，浓缩至折光率为50％～70％，得到含有阿拉伯糖、木糖和低聚糖的混合的功能性甜味糖浆。
而且，所述步骤⑴中制备酸性电解水的具体步骤如下：
使用双槽隔膜式电解池制备酸性电解水，阴阳极板分别为普通钛网和镀钌钛网，隔膜为阳离子交换膜，电解质NaCl溶液的浓度为0.1wt％～0.5wt％，在直流电压20V～40V，电流0.2A～1A条件下电解30min～120min，在阳极室得到酸性电解水。
而且，所述步骤⑵中清水为50℃～60℃热水。
而且，所述步骤⑶中水解液进行加热处理，将水解液于50℃～60℃下真空蒸发，去除水解液中的HClO、Cl2，浓缩至原水解液体积的50～80％。
而且，所述步骤⑷中的酒精酵母为TQ 21.045。
而且，所述步骤⑹中所述阳离子交换树脂为001×7型强酸性苯乙烯系阳离子交换树脂，所述阴离子交换树脂为201×7型强碱性苯乙烯系阴离子交换树脂；或者，所述交换液电导率低于50μs/cm。
如上所述的以玉米皮为原料制备功能性甜味糖浆的方法在制备糖尿病人和肥胖人群的甜味食品原料中的应用。
本发明取得的优点和积极效果是：
1、本方法以玉米皮为原料，以酸性电解水为催化介质，水解得到含有阿拉伯糖、木糖和低聚糖的混合的功能性甜味糖浆，不仅充分利用可再生资源，使得玉米皮能够得到充分利用、提高其附加值，增加经济效益，还可以促进国民经济的可持续发展，具有广泛的社会意义；同时，该方法以酸性电解水作为催化介质，比传统无机酸水解法相比操作简便、更加高效，并克服了无机酸水解法下游工艺复杂、设备要求高、环境污染等问题，环境友好。
2、本方法使用酒精酵母发酵去除水解液中的葡萄糖，不需要添加任何营养物质，操作简便，克服了色谱分离法或模拟移动床等传统分离单糖办法操作复杂的问题。
3、本方法通过加热糊化的方式使玉米皮中淀粉溶出，代替传统除杂工艺中淀粉酶的使用，降低经济成本。
4、本方法制备得到含有阿拉伯糖、木糖和低聚糖的混合的功能性甜味糖浆中含有33％～37％L-阿拉伯糖、31％～36％木糖和27％～36％低聚糖。
5、本方法制备得到的糖浆可以添加到含有蔗糖的食品中，以降低人体对蔗糖的吸收，抑制血糖的升高，可作为糖尿病人和肥胖人群的甜味食品原料，因此该方法可以应用在制备糖尿病人和肥胖人群的甜味食品原料的制备中。
附图说明
图1为本发明中水解液发酵前后的高效液相色谱图；其中，图A为水解液发酵前的高效液相色谱图；图B为水解液发酵后的高效液相色谱图；
图2为本发明中口服果葡糖浆和阿木糖浆后的血糖应答曲线图(Mean±SD，n＝12)；*p<0.05,与果葡糖浆组相比，具有显著性差异；**p<0.01，与果葡糖浆组相比，具有极显著性差异；
图3为本发明中阿木糖浆对蔗糖负荷大鼠血糖水平的影响图(Mean±SD，n＝12)；*p<0.05,剂量组与蔗糖组相比，具有显著性差异；**p<0.01，剂量组与蔗糖组相比，具有极显著性差异；
图4为本发明中单次口服阿木糖浆对蔗糖负荷大鼠AUC的影响图(Mean±SD，n＝12)；*p<0.05,剂量组与蔗糖组相比，具有显著性差异；**p<0.01，剂量组与蔗糖组相比，具有极显著性差异；
图5为本发明中阿木糖浆的连续干预对大鼠蔗糖负荷的影响图(Mean±SD，n＝12)；*p<0.05，与蔗糖组比较，具有显著性差异，**p<0.01，与蔗糖组比较，具有极显著性差异；#p<0.05，与正常组比较，具有显著性差异，##p<0.01，与正常组比较，具有极显著性差异；
图6为本发明中长期干预不同糖浆对大鼠OGTT的影响图(Mean±SD，n＝12)；*p<0.05，与蔗糖组比较，具有显著性差异，**p<0.01，与蔗糖组比较，具有极显著性差异；#p<0.05，与正常组比较，具有显著性差异，##p<0.01，与正常组比较，具有极显著性差异。
具体实施方式
下面结合实施例，对本发明进一步说明；下述实施例是说明性的，不是限定性的，不能以下述实施例来限定本发明的保护范围。
本发明中所使用的原料，如无特殊说明，均为常规的市售产品；本发明中所使用的方法，如无特殊说明，均为本领域的常规方法。
实施例1：
将1000g玉米皮以1:40(g:mL)的固液比与水混合，95℃保温蒸煮1h，在3000r/min下离心5min，弃去上层浊液，用50℃～60℃热水反复清洗滤渣至无混浊，得到去淀粉玉米皮，离心甩干。
将去淀粉玉米皮按1:40(g:mL)的固液比加入pH为2.0的酸性电解水，于180℃下反应40min，得到含有L-阿拉伯糖、木糖、葡萄糖和低聚糖的水解液。
将水解液于60℃下蒸发浓缩，去除水解液中的HClO、Cl2，浓缩至原体积的80％，调节水解液pH至5.5，灭菌后以3％的接种量接入酒精酵母，于30℃下发酵24h，待水解液中葡萄糖完全消耗后，在3000r/min下离心5min离心除菌，除酒精酵母，取上清得发酵液。
在发酵液中以1:50(g:mL)的固液比添加活性炭，在50℃下保温40min，脱色后过滤出活性炭，得脱色液。
将脱色液连续两次通过阳-阴离子交换串联柱，将脱色液稀释2倍，以1.0BV/h的流速上样，上样量为柱体积的2％，再以1.0BV/h流速的蒸馏水进行洗脱，脱盐后收集得交换液。
在60℃下蒸发浓缩交换液至折光率为60％，得到含有阿拉伯糖、木糖和低聚糖的混合的功能性甜味糖浆。
实施例2：
一种以玉米皮为原料制备功能性甜味糖浆的方法，所述方法以玉米皮为原料，以酸性电解水为催化介质，水解得到含有阿拉伯糖、木糖和低聚糖的混合的功能性甜味糖浆。
具体步骤如下：
⑴制备：制备酸性电解水，得到酸性电解水；
其中，所述制备酸性电解水的具体步骤如下：
使用双槽隔膜式电解池制备酸性电解水，阴阳极板分别为普通钛网和镀钌钛网，隔膜为阳离子交换膜，电解质NaCl溶液的浓度为0.1wt％～0.5wt％，在直流电压20V～40V，电流0.2A～1A条件下电解30min～120min，在阳极室得到酸性电解水；
⑵除杂：将原料玉米皮与水常压蒸煮，去除杂质，玉米皮与水的质量比例为1:20，在温度80℃下蒸煮0.5h，在3000r/min下离心5min、清水洗涤玉米皮至无浑浊，得到去淀粉玉米皮；
⑶水解：使用酸性电解水水解玉米皮中聚糖，酸性电解水pH为1.9，固液比g：mL为1:10，在140℃下水解10min，得到含有L-阿拉伯糖、木糖、葡萄糖和低聚糖的水解液；
所述水解液进行加热处理，将水解液于50℃下真空蒸发，去除水解液中的HClO、Cl2，浓缩至原水解液体积的50％；
⑷发酵：使用NaOH溶液调节水解液pH为4，接入酒精酵母TQ 21.045，接种量为1％，于28℃下发酵12h，待水解液中葡萄糖完全消耗后，在3000r/min下离心5min，除酒精酵母，取上清得发酵液；
⑸脱色：将发酵液用活性炭脱色，活性炭：发酵液的比例g：mL为1:40，在40℃～80℃下吸附10min，脱色后过滤出活性炭，得脱色液；
⑹脱盐：将脱色液连续两次通过阳离子交换树脂-阴离子交换树脂串联柱进行脱盐除杂，将脱色液稀释2倍，以1.0BV/h～的流速上样，上样量为柱体积的2％，再以1.0BV/h流速的蒸馏水进行洗脱，脱盐后收集得交换液；
所述步骤⑹中所述阳离子交换树脂为001×7型强酸性苯乙烯系阳离子交换树脂，所述阴离子交换树脂为201×7型强碱性苯乙烯系阴离子交换树脂；或者，所述交换液电导率低于50μs/cm；
⑺浓缩：在50℃下蒸发浓缩交换液，浓缩至折光率为50％，得到含有阿拉伯糖、木糖和低聚糖的混合的功能性甜味糖浆。
实施例3：
一种以玉米皮为原料制备功能性甜味糖浆的方法，所述方法以玉米皮为原料，以酸性电解水为催化介质，水解得到含有阿拉伯糖、木糖和低聚糖的混合的功能性甜味糖浆。
具体步骤如下：
⑴制备：制备酸性电解水，得到酸性电解水；
⑵除杂：将原料玉米皮与水常压蒸煮，去除杂质，玉米皮与水的质量比例为1:40，在温度90℃下蒸煮1h，在4000r/min下离心10min、清水洗涤玉米皮至无浑浊，得到去淀粉玉米皮；
⑶水解：使用酸性电解水水解玉米皮中聚糖，酸性电解水pH为2，固液比g：mL为1:30，在160℃下水解30min，得到含有L-阿拉伯糖、木糖、葡萄糖和低聚糖的水解液；
⑷发酵：使用NaOH溶液调节水解液pH为5，接入酒精酵母，接种量为3％，于30℃下发酵30h，待水解液中葡萄糖完全消耗后，在4000r/min下离心10min，除酒精酵母，取上清得发酵液；
⑸脱色：将发酵液用活性炭脱色，活性炭：发酵液的比例g：mL为1:100，在60℃下吸附30min，脱色后过滤出活性炭，得脱色液；
⑹脱盐：将脱色液连续两次通过阳离子交换树脂-阴离子交换树脂串联柱进行脱盐除杂，将脱色液稀释6倍，以2.0BV/h的流速上样，上样量为柱体积的6％，再以2.0BV/h流速的蒸馏水进行洗脱，脱盐后收集得交换液；
⑺浓缩：在60℃下蒸发浓缩交换液，浓缩至折光率为60％，得到含有阿拉伯糖、木糖和低聚糖的混合的功能性甜味糖浆。
实施例4：
一种以玉米皮为原料制备功能性甜味糖浆的方法，所述方法以玉米皮为原料，以酸性电解水为催化介质，水解得到含有阿拉伯糖、木糖和低聚糖的混合的功能性甜味糖浆。
具体步骤如下：
⑴制备：制备酸性电解水，得到酸性电解水；
所述制备酸性电解水的具体步骤如下：
使用双槽隔膜式电解池制备酸性电解水，阴阳极板分别为普通钛网和镀钌钛网，隔膜为阳离子交换膜，电解质NaCl溶液的浓度为0.5wt％，在直流电压40V，电流1A条件下电解120min，在阳极室得到酸性电解水；
⑵除杂：将原料玉米皮与水常压蒸煮，去除杂质，玉米皮与水的质量比例为1:60，在温度100℃下蒸煮2h，在5000r/min下离心15min、清水洗涤玉米皮至无浑浊，得到去淀粉玉米皮；
⑶水解：使用酸性电解水水解玉米皮中聚糖，酸性电解水pH为2.3，固液比g：mL为1:50，在180℃下水解50min，得到含有L-阿拉伯糖、木糖、葡萄糖和低聚糖的水解液；
所述水解液进行加热处理，将水解液于50℃～60℃下真空蒸发，去除水解液中的HClO、Cl2，浓缩至原水解液体积的50～80％；
⑷发酵：使用NaOH溶液调节水解液pH为6，接入酒精酵母TQ 21.045，接种量为5％，于32℃下发酵48h，待水解液中葡萄糖完全消耗后，在5000r/min下离心15min，除酒精酵母，取上清得发酵液；
⑸脱色：将发酵液用活性炭脱色，活性炭：发酵液的比例g：mL为1:200，在80℃下吸附50min，脱色后过滤出活性炭，得脱色液；
⑹脱盐：将脱色液连续两次通过阳离子交换树脂-阴离子交换树脂串联柱进行脱盐除杂，将脱色液稀释10倍，以3.0BV/h的流速上样，上样量为柱体积的10％，再以3.0BV/h流速的蒸馏水进行洗脱，脱盐后收集得交换液；
所述所述阳离子交换树脂为001×7型强酸性苯乙烯系阳离子交换树脂，所述阴离子交换树脂为201×7型强碱性苯乙烯系阴离子交换树脂；或者，所述交换液电导率低于50μs/cm；
⑺浓缩：在70℃下蒸发浓缩交换液，浓缩至折光率为70％，得到含有阿拉伯糖、木糖和低聚糖的混合的功能性甜味糖浆。
本发明以玉米皮为原料制备功能性甜味糖浆的方法的相关检测结果：
1、电解水法与硫酸法水解玉米皮效果的比较
准确称取去淀粉玉米皮1g，分别加入pH为2.0的酸性电解水(现用现制)和硫酸溶液，以1:30(g：mL)的料液比，密封至水热合成反应釜，在180℃下反应30min，以蒸馏水作为对照，测定三种水解液中总糖、还原糖、葡萄糖、L-阿拉伯糖和D-木糖的含量，考察相同条件下不同酸溶液对玉米皮水解效果的影响，实验结果如表1所示。
表1硫酸法与电解水法水解去淀粉玉米皮比较(％干物质重)
从实验结果可以看出，酸性电解水法水解略比硫酸水解完全，水解液中以还原糖为主，未水解完全的多糖含量极少。经电解水处理玉米皮后，水解液中L-阿拉伯糖和木糖的含量高于硫酸水解法，但葡萄糖得率却很低，其原因可能是半纤维素相比纤维素更容易被酸性电解水水解。酸性电解水在水解半纤维素方面的优越性，可以归因于酸性电解水中大量的Cl-、HClO和Cl2和其较高的氧化还原电势，但其水解机制尚不明确。目前从植物原料中提取半纤维素最常用的方法是酸水解或碱抽提，而硫酸水解法也因其高效水解率成为水解植物纤维最常用的方法。硫酸水解虽然高效，但因其具有强氧化型和强腐蚀性，因而操作危险、对设备要求高，并且污染环境。本发明的电解水法水解玉米皮作为一种新型水解办法，以玉米皮为原料，以酸性电解水为催化介质，水解得到含有阿拉伯糖、木糖和低聚糖的混合的功能性甜味糖浆，不仅充分利用可再生资源，使得玉米皮能够得到充分利用、提高其附加值，增加经济效益，还可以促进国民经济的可持续发展，具有广泛的社会意义，并且在得率上相比硫酸法略胜一筹，并且制备简单、更加高效、价格低廉、无腐蚀性并且环境友好，具有深远的社会和经济意义。
2、对玉米皮水解液和发酵液进行高效液相色谱分析
对玉米皮水解液和发酵液进行高效液相色谱分析，谱图如图1所示。经酒精酵母特异性发酵后，葡萄糖含量已低于检测线不能检出，同时L-阿拉伯糖和木糖的含量并未损失。同时，从图1中也可以看出，本方法制备得到含有阿拉伯糖、木糖和低聚糖的混合的功能性甜味糖浆中含有33％～37％L-阿拉伯糖、31％～36％木糖和27％～36％低聚糖。
3、阿木糖浆(即为本发明方法制备得到的功能性甜味糖浆)对大鼠餐后血糖的影响
3.1实验动物
健康SPF级SD雄性大鼠84只，体重250±20g，购自北京维通利华实验动物技术有限公司(合格证号：SCXK(京)2014-0001)。所有大鼠均喂养于天津科技大学清洁级动物实验房(环境设施合格证号：SYXK(津)2006-0005)，环境温度为(22±2)℃、湿度为40％-60％，于12小时光照交替的环境中饲养，自由摄水、采食，适应一周后开始实验。
3.2动物分组及受试物的干预
将大鼠按体重随机分为以下7组，每组12只。于每天同一时间进行灌胃，每日一次，连续6周。具体分组及干预情况见表2。灌胃量为4ml/kg，每5天于固定时间称重一次并记录重量。
表2动物的分组及受试物的干预
3.3阿木糖浆对大鼠餐后血糖的影响
3.3.1口服同剂量果葡糖浆、阿木糖浆对大鼠餐后血糖的变化
大鼠禁食12-16h，尾尖取血，测定空腹血糖，分别口服给予2g/kg的果葡糖浆(以果糖含量计)、阿木糖浆(以L-阿拉伯糖含量计)，于口服后的0.5h、1h、2h测定血糖值，绘制血糖应答曲线，如图2所示。大鼠口服阿木糖浆后，各时间点血糖水平均极显著地低于果葡糖浆组(p<0.01)。已有研究证明果葡糖浆与许多餐后高血糖而引起的慢性疾病密切相关，如肥胖、胰岛素抵抗等。本文以农业废弃物玉米皮为原料，制备功能性甜味糖浆，操作简便、经济合理且环境友好，可作为糖尿病人和肥胖人群的甜味食品原料。
3.3.2大鼠蔗糖负荷实验
3.3.2.1单次口服阿木糖浆对大鼠餐后血糖的变化
将大鼠于灌胃的第一天之前禁食12-16h，尾尖取血，测定空腹血糖后，各组口服给予4g/kg的蔗糖建立餐后高血糖模型，同时剂量组分别给予不同剂量的阿木糖浆。于口服蔗糖后的0.5h、1h、2h测定血糖值，绘制血糖应答曲线，计算曲线下面积(AUC)，如图3、4所示，其中计算公式为：
AUC＝1/4×(0h血糖值+0.5h血糖值)+1/4×(0.5h血糖值+1h血糖值)+1/2×(1h血糖值+2h血糖值)。
同时计算剂量组各时间点血糖抑制率和AUC抑制率，实验结果如表3所示，其中计算公式分别为：
各时间点血糖抑制率％＝(1-)×100％(以0.5h为例)
AUC抑制率％＝(1-X/S)×100％
从实验结果可知，三种剂量的阿木糖浆对蔗糖摄入引起的血糖升高均有极显著的抑制作用(p<0.01)。同时，与蔗糖组相比，阿木糖浆添加低、中、高剂量组血糖应答曲线下面积极显著性降低(p<0.01)，表现出良好的剂量依赖性。
计算各时间点血糖抑制率和血糖应答曲线面积的抑制率，从表3可以看出，在蔗糖负荷0.5h后，阿木糖浆可以迅速有效的抑制蔗糖分解引起的血糖水平的上升，而1h后，血糖抑制率有增无减，表明阿木糖浆不仅可以在短时间内抑制蔗糖摄入而引起的血糖上升，还可以较长时间内持续地抑制血糖的上升。除此以外，随着阿木糖浆剂量的增加，AUC抑制率上升，并呈剂量依赖性。
表3蔗糖负荷大鼠的血糖抑制率(Mean±SD,n＝12,％)
3.3.2.2连续口服阿木糖浆对大鼠餐后血糖的变化
大鼠按表2干预6周后，进行蔗糖负荷实验，计算各组AUC，与单次口服阿木糖浆对大鼠餐后血糖的变化做比较，探究连续口服阿木糖浆对大鼠餐后血糖变化的影响，研究阿木糖浆连续干预6周后的有效性。实验结果如图5所示。从图中可以看出，大鼠连续干预六周后，蔗糖组的AUC相比正常组显著性上升(p<0.05)，原因可能是连续摄入蔗糖刺激了小肠蔗糖酶活性增强，因此蔗糖在小肠内更加快速地分解吸收从而导致AUC显著性上升。此外，蔗糖添加阿木糖浆连续干预6周后，阿木糖浆并未失去对蔗糖餐后血糖抑制的有效性，依然可以极显著地降低AUC(p<0.01)，甚至在长期的中高剂量干预下，抑制效果要优于第一次口服，表现出一定的剂量依赖性。而阿木糖浆组在蔗糖负荷后AUC与正常组相比基本无差异(p>0.05)，表明单一口服阿木糖浆对大鼠蔗糖负荷能力并无显著影响，因此阿木糖浆对蔗糖的抑制分解作用仅表现在与蔗糖同服时。
3.3.2.3口服葡萄糖糖耐量实验
大鼠按表2干预6周后，禁食12-16h，尾尖取血，测定空腹血糖后，各组口服给予2.5g/kg的葡萄糖，于口服葡萄糖后的0.5h、1h、2h测定血糖值，计算AUC，实验结果如图6所示。结果表明：与正常组相比，果葡糖浆组的葡萄糖耐受能力极显著性下降(p<0.01)，而阿木糖浆可以显著性提高葡萄糖耐受(p<0.05)。同时蔗糖组的葡萄糖耐受能力与正常组相比也显著性地下降(p<0.05)，而三种添加量的阿木糖浆则可以极显著地提高下降的葡萄糖耐受能力(p<0.01)，并表现出一定的剂量依赖性，其中中、高剂量组的葡萄糖耐受力甚至要高于正常组。
3.3.2.4生理生化指标的测定
大鼠按表2干预6周后，禁食12-16h，眼眶取血。离心取血清，测定血清中糖化血清蛋白、肌酐、尿素氮、天门冬氨酸氨基转移酶和丙氨酸氨基转移酶含量，按南京建成生物工程研究所测试盒说明书操作。实验结果如表4所示。由数据可看出，连续6周摄入果葡糖浆和蔗糖可以对正常大鼠造成不同程度的肝损伤和肾损伤。与正常组相比，果葡糖浆组血清中糖化血清蛋白含量、天门冬氨酸氨基转移酶和丙氨酸氨基转移酶活力极显著性升高(p<0.01)，肌酐和尿素氮含量虽然没有表现出显著性差异，但也有不同程度地增加。蔗糖组糖化血清蛋白含量显著性升高(p<0.05)，血清丙氨酸氨基转移酶活力极显著性增强(p<0.01)，其他三项指标也有不同程度地增加。此外，与正常组相比，阿木糖浆组的五项血清指标虽然没有显著性差异，但也有不同程度地下降。蔗糖添加阿木糖浆低、中、高剂量组糖化血清蛋白含量、尿素氮和丙氨酸氨基转移酶活力极显著地降低(p<0.01)，其他两项指标与蔗糖组相比虽然没有显著性差异，但也有不同程度地降低，呈剂量依赖性。L-阿拉伯糖和木糖摄入后在盲肠内被微生物发酵，并不参与机体代谢，因此连续摄入阿木糖浆不仅不会增加肝肾负担，还可以通过抑制蔗糖分解一定程度地缓解因蔗糖摄入而引起的肝、肾损伤。
表4大鼠血清中生理生化指标(Mean±SD，n＝12)
注：*p<0.05，与蔗糖组比较，具有显著性差异，**p<0.01，与蔗糖组比较，具有极显著性差异；#p<0.05，与正常组比较，具有显著性差异，##p<0.01，与正常组比较，具有极显著性差异。
由此可以看出，本方法制备得到的糖浆可以添加到含有蔗糖的食品中，以降低人体对蔗糖的吸收，抑制血糖的升高，可作为糖尿病人和肥胖人群的甜味食品原料，因此该方法可以应用在制备糖尿病人和肥胖人群的甜味食品原料的制备中。
Claims (8)
1.一种以玉米皮为原料制备功能性甜味糖浆的方法，其特征在于：所述方法以玉米皮为原料，以酸性电解水为催化介质，水解得到含有阿拉伯糖、木糖和低聚糖的混合的功能性甜味糖浆。
2.根据权利要求1所述的以玉米皮为原料制备功能性甜味糖浆的方法，其特征在于：具体步骤如下：
⑴制备：制备酸性电解水，得到酸性电解水；
⑵除杂：将原料玉米皮与水常压蒸煮，去除杂质，玉米皮与水的质量比例为1:20～1:60，在温度80℃～100℃下蒸煮0.5h～2h，在3000r/min～5000r/min下离心5min～15min、清水洗涤玉米皮至无浑浊，得到去淀粉玉米皮；
⑶水解：使用酸性电解水水解玉米皮中聚糖，酸性电解水pH为1.9～2.3，玉米皮：酸性电解水的固液比g：mL为1:10～1:50，在140℃～180℃下水解10min～50min，得到含有L-阿拉伯糖、木糖、葡萄糖和低聚糖的水解液；
⑷发酵：使用NaOH溶液调节水解液pH为4～6，接入酒精酵母，接种量为1％～5％，于28℃～32℃下发酵12h～48h，待水解液中葡萄糖完全消耗后，在3000r/min～5000r/min下离心5min～15min，除酒精酵母，取上清得发酵液；
⑸脱色：将发酵液用活性炭脱色，活性炭：发酵液的比例g：mL为1:40～1:200，在40℃～80℃下吸附10min～50min，脱色后过滤出活性炭，得脱色液；
⑹脱盐：将脱色液稀释2～10倍，以1.0BV/h～3.0BV/h的流速上样，上样量为柱体积的2％～10％，再以1.0BV/h～3.0BV/h流速的蒸馏水进行洗脱，将脱色液连续两次通过阳离子交换树脂-阴离子交换树脂串联柱进行脱盐除杂，脱盐后收集得交换液；
⑺浓缩：在50℃～70℃下蒸发浓缩交换液，浓缩至折光率为50％～70％，得到含有阿拉伯糖、木糖和低聚糖的混合的功能性甜味糖浆。
3.根据权利要求2所述的以玉米皮为原料制备功能性甜味糖浆的方法，其特征在于：所述步骤⑴中制备酸性电解水的具体步骤如下：
使用双槽隔膜式电解池制备酸性电解水，阴阳极板分别为普通钛网和镀钌钛网，隔膜为阳离子交换膜，电解质NaCl溶液的浓度为0.1wt％～0.5wt％，在直流电压20V～40V，电流0.2A～1A条件下电解30min～120min，在阳极室得到酸性电解水。
4.根据权利要求2所述的以玉米皮为原料制备功能性甜味糖浆的方法，其特征在于：所述步骤⑵中清水为50℃～60℃热水。
5.根据权利要求2所述的以玉米皮为原料制备功能性甜味糖浆的方法，其特征在于：所述步骤⑶中水解液进行加热处理，将水解液于50℃～60℃下真空蒸发，去除水解液中的HClO、Cl2，浓缩至原水解液体积的50～80％。
6.根据权利要求2所述的以玉米皮为原料制备功能性甜味糖浆的方法，其特征在于：所述步骤⑷中的酒精酵母为TQ 21.045。
7.根据权利要求2所述的以玉米皮为原料制备功能性甜味糖浆的方法，其特征在于：所述步骤⑹中所述阳离子交换树脂为001×7型强酸性苯乙烯系阳离子交换树脂，所述阴离子交换树脂为201×7型强碱性苯乙烯系阴离子交换树脂；或者，所述交换液电导率低于50μs/cm。
8.如权利要求1至7任一项所述的以玉米皮为原料制备功能性甜味糖浆的方法在制备糖尿病人和肥胖人群的甜味食品原料中的应用。
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