CN107912758A - 一种促干燥抗吸潮的复合功能性低聚木糖组合物的制备方法 - Google Patents
一种促干燥抗吸潮的复合功能性低聚木糖组合物的制备方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了一种促干燥抗吸潮的复合功能性低聚木糖组合物的制备方法，该复合功能性低聚木糖组合物的原料包括干物质总糖为30～70wt％的低聚木糖浓缩液、二水结晶海藻糖、甘露糖醇和阿拉伯胶，其中，上述干物质总糖中的25～95wt％为低聚木糖，二水结晶海藻糖、甘露糖醇和阿拉伯胶的质量比为5～15∶5～20∶10～20，上述低聚木糖浓缩液中的干物质总糖与上述二水结晶海藻糖、甘露糖醇和阿拉伯胶的总和的重量比为1～3∶1。本发明配方科学合理，所得产品口感甜美，玻璃化转变温度高，干燥过程中不易粘壁，产品流动性和稳定性好，抗吸潮能力强，可以有效防止粘结和液化，便于后续加工、储存、运输、销售及利用。
Description
技术领域
本发明属于食品科学技术领域，具体涉及一种促干燥抗吸潮的复合功能性低聚木糖组合物的制备方法。
背景技术
低聚木糖又称木寡糖，是指由2～7个木糖分子以β-1，4糖苷键连接而成的功能性聚合糖。低聚木糖甜度约为蔗糖的40％，具有与类似蔗糖的纯正甜味，可作为功能性甜味剂与添加剂使用；低聚木糖是一种优良的双歧杆菌增殖因子，可促进肠道有益细菌生长，抑制有害微生物繁殖，具有改善便秘，抗癌，降低胆固醇和增强机体免疫功能等功效，是一种最有前途的功能性低聚糖之一。根据糖化后离子交换和提纯程度的差异，市售低聚木糖糖浆中的低聚木糖通常占干物质总糖的20～95wt％。
目前生产低聚木糖粉的企业普遍存在的问题是：在干燥过程中产品容易发生粘壁现象；加工完后需快速对产品进行包装，否则极易吸潮变粘；产品暴露于空气一段时间后，表面液化，严重影响后续加工、储存、运输、销售及利用。
考虑到食用糖过多而带来疾病的增加，以及人们对口感甜美、低热值、低糖和安全健康的功能糖的日益重视，使得人们思考如何生产既能促进低聚木糖干燥，降低产品的吸湿性，又具有保健功能特性的产品。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术缺陷，提供一种促干燥抗吸潮的复合功能性低聚木糖组合物的制备方法。
本发明的技术方案如下：
一种促干燥抗吸潮的复合功能性低聚木糖组合物的制备方法，该复合功能性低聚木糖组合物的原料包括干物质总糖为30～70wt％的低聚木糖浓缩液、二水结晶海藻糖、甘露糖醇和阿拉伯胶，其中，上述干物质总糖中的25～95wt％为低聚木糖，二水结晶海藻糖、甘露糖醇和阿拉伯胶的质量比为5～15∶5～20∶10～20，上述低聚木糖浓缩液中的干物质总糖与上述二水结晶海藻糖、甘露糖醇和阿拉伯胶的总和的重量比为1～3∶1，
具体包括如下步骤：
(1)低聚木糖生产原料经预处理、糖化、板框过滤、灭菌、脱色、离子交换、提纯和浓缩后，得到折光率为30～70％(等同于干物质总糖)的含量为25～95wt％(干物质总糖中的25～95wt％为低聚木糖)的低聚木糖浓缩液；
(2)将二水结晶海藻糖、甘露糖醇和阿拉伯胶于55～75℃加热溶解于去离子水中分别获得二水结晶海藻糖溶液、甘露糖醇溶液和阿拉伯胶溶液，将步骤(1)所得的低聚木糖浓缩液、二水结晶海藻糖溶液和甘露糖醇溶液加入阿拉伯胶溶液中，充分混匀；
(3)将步骤(2)所得的物料进行充分干燥，即得所述促干燥抗吸潮的复合功能性低聚木糖组合物。
在本发明的一个优选实施方案中，所述低聚木糖生产原料包括秸秆、稻壳、玉米芯和甘蔗渣。
在本发明的一个优选实施方案中，所述步骤(2)中的去离子水与二水结晶海藻糖、甘露糖醇和阿拉伯胶的重量比均为3.5～5∶1。
在本发明的一个优选实施方案中，所述步骤(3)中的干燥为喷雾干燥，该喷雾干燥的进口温度为110～150℃，出口温度为50～70℃。
在本发明的一个优选实施方案中，所述步骤(3)中的干燥为真空干燥，该真空干燥的真空度为-1.2～-0.8Bar，干燥温度为50～70℃。
在本发明的一个优选实施方案中，所述步骤(3)中的干燥为真空冷冻干燥，该真空冷冻干燥的真空度为-60～-20Pa，温度为-60～-40℃。
在本发明的一个优选实施方案中，所述步骤(1)包括如下步骤：
a、预处理：将去离子水、低聚木糖生产原料与MgO以4～6∶0.8～1.2∶0.1～0.2的重量比混合后于160～170℃蒸煮2.5～4h，挤出蒸煮后浆中的黄液后，用去离子水洗涤4～8次，再用8～12wt％KOH水溶液抽提4～8h，过滤除去纤维素，得滤液，接着以3～4倍体积的无水乙醇沉淀滤液，获得富含木聚糖的半纤维素；
b、糖化：将去离子水、上述富含木聚糖的半纤维素与木聚糖酶以8～10∶0.8～1.2∶0.04～0.06的重量比混合后于55～65℃且pH＝4.7～5.2的环境中糖化处理10～14h；
c、板框过滤与灭菌：将步骤b所得的物料用板框过滤除去未降解的半纤维素，于110～121℃灭菌10～15min；
d、脱色：将步骤c所得的物料进行活性炭脱色25～40min，其中步骤c所得的物料与活性炭的重量比为1∶0.002～0.005；
e、将步骤d所得的物料依次经离子交换、提纯和浓缩后，获得所述折光率为30～70％的所述低聚木糖浓缩液。
本发明的有益效果是：
1、本发明所得产品的玻璃化转变温度高，干燥过程中不易粘壁，产品流动性和稳定性好，抗吸潮能力强，可以有效防止粘结和液化，便于后续加工、储存、运输、销售及利用。
2、本发明所得的产品具有多方面的生物活性，可有效的全面提升保健效果，具有优化肠道菌群，增强人体免疫力，稳定摄取食物的SOD活性，降低血脂和胆固醇等功能。
3、本发明的制备工艺流程简便易于操作，适用于规模化生产。
4、本发明配方科学合理，所得产品口感甜美，低热值、低糖，安全健康，是一种具有保健功能的复合功能性低聚木糖，可作为功能性食品直接食用同时也可作为天然复合甜味剂在配制各类食品中应用。
5、本发明所得产品中添加了二水结晶海藻糖、甘露糖醇和阿拉伯胶。阿拉伯胶是具有多糖链的水胶体，主要用途之一是用于食品工业的稳定剂，其玻璃化转变温度高，具有中空颗粒和良好的成膜特性，可作为食品微胶囊粉的包埋剂，具有促干燥，抗吸潮作用；在营养学上，阿拉伯胶基本不产生热量，是良好的水溶性膳食纤维，具有降低血液中胆固醇的功能，可在配制各类食品中应用。甘露糖醇具有类似蔗糖的纯正甜味，由于其低热值、低糖，在人体内代谢与胰岛素无关，不致龋齿等特点，可用于健美食品和肥胖病人用甜味剂；甘露糖醇几乎不具有吸湿性，是一种优良的食品防粘剂，特别适合于添加到吸湿性较高的食品中，具有促进干燥和明显改善食品粘结和吸湿的作用。海藻糖在自然界分布极广，蘑菇类、海草类、豆类和酵母发酵食品都有一定含量的海藻糖，是自古以来就被人类所摄取的一种糖类物质；海藻糖甜度温和，相当于蔗糖甜度的45％，具有甜而不腻、味甜清爽、食后无后味、可显著的提高食品口味质量和抗龋齿等特性，同时，海藻糖对日常生活中从蔬菜和水果中摄取的维生素C、β-胡萝卜素等抗氧化物的SOD活性起到稳定作用，有助于防止体内的超氧离子大量增加，是一种安全、可靠的新型天然食用甜味糖；其具有很高的玻璃化转变温度，有助于提高食品复合物的玻璃化转变温度，促进干燥；二水结晶海藻糖吸湿性低，即使相对湿度达到95％仍不变潮，添加到食品中，可改善食品的吸湿性。
附图说明
图1为本发明实施例1中阿拉伯胶、低聚木糖浓缩液直接喷雾干燥(对照)和本发明所制得的产品的电镜图。
图2为本发明中低聚木糖浓缩液直接真空干燥(对照)和本发明所制得的产品的吸湿性曲线图，存放时间为1周，初始粉末质量为100g，相对湿度为75.3％，贮藏温度为25℃。
具体实施方式
以下通过具体实施方式结合附图对本发明的技术方案进行进一步的说明和描述。
下述实施例中，低聚木糖生产原料包括秸秆、稻壳、玉米芯和甘蔗渣。
实施例1
(1)低聚木糖生产原料经预处理、糖化、板框过滤、灭菌、脱色、离子交换、提纯和浓缩后，得到折光率为30％(等同于干物质总糖)的含量为80wt％(干物质总糖中的80wt％为低聚木糖)的低聚木糖浓缩液，具体如下：
a、将去离子水、低聚木糖生产原料与MgO以5∶1∶0.15的重量比混合后于165℃蒸煮3h。挤出蒸煮后浆中的黄液后用去离子水洗涤6次，然后用10wt％KOH水溶液抽提6h，过滤除去纤维素，得滤液，接着以4倍体积的无水乙醇沉淀滤液，获得富含木聚糖的半纤维素；
b、糖化：将去离子水、上述富含木聚糖的半纤维素与木聚糖酶以9∶1∶0.05的重量比混合后于60℃且pH＝5.0的溶液中糖化处理12h；
c、板框过滤与灭菌：将步骤b所得的物料用板框过滤除去未降解的半纤维素，于115℃灭菌12min；
d、脱色：将步骤c所得的物料进行活性炭脱色30min，其中步骤c所得的物料与活性炭的重量比为1∶0.003；
e、将步骤d所得的物料依次经离子交换、提纯和浓缩后，获得所述低聚木糖浓缩液；
(2)将二水结晶海藻糖、甘露糖醇和阿拉伯胶于60℃加热溶解于去离子水中分别获得二水结晶海藻糖溶液、甘露糖醇溶液和阿拉伯胶溶液，将步骤(1)所得的低聚木糖浓缩液、二水结晶海藻糖溶液和甘露糖醇溶液加入阿拉伯胶溶液中，充分混匀；上述二水结晶海藻糖、甘露糖醇和阿拉伯胶的质量比为5∶10∶10，上述低聚木糖浓缩液中的干物质总糖与上述二水结晶海藻糖、甘露糖醇和阿拉伯胶的总和的重量比为3∶1，去离子水与二水结晶海藻糖、甘露糖醇和阿拉伯胶的重量比均为3.5∶1
(3)将步骤(2)所得的物料进行喷雾干燥，干燥的进口温度为150℃，出口温度为70℃，即得所述促干燥抗吸潮的复合功能性低聚木糖组合物。
如图1的(a)所示，阿拉伯胶具有一定的中空颗粒，可作为微胶囊成膜剂在一定程度上用于低聚木糖的微胶囊。比较图1的(b)和(c)，几乎观察不到图1的(c)中的中空颗粒和凹痕，说明被阿拉伯胶胶囊化的功能糖颗粒增多。从图1的(b)和(c)可以看出，浓缩后低聚木糖直接喷雾干燥的颗粒彼此具有很强的吸引力，极易粘结，而本发明制备的复合功能性低聚木糖组合物经喷雾干燥使得颗粒不易粘结，球形度更高，更为分散。说明本发明的复合功能性低聚木糖组合物的稳定性和流动性明显优于浓缩后直接干燥的低聚木糖粉。
实施例2
(1)低聚木糖生产原料经预处理、糖化、板框过滤、灭菌、脱色、离子交换、提纯和浓缩后，得到折光率为70％(等同于干物质总糖)的含量为60wt％(干物质总糖中的60wt％为低聚木糖)的低聚木糖浓缩液，具体同实施例1；
(2)将二水结晶海藻糖、甘露糖醇和阿拉伯胶于70℃加热溶解于去离子水中分别获得二水结晶海藻糖溶液、甘露糖醇溶液和阿拉伯胶溶液，将步骤(1)所得的低聚木糖浓缩液、二水结晶海藻糖溶液和甘露糖醇溶液加入阿拉伯胶溶液中，充分混匀；上述二水结晶海藻糖、甘露糖醇和阿拉伯胶的质量比为12∶18∶20，上述低聚木糖浓缩液中的干物质总糖与上述二水结晶海藻糖、甘露糖醇和阿拉伯胶的总和的重量比为1∶1，去离子水与二水结晶海藻糖、甘露糖醇和阿拉伯胶的重量比均为4.5∶1
(3)将步骤(2)所得的物料进行真空干燥至水分达到4wt％，真空度为-1.0Bar，干燥温度为50℃，然后经粉碎并过300目的筛网，即得所述促干燥抗吸潮的复合功能性低聚木糖组合物。
如图2所示，第一天样品具有最高吸湿性值，随着贮藏天数的增加，吸湿性值逐渐降低，第七天吸湿性值几乎达到平衡。添加二水结晶海藻糖、甘露糖醇和阿拉伯胶后真空干燥的吸湿性值明显低于浓缩后低聚木糖直接真空干燥的吸湿性值。说明本发明的复合功能性低聚木糖组合物的抗吸潮能力明显优于浓缩后直接干燥的低聚木糖粉。
实施例3
(1)低聚木糖生产原料经预处理、糖化、板框过滤、灭菌、脱色、离子交换、提纯和浓缩后，得到折光率为60％(等同于干物质总糖)的含量为40wt％(干物质总糖中的40wt％为低聚木糖)的低聚木糖浓缩液，具体同实施例1；
(2)将二水结晶海藻糖、甘露糖醇和阿拉伯胶于70℃加热溶解于去离子水中分别获得二水结晶海藻糖溶液、甘露糖醇溶液和阿拉伯胶溶液，将步骤(1)所得的低聚木糖浓缩液、二水结晶海藻糖溶液和甘露糖醇溶液加入阿拉伯胶溶液中，充分混匀；上述二水结晶海藻糖、甘露糖醇和阿拉伯胶的质量比为7∶12∶14.3，上述低聚木糖浓缩液中的干物质总糖与上述二水结晶海藻糖、甘露糖醇和阿拉伯胶的总和的重量比为2∶1，去离子水与二水结晶海藻糖、甘露糖醇和阿拉伯胶的重量比均为4∶1
(3)将步骤(2)所得的物料进行真空冷冻干燥至水分达到3wt％，真空度为-60Pa，温度为-60℃，然后经粉碎并过500目的筛网，即得所述促干燥抗吸潮的复合功能性低聚木糖组合物。
实施例4
(1)低聚木糖生产原料经预处理、糖化、板框过滤、灭菌、脱色、离子交换、提纯和浓缩后，得到折光率为40％(等同于干物质总糖)的含量为50wt％(干物质总糖中的50wt％为低聚木糖)的低聚木糖浓缩液，具体同实施例1；
(2)将二水结晶海藻糖、甘露糖醇和阿拉伯胶于55℃加热溶解于去离子水中分别获得二水结晶海藻糖溶液、甘露糖醇溶液和阿拉伯胶溶液，将步骤(1)所得的低聚木糖浓缩液、二水结晶海藻糖溶液和甘露糖醇溶液加入阿拉伯胶溶液中，充分混匀；上述二水结晶海藻糖、甘露糖醇和阿拉伯胶的质量比为8∶9∶16.3，上述低聚木糖浓缩液中的干物质总糖与上述二水结晶海藻糖、甘露糖醇和阿拉伯胶的总和的重量比为2∶1，去离子水与二水结晶海藻糖、甘露糖醇和阿拉伯胶的重量比均为4∶1
(3)将步骤(2)所得的物料进行喷雾干燥，干燥的进口温度为120℃，出口温度为56℃，即得所述促干燥抗吸潮的复合功能性低聚木糖组合物。
实施例5
(1)低聚木糖生产原料经预处理、糖化、板框过滤、灭菌、脱色、离子交换、提纯和浓缩后，得到折光率为50％(等同于干物质总糖)的含量为35wt％(干物质总糖中的35wt％为低聚木糖)的低聚木糖浓缩液，具体同实施例1；
(2)将二水结晶海藻糖、甘露糖醇和阿拉伯胶于65℃加热溶解于去离子水中分别获得二水结晶海藻糖溶液、甘露糖醇溶液和阿拉伯胶溶液，将步骤(1)所得的低聚木糖浓缩液、二水结晶海藻糖溶液和甘露糖醇溶液加入阿拉伯胶溶液中，充分混匀；上述二水结晶海藻糖、甘露糖醇和阿拉伯胶的质量比为10∶13∶17，上述低聚木糖浓缩液中的干物质总糖与上述二水结晶海藻糖、甘露糖醇和阿拉伯胶的总和的重量比为1.5∶1，去离子水与二水结晶海藻糖、甘露糖醇和阿拉伯胶的重量比均为4.5∶1
(3)将步骤(2)所得的物料进行真空干燥至水分达到4.5wt％，真空度为-1.0Bar，干燥温度为60℃，然后经粉碎并过100目的筛网，即得所述促干燥抗吸潮的复合功能性低聚木糖组合物。
实施例6
(1)低聚木糖生产原料经预处理、糖化、板框过滤、灭菌、脱色、离子交换、提纯和浓缩后，得到折光率为70％(等同于干物质总糖)的含量为25wt％(干物质总糖中的25wt％为低聚木糖)的低聚木糖浓缩液，具体同实施例1；
(2)将二水结晶海藻糖、甘露糖醇和阿拉伯胶于60℃加热溶解于去离子水中分别获得二水结晶海藻糖溶液、甘露糖醇溶液和阿拉伯胶溶液，将步骤(1)所得的低聚木糖浓缩液、二水结晶海藻糖溶液和甘露糖醇溶液加入阿拉伯胶溶液中，充分混匀；上述二水结晶海藻糖、甘露糖醇和阿拉伯胶的质量比为9∶7∶12.6，上述低聚木糖浓缩液中的干物质总糖与上述二水结晶海藻糖、甘露糖醇和阿拉伯胶的总和的重量比为2.5∶1，去离子水与二水结晶海藻糖、甘露糖醇和阿拉伯胶的重量比均为3.5∶1
(3)将步骤(2)所得的物料进行真空冷冻干燥至水分达到5wt％，真空度为-20Pa，温度为-40℃，然后经粉碎并过20目的筛网，即得所述促干燥抗吸潮的复合功能性低聚木糖组合物。
上述各实施例所得的复合功能性低聚木糖组合物的主要性能指标检测如表1所示：
表1
注：粉末液化实验测定条件为一定质量的粉末均匀分布在培养皿中，曝露于普通环境1～5天。吸湿性值的测定条件为，一天内，初始粉末质量为100g，相对湿度为75.3％，贮藏温度为25℃。
由表1可知，在干燥过程中添加功能糖(二水结晶海藻糖、甘露糖醇和阿拉伯胶)所得的糖粉不易粘壁，具有显著促进干燥作用。玻璃化温度和吸湿性值是食品稳定性的重要指标。添加功能糖后产品的玻璃化温度明显高于浓缩后直接干燥的低聚木糖粉，吸湿性值明显低于浓缩后直接干燥的低聚木糖粉。说明本发明的复合功能性低聚木糖组合物的促干燥抗吸潮性能优异，配方科学合理，不易粘结和液化，产品稳定性明显优于浓缩后直接干燥的低聚木糖粉。本发明制备工艺流程简便易于操作，适用于规模化生产；所得产品质量非常稳定，便于加工、储存、运输、销售及利用。本发明的复合功能性低聚木糖组合物没有颜色及气味，口感甜美，是一种具有保健功能的复合功能性低聚木糖，可作为功能性食品直接食用同时也可作为天然复合甜味剂在配制各类食品中应用。
以上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，故不能依此限定本发明实施的范围，即依本发明专利范围及说明书内容所作的等效变化与修饰，皆应仍属本发明涵盖的范围内。
Claims (7)
1.一种促干燥抗吸潮的复合功能性低聚木糖组合物的制备方法，其特征在于：该复合功能性低聚木糖组合物的原料包括干物质总糖为30～70wt％的低聚木糖浓缩液、二水结晶海藻糖、甘露糖醇和阿拉伯胶，其中，上述干物质总糖中的25～95wt％为低聚木糖，二水结晶海藻糖、甘露糖醇和阿拉伯胶的质量比为5～15∶5～20∶10～20，上述低聚木糖浓缩液中的干物质总糖与上述二水结晶海藻糖、甘露糖醇和阿拉伯胶的总和的重量比为1～3∶1，
具体包括如下步骤：
(1)低聚木糖生产原料经预处理、糖化、板框过滤、灭菌、脱色、离子交换、提纯和浓缩后，得到折光率为30～70％的含量为25～95wt％的低聚木糖浓缩液；
(2)将二水结晶海藻糖、甘露糖醇和阿拉伯胶于55～75℃加热溶解于去离子水中分别获得二水结晶海藻糖溶液、甘露糖醇溶液和阿拉伯胶溶液，将步骤(1)所得的低聚木糖浓缩液、二水结晶海藻糖溶液和甘露糖醇溶液加入阿拉伯胶溶液中，充分混匀；
(3)将步骤(2)所得的物料进行充分干燥，即得所述促干燥抗吸潮的复合功能性低聚木糖组合物。
2.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述低聚木糖生产原料包括秸秆、稻壳、玉米芯和甘蔗渣。
3.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述步骤(2)中的去离子水与二水结晶海藻糖、甘露糖醇和阿拉伯胶的重量比均为3.5～5∶1。
4.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述步骤(3)中的干燥为喷雾干燥，该喷雾干燥的进口温度为110～150℃，出口温度为50～70℃。
5.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述步骤(3)中的干燥为真空干燥，该真空干燥的真空度为-1.2～-0.8Bar，干燥温度为50～70℃。
6.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述步骤(3)中的干燥为真空冷冻干燥，该真空冷冻干燥的真空度为-60～-20Pa，温度为-60～-40℃。
7.如权利要求1至6中任一权利要求所述的制备方法，其特征在于：所述步骤(1)包括如下步骤：
a、预处理：将去离子水、低聚木糖生产原料与MgO以4～6∶0.8～1.2∶0.1～0.2的重量比混合后于160～170℃蒸煮2.5～4h，挤出蒸煮后浆中的黄液后，用去离子水洗涤4～8次，再用8～12wt％KOH水溶液抽提4～8h，过滤除去纤维素，得滤液，接着以3～4倍体积的无水乙醇沉淀滤液，获得富含木聚糖的半纤维素；
b、糖化：将去离子水、上述富含木聚糖的半纤维素与木聚糖酶以8～10∶0.8～1.2∶0.04～0.06的重量比混合后于55～65℃且pH＝4.7～5.2的环境中糖化处理10～14h；
c、板框过滤与灭菌：将步骤b所得的物料用板框过滤除去未降解的半纤维素，于110～121℃灭菌10～15min；
d、脱色：将步骤c所得的物料进行活性炭脱色25～40min，其中步骤c所得的物料与活性炭的重量比为1∶0.002～0.005；
e、将步骤d所得的物料依次经离子交换、提纯和浓缩后，获得所述低聚木糖浓缩液。
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