CN108130350A - 高含量海藻糖的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种高含量海藻糖制备方法,高含量海藻糖制备方法,其依次包括如下步骤:(1)淀粉乳制备;(2)液化;(3)双酶解;(4)过滤去蛋白;(5)脱色;(6)脱盐;(7)纳滤和色谱分离提纯;(8)浓缩结晶;(9)分离干燥制得成品。本发明的优点在于,本发明制备的产品中,海藻糖含量大于99.7%,功能性好;与普通海藻糖产品相比,其达到相同效果的使用量可降低2‑5%,用于烘焙可提高烘焙产品的蓬松度,用于化妆品则可以提高化妆品的锁水保湿度;可有效降低美拉德反应的发生;本发明的产品收率高,可提高企业产量,利于工业生产;本发明的产品颗粒较均匀,比普通海藻糖产量颗粒度小,溶解速度快,使用方便。
Description
技术领域:
本发明涉及一种海藻糖制备方法,特别涉及一种高含量海藻糖制备方法。
背景技术:
海藻糖又称漏芦糖、蕈糖等,是一种安全、可靠的天然糖类。海藻糖对生物体具有神奇的保护作用,海藻糖在高温、高寒、高渗透压及干燥失水等恶劣环境条件下,在细胞表面能形成独特的保护膜,有效地保护蛋白质分子不变性失活,从而维持生命体的生命过程和生物特征。而自然界中如蔗糖、葡萄糖等其它糖类,均不具备这一功能。这一独特的功能特性,使得海藻糖除了可以作为蛋白质药物、酶、疫苗和其他生物制品的优良活性保护剂以外,还是保持细胞活性、保湿类化妆品的重要成分,更可作为防止食品劣化、保持食品新鲜风味、提升食品品质的独特食品配料,大大拓展了海藻糖作为天然食用甜味糖的功能。
目前,海藻糖产品主要用于烘焙、医药、化妆品、食品保鲜等领域,主要起到保湿、锁水、护色、降低美拉德反应的作用,可提高产品的质量,延长产品保质期,是一种重要的食品。海藻糖产品作用的发挥取决于其产品中海藻糖含量的高低,产品中海藻糖含量越高,其功能性越好,因此用于食品、化妆品中都有含量较高的海藻糖。目前,对于海藻糖含量的提高,一般采用离子交换脱盐、色谱分离提纯的方法,制备的海藻糖含量在98%左右;或者采用醇化分离进行精制,但是醇化分离中需要使用到一些化学试剂,例如醇类物质,其在海藻糖产品中有一定量的存留,无法完全去除,虽然提高了产品中海藻糖的含量,但在一定程度上限制了海藻糖产品的适用范围,如留存有醇类物质的海藻糖产品不能用于化妆品。
发明内容:
本发明的目的在于提供一种海藻糖含量高、收率高、粒度均匀的高含量海藻糖制备方法。
本发明由如下技术方案实施:高含量海藻糖制备方法,其依次包括如下步骤:(1)淀粉乳制备;(2)液化;(3)双酶解;(4)过滤去蛋白;(5)脱色;(6)脱盐;(7)纳滤和色谱分离提纯;(8)浓缩结晶;(9)分离干燥制得成品。
具体的,所述纳滤和色谱分离提纯的具体操作步骤为:先对上一步骤得到的脱盐液进行纳滤,纳滤膜分子量截留量为200-300Da,至纳滤液中的海藻糖的质量百分含量≥98%;用纯净水对所述纳滤液进行稀释,得到稀释液中的海藻糖浓度为15-25%;对所述稀释液进行色谱分离,色谱分离温度为65-75℃,得到所述提纯液,所述提纯液中海藻糖的质量百分含量≥99.5%。采用纳滤和色谱分离相结合的方法进行提纯,提高了产品中海藻糖含量。
优选的,所述淀粉乳制备的具体操作步骤为:取玉米浸泡至水中,所述玉米与所述水的比例为5-8:2-5,浸泡水温为40-60℃,浸泡至所述玉米的种皮可以剥离为止,得到浸泡玉米;滤除水分并对所述浸泡玉米进行破碎,至整粒量为<10粒/100g,得到破碎玉米;所述破碎玉米进行研磨去除玉米中的胚芽,至研磨液中玉米胚芽的数量小于5个/100ml,得到研磨液;所述研磨液进行碟片分离,至所述研磨液中蛋白质含量≤10%,得到所述淀粉乳;
所述液化的具体操作步骤为:淀粉乳制备完成后,将所述淀粉乳浓缩至15-30Be,得到浓缩淀粉乳;对所述浓缩淀粉乳进行液化,液化温度110-120℃,液化时间为15-25min,得到液化液;
所述双酶解的具体操作步骤为:液化完成后,向所述液化液中加入复合酶,所述复合酶的质量为所述淀粉乳的质量的5-15%,在pH4.0-4.5、温度为48-62℃的条件下进行酶解,酶解时间为36-60h,得到酶解液;
所述过滤去蛋白的具体操作步骤为:双酶解完成后,将所述酶解液过滤,过滤精度为5-25μm,循环过滤至滤液透光值90%以上,即得去蛋白液;
所述脱色的具体操作步骤为:过滤去蛋白完成后,向所述去蛋白液中加入活性炭颗粒,所述活性炭颗粒的质量为所述滤液质量的0.1-1%,在温度为65-70℃的条件下脱色30-60min,然后循环过滤去除活性炭颗粒,至滤液透光值达到98%以上,即得脱色液;
所述脱盐的具体操作步骤为:脱色完成后,对所述脱色液进行离子交换,至离子交换液电导率小于50us/cm,即得所述脱盐液;
所述浓缩结晶的具体操作步骤为:提纯完成后,先对所述提纯液进行蒸发结晶,至蒸发结晶液中海藻糖的质量百分含量≥60%时,再进行冷却结晶,当所述冷却结晶的温度降至20℃以下时,得到所述冷却结晶液;
所述分离干燥制得成品的具体操作步骤为:浓缩结晶完成后,对所述冷却结晶液进行离心分离,得到湿品;所述湿品烘干至含水量<1%,得到所述高含量海藻糖成品。
进一步的,所述(8)浓缩结晶中,所述冷却结晶的降温速率为4-6℃/h。
进一步的,所述复合酶包括MThase(麦芽寡糖基海藻糖水解酶)和MTsase(麦芽寡糖基海藻糖合成酶),所述MThase与所述MTsase的添加质量比为2:1,所述MThase、所述MTsase的活力值均为1-20U/g。
本申请制备的海藻糖产品中,海藻糖含量按国标23529-2009中海藻糖含量计算公式计算得到。
本发明的优点:1、本发明制备的产品中,海藻糖含量大于99.7%,功能性好;与普通海藻糖产品相比,其达到相同效果的使用量可降低2-5%,可降低使用者的成本;保水性好,用于烘焙可提高烘焙产品的蓬松度,用于化妆品则可以提高化妆品的锁水保湿度;可有效降低美拉德反应的发生,对蔬果的护色能力强;2、本发明的产品收率高,接近100%,可提高企业产量,利于工业生产;3、本发明的产品颗粒度为30目以下占70%以上,颗粒度40目以下占60%以上,200目以上占90%以上;颗粒较均匀,比普通海藻糖产品溶解速度快,使用方便。
具体实施方式:
实施例1:
高含量海藻糖制备方法,其具体包括:(1)淀粉乳制备,(2)液化,(3)双酶解,(4)过滤去蛋白,(5)脱色,(6)脱盐,(7)提纯,(8)浓缩结晶,(9)分离干燥;其中:
(1)淀粉乳制备:取玉米浸泡至水中,玉米与水的比例为5:2,浸泡水温为40℃,浸泡至玉米的种皮可以剥离为止,得到浸泡玉米;滤除水分并对浸泡玉米进行破碎,以分离种皮,至整粒量为8粒/100g,得到破碎玉米;破碎玉米进行研磨以去除玉米中的胚芽,至研磨液中玉米胚芽的数量为3个/100ml,得到研磨液;研磨液进行碟片分离,至研磨液中蛋白质含量为10%,得到淀粉乳;
(2)液化:(1)淀粉乳制备完成后,将淀粉乳浓缩至15Be,得到浓缩淀粉乳;对浓缩淀粉乳进行液化,液化温度110℃,液化时间为15min,得到液化液;
(3)双酶解:(2)液化完成后,向液化液中加入复合酶,复合酶包括MThase和MTsase,MThase与MTsase的添加质量比为2:1,MThase、MTsase的活力值均为1U/g;复合酶的质量为淀粉乳的质量的5%,在pH4.0、温度为48℃的条件下进行酶解,酶解时间为60h,得到酶解液;
(4)过滤去蛋白:(3)双酶解完成后,将酶解液过滤,过滤精度为5μm,循环过滤至滤液透光值为95%,即得去蛋白液;
(5)脱色:(4)过滤去蛋白完成后,向去蛋白液中加入活性炭颗粒,活性炭颗粒的质量为滤液质量的0.1%,在温度为65℃的条件下脱色30min,然后循环过滤去除活性炭颗粒,至滤液透光值为99%以上,即得脱色液;
(6)脱盐:(5)脱色完成后,对脱色液进行离子交换,至离子交换液电导率为45us/cm,即得脱盐液;
(7)提纯:(6)脱盐完成后,先对脱盐液进行纳滤,纳滤膜分子量截留量为200Da,至纳滤液中的海藻糖的质量百分含量为98%;用纯净水对纳滤液进行稀释,得到稀释液中的海藻糖浓度为15%;对稀释液进行色谱分离,色谱分离温度为65℃,得到提纯液,提纯液中海藻糖的质量百分含量为99.5%;
(8)浓缩结晶:(7)提纯完成后,先对提纯液进行蒸发结晶,至蒸发结晶液中海藻糖的质量百分含量为60%时,再进行冷却结晶,当冷却结晶的温度降至17℃时,得到冷却结晶液;
(9)分离干燥:(8)浓缩结晶完成后,对冷却结晶液进行离心分离,得到湿品;湿品烘干至含水量为0.8%,得到高含量海藻糖成品。
本实施例中,高含量海藻糖成品中海藻糖含量为100.1%,收率为99.7%,颗粒度为30目以下占70%以上,颗粒度40目以下占60%以上,200目以上占90%以上;保水度好,用于烘焙则烘焙产品的蓬松度高,4℃下放置5天后硬度值为372,可延长存放时间,用于化妆品则化妆品的锁水保湿能力为不加海藻糖的1.5倍;用于烘焙美拉德反应发生率可降低50%以上,对蔬果的护色能力强,可延长蔬果保质期。
实施例2:
高含量海藻糖制备方法,其具体包括:(1)淀粉乳制备,(2)液化,(3)双酶解,(4)过滤去蛋白,(5)脱色,(6)脱盐,(7)提纯,(8)浓缩结晶,(9)分离干燥;其中:
(1)淀粉乳制备:取玉米浸泡至水中,玉米与水的比例为6.6:4.5,浸泡水温为50℃,浸泡至玉米的种皮可以剥离为止,得到浸泡玉米;滤除水分并对浸泡玉米进行破碎,以分离种皮,至整粒量为5粒/100g,得到破碎玉米;破碎玉米进行研磨以去除玉米中的胚芽,至研磨液中玉米胚芽的数量为2个/100ml中,得到研磨液;研磨液进行碟片分离,至研磨液中蛋白质含量为6%,得到淀粉乳;
(2)液化:(1)淀粉乳制备完成后,将淀粉乳浓缩至26Be,得到浓缩淀粉乳;对浓缩淀粉乳进行液化,液化温度115℃,液化时间为20min,得到液化液;
(3)双酶解:(2)液化完成后,向液化液中加入复合酶,复合酶包括MThase和MTsase,MThase与MTsase的添加质量比为2:1,MThase、MTsase的活力值均为10U/g;复合酶的质量为淀粉乳的质量的10%,在pH4.3、温度为55℃的条件下进行酶解,酶解时间为48h,得到酶解液;
(4)过滤去蛋白:(3)双酶解完成后,将酶解液过滤,过滤精度为15μm,循环过滤至滤液透光值为93%,即得去蛋白液;
(5)脱色:(4)过滤去蛋白完成后,向去蛋白液中加入活性炭颗粒,活性炭颗粒的质量为滤液质量的0.6%,在温度为68℃的条件下脱色45min,然后循环过滤去除活性炭颗粒,至滤液透光值达到99%,即得脱色液;
(6)脱盐:(5)脱色完成后,对脱色液进行离子交换,至离子交换液电导率为40us/cm,即得脱盐液;
(7)提纯:(6)脱盐完成后,先对脱盐液进行纳滤,纳滤膜分子量截留量为250Da,至纳滤液中的海藻糖的质量百分含量为99%;用纯净水对纳滤液进行稀释,得到稀释液中的海藻糖浓度为20%;对稀释液进行色谱分离,色谱分离温度为70℃,得到提纯液,提纯液中海藻糖的质量百分含量为99.7%;
(8)浓缩结晶:(7)提纯完成后,先对提纯液进行蒸发结晶,至蒸发结晶液中海藻糖的质量百分含量为65%时,再进行冷却结晶,冷却结晶的降温速率为5℃/h,当冷却结晶的温度降至15℃时,得到冷却结晶液;
(9)分离干燥:(8)浓缩结晶完成后,对冷却结晶液进行离心分离,得到湿品;湿品烘干至含水量为0.5%,得到高含量海藻糖成品。
本实施例中,高含量海藻糖成品中海藻糖含量为100.56%,收率为99.8%,颗粒度为30目以下占70%以上,颗粒度40目以下占60%以上,200目以上占90%以上;保水度好,用于烘焙则烘焙产品的蓬松度高,4℃下放置5天后硬度值为357,可延长存放时间,用于化妆品则化妆品的锁水保湿能力为不加海藻糖的1.6倍左右;用于烘焙美拉德反应发生率可降低50%以上,对蔬果的护色能力强,可延长蔬果保质期。
实施例3:
高含量海藻糖制备方法,其具体包括:(1)淀粉乳制备,(2)液化,(3)双酶解,(4)过滤去蛋白,(5)脱色,(6)脱盐,(7)提纯,(8)浓缩结晶,(9)分离干燥;其中:
(1)淀粉乳制备:取玉米浸泡至水中,玉米与水的比例为8:5,浸泡水温为60℃,浸泡至玉米的种皮可以剥离为止,得到浸泡玉米;滤除水分并对浸泡玉米进行破碎,至整粒量为2粒/100g,得到破碎玉米;破碎玉米进行研磨(去除玉米中的胚芽),至研磨液中玉米胚芽的数量为1个/100ml中,得到研磨液;研磨液进行碟片分离,至研磨液中蛋白质含量为3%,得到淀粉乳;
(2)液化:(1)淀粉乳制备完成后,将淀粉乳浓缩至130Be,得到浓缩淀粉乳;对浓缩淀粉乳进行液化,液化温度120℃,液化时间为25min,得到液化液;
(3)双酶解:(2)液化完成后,向液化液中加入复合酶,复合酶包括MThase和MTsase,MThase与MTsase的添加质量比为2:1,MThase、MTsase的活力值均为20U/g;复合酶的质量为淀粉乳的质量的15%,在pH4.5、温度为62℃的条件下进行酶解,酶解时间为36h,得到酶解液;
(4)过滤去蛋白:(3)双酶解完成后,将酶解液过滤,过滤精度为25μm,循环过滤至滤液透光值为95%,即得去蛋白液;
(5)脱色:(4)过滤去蛋白完成后,向去蛋白液中加入活性炭颗粒,活性炭颗粒的质量为滤液质量的1%,在温度为70℃的条件下脱色60min,然后循环过滤去除活性炭颗粒,至滤液透光值达到99%,即得脱色液;
(6)脱盐:(5)脱色完成后,对脱色液进行离子交换,至离子交换液电导率为30us/cm,即得脱盐液;
(7)提纯:(6)脱盐完成后,先对脱盐液进行纳滤,纳滤膜分子量截留量为300Da,至纳滤液中的海藻糖的质量百分含量为99.5%;用纯净水对纳滤液进行稀释,得到稀释液中的海藻糖浓度为25%;对稀释液进行色谱分离,色谱分离温度为75℃,得到提纯液,提纯液中海藻糖的质量百分含量为99.9%;
(8)浓缩结晶:(7)提纯完成后,先对提纯液进行蒸发结晶,至蒸发结晶液中海藻糖的质量百分含量为70%时,再进行冷却结晶,冷却结晶的降温速率为4℃/h,当冷却结晶的温度降至16℃时,得到冷却结晶液;
(9)分离干燥:(8)浓缩结晶完成后,对冷却结晶液进行离心分离,得到湿品;湿品烘干至含水量为0.4%,得到高含量海藻糖成品。
本实施例中,高含量海藻糖成品中海藻糖含量为100.21%,收率为100.1%,颗粒度为30目以下占70%以上,颗粒度40目以下占60%以上,200目以上占90%以上;保水度好,用于烘焙则烘焙产品的蓬松度高,4℃下放置5天后硬度值为369,可延长存放时间,用于化妆品则化妆品的锁水保湿能力为不加海藻糖的1.4倍左右;用于烘焙美拉德反应发生率可降低50%以上,对蔬果的护色能力强,可延长蔬果保质期。
实施例4:
取普通海藻糖产品和本发明分别溶于同温纯水中,并制成浓度为1%的样品,分别命名为对照组和试验组,在相同的条件下利用液相色谱仪对其海藻糖含量进行分析,分析结果如表1所示。
表1两组海藻糖含量分析结果
由表1可知,试验组海藻糖含量高于对照组,试验组海藻糖含量为101.2%,表明本发明中海藻糖含量高于普通海藻糖产品,本发明的功能性优于普通海藻糖产品。
实施例5:
一、用于化妆品效果
制作相同面膜,在其他成分及用量相同的条件下,分别添加
质量比为3%的普通海藻糖产品(海藻糖含量98%)和本发明(海
藻糖含量99.7%),使用普通海藻糖产品制作的面膜为对照组,
使用本发明海藻糖产品制作的面膜为试验组;将试验组和对照组
在温度为26℃、其他环境条件相同的情况下放置8h,快速水分
仪检测面膜内水分,检测结果如表2所示。
表2两组水分检测结果
由表2可知,试验组保水度较对照组高,表明本发明用于化妆品可提高产品的保湿锁水能力,降低水分散失速率。
二、用于烘焙糕点的效果
制作相同的糕点,在其他成分及用量相同的条件下,以普通海藻糖产品(海藻糖含量98%)和本发明(海藻糖含量99.7%)别发替代20-30%的白砂糖,使用普通海藻糖产品制作的糕点为对照组,使用本发明海藻糖产品制作的糕点为对照组;将试验组和对照组在温度为4℃、其他环境条件相同的情况下放置5天,利用质构仪检测对照组和试验组的硬度,检测结果如表3所示。
表3两组硬度检测结果
由表3可知,试验组硬度较对照组硬度低,表明本发明用于糕点制作可以增加糕点的蓬松度,蓬松度高的糕点放置时老化速度降低,放置后糕点的硬度值下降,对于糕点质量有明显改善,可延长糕点的保存时间。
三、美拉德反应
取普通海藻糖产品(海藻糖含量98%)和本发明(海藻糖含量99.7%)溶于同样的溶剂中并制备成浓度为20%的溶液,普通海藻糖产品制备的溶液为对照组,本发明制备的溶液为试验组,分别向对照组和试验组添加质量比为1%脯氨酸并充分溶解,将对照组和试验组分别置于100℃的水浴中,30min后进行美拉德反应的观察,检测结果如表3所示。
表3两组美拉德反应检测结果
组别 | 初始色度(%) | 反应后色度(%) |
对照组 | 0.003 | 0.021 |
试验组 | 0.002 | 0.013 |
由表3可知,试验组反应前后的色度差值较对照组低,表明本发明可降低美拉德反应的发生,用于蔬果的护色,护色能力较强。
四、溶解速度
取同等质量的普通海藻糖产品(海藻糖含量98%)和本发明(海藻糖含量99.7%)分别命名为对照组和试验组,将对照组和试验组倒入同温同量的纯水中,分别对溶解时间进行记录,记录结果如表4所示。
表4两组溶解时间的结果
组别 | 溶解时间 |
对照组 | 1min56s |
试验组 | 1min27s |
由表4可知,试验组溶解速度较对照组快,表明本发明溶解速度快,使用方便。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已,并不用以限制本发明,凡在本发明的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (5)
1.高含量海藻糖制备方法,其特征在于,其依次包括如下步骤:(1)淀粉乳制备;(2)液化;(3)双酶解;(4)过滤去蛋白;(5)脱色;(6)脱盐;(7)纳滤和色谱分离提纯;(8)浓缩结晶;(9)分离干燥制得成品。
2.根据权利要求1所述的高含量海藻糖制备方法,其特征在于,所述纳滤和色谱分离提纯的具体操作步骤为:先对上一步骤得到的脱盐液进行纳滤,纳滤膜分子量截留量为200-300Da,至纳滤液中的海藻糖的质量百分含量≥98%;用纯净水对所述纳滤液进行稀释,得到稀释液中的海藻糖浓度为15-25%;对所述稀释液进行色谱分离,色谱分离温度为65-75℃,得到所述提纯液,所述提纯液中海藻糖的质量百分含量≥99.5%。
3.根据权利要求2所述的高含量海藻糖制备方法,其特征在于,
所述淀粉乳制备的具体操作步骤为:取玉米浸泡至水中,所述玉米与所述水的比例为5-8:2-5,浸泡水温为40-60℃,浸泡至所述玉米的种皮可以剥离为止,得到浸泡玉米;滤除水分并对所述浸泡玉米进行破碎,至整粒量为<10粒/100g,得到破碎玉米;所述破碎玉米进行研磨去除玉米中的胚芽,至研磨液中玉米胚芽的数量小于5个/100ml,得到研磨液;所述研磨液进行碟片分离,至所述研磨液中蛋白质含量≤10%,得到所述淀粉乳;
所述液化的具体操作步骤为:淀粉乳制备完成后,将所述淀粉乳浓缩至15-30Be,得到浓缩淀粉乳;对所述浓缩淀粉乳进行液化,液化温度110-120℃,液化时间为15-25min,得到液化液;
所述双酶解的具体操作步骤为:液化完成后,向所述液化液中加入复合酶,所述复合酶的质量为所述淀粉乳的质量的5-15%,在pH4.0-4.5、温度为48-62℃的条件下进行酶解,酶解时间为36-60h,得到酶解液;
所述过滤去蛋白的具体操作步骤为:双酶解完成后,将所述酶解液过滤,过滤精度为5-25μm,循环过滤至滤液透光值90%以上,即得去蛋白液;
所述脱色的具体操作步骤为:过滤去蛋白完成后,向所述去蛋白液中加入活性炭颗粒,所述活性炭颗粒的质量为所述滤液质量的0.1-1%,在温度为65-70℃的条件下脱色30-60min,然后循环过滤去除活性炭颗粒,至滤液透光值达到98%以上,即得脱色液;
所述脱盐的具体操作步骤为:脱色完成后,对所述脱色液进行离子交换,至离子交换液电导率小于50us/cm,即得所述脱盐液;
所述浓缩结晶的具体操作步骤为:提纯完成后,先对所述提纯液进行蒸发结晶,至蒸发结晶液中海藻糖的质量百分含量≥60%时,再进行冷却结晶,当所述冷却结晶的温度降至20℃以下时,得到所述冷却结晶液;
所述分离干燥制得成品的具体操作步骤为:浓缩结晶完成后,对所述冷却结晶液进行离心分离,得到湿品;所述湿品烘干至含水量<1%,得到所述高含量海藻糖成品。
4.根据权利要求3所述的高含量海藻糖制备方法,其特征在于,所述(8)浓缩结晶中,所述冷却结晶的降温速率为4-6℃/h。
5.根据权利要求2-4任意一项所述的高含量海藻糖制备方法,其特征在于,所述复合酶包括MThase和MTsase,所述MThase与所述MTsase的添加质量比为2:1,所述MThase和所述MTsase的活力值均为1-20U/g。
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