CN108728504A - 果寡糖组成物及其制备方法 - Google Patents
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- C12P—FERMENTATION OR ENZYME-USING PROCESSES TO SYNTHESISE A DESIRED CHEMICAL COMPOUND OR COMPOSITION OR TO SEPARATE OPTICAL ISOMERS FROM A RACEMIC MIXTURE
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Abstract
一种果寡糖组成物制备方法，包含以下步骤：使一含蔗糖原料与一酵素单元进行转化反应，以使所述含蔗糖原料中的蔗糖被所述酵素单元转化成果寡糖，其中，所述酵素单元包含β‑葡聚糖酶及聚半乳糖醛酸酶。所述果寡糖组成物的制备方法通过使用包含β‑葡聚糖酶及聚半乳糖醛酸酶的酵素单元，能将含蔗糖原料中的蔗糖转化成果寡糖，制得果寡糖组成物，并得到良好的果寡糖含量及果寡糖转化率。
Description
技术领域
本发明涉及一种果寡糖组成物及其制备方法，特别是涉及一种使用一包含β-葡聚糖酶及聚半乳糖醛酸酶的酵素单元转化含蔗糖原料的果寡糖组成物制备方法，以及所制得的果寡糖组成物。
背景技术
近年来，国人生活型态转变带动饮食变化，非正餐型态产品增加，烘焙点心具轻食与伴手礼食品特性，产业投入众多且逐年成长，其中糖浆为烘焙点心重要原料亦是高热量密度成分，因此成为产品开发的重要方向。巿售烘焙用糖浆具高吸湿性，可增加产品的保水性及柔软度，使产品更松软可口，改善产品外观及口感，降低产品的水活性，延长产品销售期限。目前巿售烘焙用糖浆以蔗糖经酸及加热反应为主，水解成葡萄糖及果糖，以具备吸湿性及溶解性为主要功能。国外糖浆原料方面，英国British sugar公司的转化糖浆经酸及热制程反应而来，印度Kusum公司的转化糖浆经酵素反应而来，以产品稳定性佳、无化学添加、无有害物质(如HMF-5)为产品诉求。然而在提高葡萄糖及果糖等含量上还有较大的改善空间。
发明内容
本发明的第一目的在于提供一种果寡糖组成物制备方法。
本发明果寡糖组成物制备方法，包含以下步骤：
使一含蔗糖原料与一酵素单元进行转化反应，以使所述含蔗糖原料中的蔗糖被所述酵素单元转化成果寡糖，其中，所述酵素单元包含β-葡聚糖酶及聚半乳糖醛酸酶。
本发明果寡糖组成物制备方法，所述含蔗糖原料的白利糖度范围为60°Brix以上。
本发明果寡糖组成物制备方法，所述酵素单元中所述β-葡聚糖酶与所述聚半乳糖醛酸酶的组成比例为1:1。
本发明果寡糖组成物制备方法，以所述含蔗糖原料的白利糖度为计算基准，所述酵素单元的使用量范围为0.01至2.0v/v％。
本发明果寡糖组成物制备方法，在温度范围为40至60℃进行所述转化反应。
本发明果寡糖组成物制备方法，所述转化反应的反应时间范围为8至48小时。
本发明果寡糖组成物制备方法还包含以下步骤：加热所述转化反应得到一转化产物，使得所述转化产物中的酵素单元失活以及浓缩所述转化产物以提高糖度。
本发明的第二目的在于提供一种果寡糖组成物制备方法。
本发明果寡糖组成物制备方法，包含以下步骤：
使一第一含蔗糖原料与一酵素单元进行第一次转化反应，以使所述第一含蔗糖原料中的蔗糖被所述酵素单元转化成果寡糖并形成一第一转化产物，其中，所述酵素单元包含β-葡聚糖酶及聚半乳糖醛酸酶；
在所述第一转化产物中加入一第二含蔗糖原料，形成一混合物；及
使所述混合物与所述酵素单元进行第二次转化反应，以使所述混合物中的蔗糖被所述酵素单元转化成果寡糖。
本发明果寡糖组成物制备方法还包含以下步骤：加热所述第二次转化反应得到一第二转化产物，使得所述第二转化产物中的酵素单元失活以及浓缩所述第二转化产物以提高糖度。
本发明的第三目的在于提供一种果寡糖组成物。
本发明果寡糖组成物是由如上所述的果寡糖组成物制备方法所制得。
本发明的有益效果在于：所述果寡糖组成物制备方法通过使用包含β-葡聚糖酶及聚半乳糖醛酸酶的酵素单元能将含蔗糖原料中的蔗糖转化成果寡糖，制得果寡糖组成物。
具体实施方式
以下将就本发明内容进行详细说明：
所述含蔗糖原料的来源无特别限制，只要含有蔗糖者皆适合，例如所述含蔗糖原料的来源为食材，所述食材例如但不限于甘蔗汁、糖蜜、甜菜汁等。
所述含蔗糖原料的白利糖度无特别限制。较佳地，所述含蔗糖原料的白利糖度范围为60°Brix以上。因为当所述含蔗糖原料的白利糖度范围为60°Brix以上时，相较于使用不是所述酵素单元的酵素进行转化反应，使用所述酵素单元进行转化反应能制得果寡糖含量较高的果寡糖组成物，且果寡糖转化率较高。
所述β-葡聚糖酶(β-glucanase)，其EC标号为EC 3.2.1.6，市售商品例如但不限于：sigma公司的β-glucanase或American Biosystems公司的β-glucanase等。
所述聚半乳糖醛酸酶(Polygalacturonase)，其EC标号为EC3.2.1.15，市售商品例如但不限于：sigma公司的Polygalacturonase等。
较佳地，所述酵素单元中所述β-葡聚糖酶与所述聚半乳糖醛酸酶的组成比例为1:1。
所述果寡糖为聚合度3至5个单糖的寡糖。所述果寡糖例如为蔗果三糖(1-kestose)、蔗果四糖(nystose)、蔗果五糖(1F-fructofuranosyl nystose)。
所述转化反应包含第一阶段及第二阶段的反应。所述第一阶段是蔗糖的分解，通过所述酵素单元将所述含蔗糖原料中的蔗糖分解为果糖及葡萄糖。第二阶段是果寡糖的生成，第一阶段所得到的果糖再与蔗糖反应形成蔗果三糖、蔗果四糖、蔗果五糖。
本发明果寡糖组成物制备方法的第一种实施态样，包含以下步骤：使所述含蔗糖原料与所述酵素单元进行转化反应，使得所述含蔗糖原料中的蔗糖被所述酵素单元转化成果寡糖。较佳地，所述果寡糖组成物制备方法的第一种实施态样还包含以下步骤：加热所述转化反应得到的一转化产物，使得所述转化产物中的酵素单元失活以及浓缩所述转化产物以提高糖度。
较佳地，以所述含蔗糖原料的白利糖度为计算基准，所述酵素单元的使用量范围为0.01至2.0v/v％。更佳地，以所述含蔗糖原料的白利糖度为计算基准，所述酵素单元的使用量范围为0.1至1.0v/v％。
所述转化反应的操作条件无特别限制。较佳地，在温度范围为40至60℃进行所述转化反应；更佳地，在温度范围为45至55℃进行所述转化反应。较佳地，所述转化反应的反应时间范围为8至48小时：更佳地，所述转化反应的反应时间范围为16至24小时。
加热所述转化产物的条件无特别限制，可根据糖度调整加热条件，例如以80至95的温度范围加热20至60分钟。
本发明果寡糖组成物制备方法的第二种实施态样，包含以下步骤：使所述第一含蔗糖原料与所述酵素单元进行第一次转化反应，以使所述第一含蔗糖原料中的蔗糖被所述酵素单元转化成果寡糖形成一第一转化产物。接着，在所述第一转化产物中加入一第二含蔗糖原料得到一混合物。再使所述混合物与所述酵素单元进行第二次转化反应，使得混合物中的蔗糖被所述酵素单元转化成果寡糖。较佳地，所述果寡糖组成物制备方法的第二种实施态样还包含以下步骤：加热所述第二次转化反应得到的一第二转化产物，以使得所述第二转化产物中的酵素单元失活以及浓缩所述第二转化产物。
较佳地，以所述第一含蔗糖原料的白利糖度为计算基准，所述酵素单元的使用量范围为0.01至2.0v/v％。更佳地，以所述第一含蔗糖原料的白利糖度为计算基准，所述酵素单元的使用量范围为0.1至1.0v/v％。
所述第一次转化反应的操作条件无特别限制。较佳地，在温度范围为40至60℃进行所述第一次转化反应；更佳地，在温度范围为45至55℃进行所述第一次转化反应。较佳地，所述第一次转化反应的反应时间范围为8至48小时：更佳地，所述第一次转化反应的反应时间范围为16至24小时。
所述第二次转化反应的操作条件无特别限制。较佳地，在温度范围为40至60℃进行所述第二次转化反应；更佳地，在温度范围为45至55℃进行所述第二次转化反应。较佳地，所述第二次转化反应的反应时间范围为8至48小时：更佳地，所述第二次转化反应的反应时间范围为16至24小时。
加热所述第二转化产物的条件无特别限制，可根据糖度调整加热条件，例如以80至95的温度范围加热20至60分钟。
本发明将就以下实施例来作进一步说明，但应了解的是，所述实施例仅为例示说明，而不应被解释为本发明实施的限制。
[实施例1]果寡糖组成物制备方法
在一反应器中混合40g的含蔗糖原料(种类为蔗糖溶液，白利糖度为40°Brix，蔗糖含量为40g/100mL)及0.2v/v％的酵素单元。其中，酵素单元包括β-葡聚糖酶(EC 3.2.1.6，购自于sigma)以及聚半乳糖醛酸酶(EC 3.2.1.15，购自于sigma)，β-葡聚糖酶与聚半乳糖醛酸酶的重量比例为1:1，且所述酵素单元的用量是以所述含蔗糖原料的白利糖度为计算基准。在常压、温度为50℃以及搅拌速度150rpm的条件下，使所述含蔗糖原料与所述酵素单元进行转化反应，所述含蔗糖原料中的蔗糖被所述酵素单元转化成果寡糖，反应时间为24小时，得到一转化产物。接着，加热(温度为80至95℃)所述转化产物，以使得所述转化产物中的酵素单元失活以及浓缩所述转化产物提高糖度，得到一果寡糖组成物。所述果寡糖组成物中的果糖(fructose)含量为0.0g/100mL，葡萄糖(glucose)含量为8.6g/100mL，蔗糖(sucrose)含量为6.0g/100mL，1-蔗果三糖(1-kestose)含量为20.5g/100mL，蔗果四糖(nystose)含量为4.9g/100mL，果寡糖(FOS)含量为25.4g/100mL，果寡糖转化率为63.5％，以及白利糖度为40°Brix。
[实施例2至13]果寡糖组成物制备方法
使用如同实施例1的制备方法制作实施例2至13的果寡糖组成物，差别在于：如表1所示改变含蔗糖原料、酵素单元及转化反应的条件。
[实施例14]果寡糖组成物制备方法
在一反应器中混合50g的第一含蔗糖原料(种类为糖蜜，白利糖度为50°Brix，蔗糖含量为45.6g/100mL)及0.5v/v％的酵素单元。其中，酵素单元包括β-葡聚糖酶(EC3.2.1.6，购自于sigma)以及聚半乳糖醛酸酶(EC 3.2.1.15，购自于sigma)，β-葡聚糖酶与聚半乳糖醛酸酶的重量比例为1:1，且所述酵素单元的用量是以所述第一含蔗糖原料的白利糖度为计算基准。在常压、温度为55℃以及搅拌速度150rpm的条件下，所述第一含蔗糖原料与所述酵素单元进行第一次转化反应，使所述第一含蔗糖原料中的蔗糖被所述酵素单元转化成果寡糖，反应时间为16小时，得到一第一转化产物。接着，再于所述反应器中添加50g的第二含蔗糖原料(种类为糖蜜，白利糖度为85°Brix，蔗糖含量为73.8g/100mL)与所述第一转化产物混合，得到一混合物。在常压、温度为55℃以及搅拌速度150rpm的条件下，使所述混合物与所述酵素单元进行转化反应，所述混合物中的蔗糖被所述酵素单元转化成果寡糖，反应时间为8小时，得到一第二转化产物。接着，加热(温度为80至95℃)所述第二转化产物，以使得所述第二转化产物中的酵素单元失活以及浓缩所述第二转化产物提高糖度，得到一果寡糖组成物。所述果寡糖组成物中的果糖(fructose)含量为6.5g/100mL，葡萄糖(glucose)含量为27.5g/100mL，蔗糖(sucrose)含量为15.4g/100mL，1-蔗果三糖(1-kestose)含量为18.5g/100mL，蔗果四糖(nystose)含量为6.1g/100mL，果寡糖(FOS)含量为24.6g/100mL，果寡糖转化率为24.6÷45.6×100％＝54％，以及白利糖度为74°Brix。
[实施例15]果寡糖组成物制备方法
使用如同实施例14的制备方法制作实施例15的果寡糖组成物，差别在于：所述第一含蔗糖原料与所述酵素单元进行第一次转化反应的时间为8小时，以及所述第二含蔗糖原料与所述酵素单元进行第二次转化反应的时间为16小时。所得到的果寡糖中的果糖含量为4.9g/100mL，葡萄糖含量为29.2g/100mL，蔗糖含量为7.1g/100mL，1-蔗果三糖含量为24.3g/100mL，蔗果四糖含量为8.5g/100mL，果寡糖含量为32.8g/100mL，果寡糖转化率为32.8÷45.6×100％＝72％，以及白利糖度为74°Brix。
[比较例1至3]果寡糖组成物制备方法
使用如同实施例1的制备方法制作比较例1至3的果寡糖组成物，差别在于：如表2所示改变所使用的酵素。其中，比较例1使用的酵素为α-葡萄糖苷酶(α-Glucosidase，EC编号为E.C.3.2.1.20，购自于Megazyme)；比较例2使用的酵素为果胶酶(Pectinex-ULTRA SP-L，购自于novozyme)；比较例3使用的酵素为果胶酶(Pectinex-ULTRA SP-L，购自于sigma)。
[性质评价]
各实施例及比较例的含蔗糖原料及果寡糖组成物中的白利糖度、糖类组成，以及果寡糖组成物的果寡糖转化率是用以下方式分析：
1.白利糖度(Degrees Brix)
以一手持式糖度计(厂商型号：Master Alpha Brix Refractometer)量测待测样品的白利糖度(单位为°Brix)。
2.糖类组成分析
以高效液相层析(High-performance Liquid Chromatography，厂商型号HitachiMedical Systems L-2200)分析待测样品的糖类组成。
3.果寡糖转化率
果寡糖转化率是用以下算式求得：果寡糖转化率(％)＝(果寡糖组成物中果寡糖的含量)÷(含蔗糖原料中蔗糖的含量)×100％。其中，果寡糖的含量等于1-蔗果三糖的含量及蔗果四糖的含量的总合。
表1
表1(续)
表1(续)
表2
由表1的结果可证明，实施例1至15通过使用所述酵素单元能将含蔗糖原料中的蔗糖转化成果寡糖，并得到良好的果寡糖含量及果寡糖转化率。
更进一步地，从实施例5及比较例1至3的数据可知，相较于比较例1至3使用α-葡萄糖苷酶或果胶酶，实施例5使用所述酵素单元能得到较高的果寡糖含量及果寡糖转化率。证明当含蔗糖原料的白利糖度较高时，例如当含蔗糖原料的白利糖度为60°Brix以上时，使用所述酵素单元能获得较高的果寡糖含量及果寡糖转化率。
综上所述，本发明果寡糖组成物制备方法通过使用包含β-葡聚糖酶及聚半乳糖醛酸酶的酵素单元能将含蔗糖原料中的蔗糖转化成果寡糖，制得果寡糖组成物，并得到良好的果寡糖含量及果寡糖转化率。进一步地，当含蔗糖原料的白利糖度较高时，例如白利糖度60°Brix以上时，特别适合使用所述酵素单元，能制得果寡糖含量高的果寡糖组成物，且果寡糖转化率较高，故确实能达成本发明之目的。
只是以上所述，为本发明的较佳实施例而已，当不能用此限定本发明实施的范围，也就是说大凡依本发明申请权利要求书及发明说明书内容所作的简单的等效变化与修饰，皆仍属本发明涵盖的范围内。
Claims (10)
1.一种果寡糖组成物制备方法，其特征在于其包含以下步骤：
使一含蔗糖原料与一酵素单元进行转化反应，以使所述含蔗糖原料中的蔗糖被所述酵素单元转化成果寡糖，其中，所述酵素单元包含β-葡聚糖酶及聚半乳糖醛酸酶。
2.根据权利要求1所述的果寡糖组成物制备方法，其特征在于，所述含蔗糖原料的白利糖度范围为60°Brix以上。
3.根据权利要求1所述的果寡糖组成物制备方法，其特征在于，所述酵素单元中所述β-葡聚糖酶与所述聚半乳糖醛酸酶的组成比例为1:1。
4.根据权利要求1所述的果寡糖组成物制备方法，其特征在于，以所述含蔗糖原料的白利糖度为计算基准，所述酵素单元的使用量范围为0.01至2.0v/v％。
5.根据权利要求1所述的果寡糖组成物制备方法，其特征在于，在温度范围为40至60℃进行所述转化反应。
6.根据权利要求1所述的果寡糖组成物制备方法，其特征在于，所述转化反应的反应时间范围为8至48小时。
7.根据权利要求1所述的果寡糖组成物制备方法，其特征在于其还包含以下步骤：加热所述转化反应得到一转化产物，使得所述转化产物中的酵素单元失活以及浓缩所述转化产物以提高糖度。
8.一种果寡糖组成物制备方法，其特征在于其包含以下步骤：
使一第一含蔗糖原料与一酵素单元进行第一次转化反应，以使所述第一含蔗糖原料中的蔗糖被所述酵素单元转化成果寡糖并形成一第一转化产物，其中，所述酵素单元包含β-葡聚糖酶及聚半乳糖醛酸酶；
在所述第一转化产物中加入一第二含蔗糖原料得到一混合物；及
使所述混合物与所述酵素单元进行第二次转化反应，以使所述混合物中的蔗糖被所述酵素单元转化成果寡糖。
9.如权利要求8所述的果寡糖组成物制备方法，其特征在于其还包含以下步骤：加热所述第二次转化反应得到一第二转化产物，使得所述第二转化产物中的酵素单元失活以及浓缩所述第二转化产物以提高糖度。
10.一种果寡糖组成物，其特征在于其是由如权利要求1至9中任一项所述的果寡糖组成物制备方法所制得。
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