CN108841900A - 一种果葡糖浆的制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种果葡糖浆的制备方法，包括向葡萄糖含量为93％以上的葡萄糖液中加入硫酸镁和焦亚硫酸钠，将所述混合物的pH值调至7.0‑8.5并升温至60‑80℃，向所述混合物中加入液体葡萄糖异构酶。混合均匀后保温反应10‑30小时，得到果糖含量为40‑60％的粗制果葡糖浆。然后将pH值调至4.0以下，经过脱色和除杂，得到果葡糖浆。与现有生产技术相比，该方法的生产工艺简单，生产设备投入少，且无需异构柱和色谱分离等设备，操作方便，生产安排灵活度高，能耗较低，利于环保。

Description

一种果葡糖浆的制备方法

技术领域

本发明涉及食品添加剂技术领域，具体涉及一种果葡糖浆的制备方法。

背景技术

果糖是一种左旋六碳糖，为葡萄糖的异构体。其甜度高，口感好，但一般仅存在天然植物如蔬果和蜂蜜中，产量较少，很难满足大众需求。进入二十世纪以来，随着酶工程的不断进步，固体固定化葡萄糖异构酶出现并逐步推广，使通过葡萄糖浆生产果葡糖浆的工业化成为可能。

果葡糖浆是一种重要的甜味剂，其组成主要为果糖和葡萄糖。果葡糖浆包括F42、F55和F90型果葡糖浆等产品。其中“F”表示果糖，后面的数字表示果糖占干物质的百分比。F42型果葡糖浆的果糖含量在42％左右。F55型果葡糖浆的果糖含量在55％左右，它的甜度和蔗糖相当，具有广泛用途和较高的经济附加值。

目前生产F42型果葡糖浆和F55型果葡糖浆普遍采用固定化葡萄糖异构酶。其中，F42型果葡糖浆生产工艺包括以下步骤：将葡萄糖液经过脱色除杂精制，得到葡萄糖含量在95％以上的葡萄糖液，然后添加硫酸镁和焦亚硫酸钠，将pH值调至7.0-7.5并升温至60-65℃后，通过装有固定化异构酶的异构柱，得到果糖含量为42-44％的果葡糖浆，将其pH值调至4.0以下，再进行脱色、除杂和精制，得到F42型果葡糖浆。

F55型果葡糖浆生产工艺包括以下步骤：将葡萄糖液经过脱色除杂精制，得到葡萄糖含量在95％以上的葡萄糖液，然后添加硫酸镁和焦亚硫酸钠，将pH值调至7.0-7.5并升温至60-65℃后，通过装有固定化异构酶的异构柱，得到果糖含量为42-44％的果葡糖浆，将其pH值调至4.0以下，进行色谱分离，得到果糖含量为95％以上的果葡糖浆。将其进行脱色、除杂和精制后，按比例与F42型果葡糖浆混合，得到F55型果葡糖浆。上述现有生产工艺存在以下问题：

(1)作为关键设备的异构柱和色谱设备需要进口，且价格昂贵，直接推高生产成本。仅色谱分离设备的购买成本就高达数千万元。向异构柱内装填进口固定化异构酶的成本也需要几十万至上百万，且装填后的异构柱必须尽快使用，否则长期停用会导致固定化异构酶存放失效，增加设备成本。且异构柱和色谱设备运行费用高，维护保养繁琐。例如色谱分离设备日常需消耗大量的酸碱进行清洗和再生，这些酸碱又排入环境，造成污染。

(2)操作复杂，水电能耗高。生产过程中需要进行操作的设备包括葡萄糖液罐、异构柱、色谱分离设备、糖浆暂储罐、混合罐等。

(3)由于步骤繁多，且F55型果葡糖浆需要通过将果糖含量为92％的糖浆和果糖含量为42％的糖浆按比例混合得到混合得到，导致糖液损耗大，浪费严重，影响生产效益。且损失的糖液排入废水导致废水COD升高，加大污水处理难度。

因此，需要提供一种生产工艺简单、无需异构柱和色谱分离设备，能耗低的果葡糖浆制备工艺。

发明内容

本发明的目的在于提供一种果葡糖浆的制备方法。

为实现上述目的，本发明的技术方案如下：

一种果葡糖浆的制备方法，包括以下步骤：

步骤一、向葡萄糖含量为93％以上的葡萄糖液中加入硫酸镁和焦亚硫酸钠，搅拌混合均匀后得到混合物；

步骤二、将所述混合物的pH值调至7.0-8.5，然后升温至60-80℃；

步骤三、向所述混合物中加入液体葡萄糖异构酶，所述液体葡萄糖异构酶在所述葡萄糖液中的质量含量为1-5‰；

步骤四、将加入葡萄糖异构酶的混合物搅拌混合均匀后，保温反应10-30小时，得到果糖含量为40-60％的粗制果葡糖浆；

步骤五、将所述粗制果葡糖浆的pH值调至4.0以下，经过脱色和除杂，得到所述果葡糖浆。

优选地，所述葡萄糖液中，干物质的质量百分含量为30％-35％。

优选地，所述硫酸镁在所述葡萄糖液中的含量为100-200ppm，所述焦亚硫酸钠在所述葡萄糖液中的含量为50-150ppm。

优选地，采用纯碱调混合物的pH值。

优选地，所述液体葡萄糖异构酶的酶活≥5000u/ml。

优选地，所述果葡糖浆为F42型果葡糖浆或F55型果葡糖浆。

优选地，当所述果葡糖浆为F42型果葡糖浆时，其制备方法包括以下步骤：

步骤一、向葡萄糖含量为93％以上的葡萄糖液中加入硫酸镁和焦亚硫酸钠，搅拌混合均匀后得到混合物；

步骤二、将所述混合物的pH值调至7.0-8.0，然后升温至60-70℃；

步骤三、向所述混合物中加入液体葡萄糖异构酶，所述液体葡萄糖异构酶在所述葡萄糖液中的质量含量为1-3‰；

步骤四、搅拌混合均匀后保温反应10-26小时，得到果糖含量为42-44％的粗制果葡糖浆；

步骤五、将所述粗制果葡糖浆的pH值调至4.0以下，经过脱色和除杂，得到所述F42型果葡糖浆。

优选地，当所述果葡糖浆为F55型果葡糖浆时，其制备方法包括以下步骤：

步骤一、将葡萄糖液进行脱色和除杂后，得到葡萄糖含量为95％以上的葡萄糖液，向所述葡萄糖液中加入硫酸镁和焦亚硫酸钠，搅拌混合均匀后得到混合物；

步骤二、将所述混合物的pH值调至7.5-9.0，然后升温至65-80℃；

步骤三、向所述混合物中加入液体葡萄糖异构酶，所述液体葡萄糖异构酶在所述葡萄糖液中的质量含量为3-5‰；

步骤四、保温反应10-30小时，得到果糖含量为54-57％的粗制果葡糖浆；

步骤五、将所述粗制果葡糖浆的pH值调至4.0以下，经过脱色和除杂，得到所述F55型果葡糖浆。

优选地，所述液体葡萄糖异构酶的酶活≥10000u/ml。

本发明的有益效果：

与现有的果葡糖浆制备工艺相比，本发明的生产工艺相对简单，无需异构柱和色谱分离设备，且能耗较低。

具体的，当采用本发明的方法生产F42型果葡糖浆时，与现有的固定化葡萄糖异构酶生产方法相比，具有以下优势：

(1)不需要购置异构柱设备和固体固定化葡萄糖异构酶，节省生产流动资金；

(2)操作简单，液体葡萄糖异构酶在制备过程中随时添加，具有高度的生产灵活性；

(3)对葡萄糖液的质量要求不高，甚至不需要在加入异构酶之前精制。

当采用本发明的方法生产F55型果葡糖浆时，与现有的固定化葡萄糖异构酶生产方法相比，具有以下优势：

(1)不需要购置异构柱和昂贵的色谱分离设备，不占用大量资金；

(2)操作简便，可以一步法生产F55型果葡糖浆。即不需要采用色谱分离设备，先制备95％的超高果糖浆，然后混合F42果葡糖浆制备F55果葡糖浆；

(3)收率高，物料损耗少，更有利于环保；

(4)能耗低，综合成本低。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明的技术方案进行详细的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施方式，都属于本发明所保护的范围。

本发明实施例涉及一种果葡糖浆的制备方法，包括以下步骤：

步骤一、开启带有搅拌功能的糖液储罐或反应罐，将转速调至75-90rpm。然后加入葡萄糖含量为93％以上的葡萄糖液、硫酸镁和焦亚硫酸钠，搅拌混合均匀后得到混合物。

上述葡萄糖液是未精制的葡萄糖液，其中含有色素、杂质及其它盐分。传统果葡糖浆的制备方法中，这些物质会对产品质量产生影响，并且会在过柱时堵塞异构柱，影响将葡萄糖转化为果糖的效率。故需要对葡萄糖液经过脱色和除杂后，再加入硫酸镁和焦亚硫酸钠。而采用本发明的方法，由于不使用异构柱，采用液体葡萄糖异构酶将葡萄糖转化为果糖时，无需考虑色素和杂质对异构化过程的影响，因此无需在异构化前对葡萄糖液进行精制，简化了操作流程。葡萄糖液中含有干物质和水，葡萄糖含量为93％以上的葡萄糖液是指在干物质中，葡萄糖的质量百分含量在93％以上。

在本发明的一个实施例中，葡萄糖液中干物质的质量百分含量为30％-35％。葡萄糖液中干物质含量过少，会降低异构化效率和设备利用率。葡萄糖液中干物质含量过大，葡萄糖液浓度过高，原料粘稠度增加，不利于搅拌、调pH值等工艺的进行，异构化酶也无法在混合物中很好地分散。

在本发明的一个实施例中，硫酸镁在葡萄糖液中的含量为100-200ppm，焦亚硫酸钠在葡萄糖液中的含量为50-150ppm。其中，焦亚硫酸钠是常用的食品抗氧化剂，但用量不能超标，否则对人体健康有危害。硫酸镁的主要作用是在后续反应中激活葡萄糖异构酶。硫酸镁的含量过大，会向体系中引入过多的镁离子和硫酸根离子，增加后续除杂过程中设备的负担。硫酸镁的含量过小，会降低异构酶的转化率，不利于提高产能。

步骤二、将混合物的pH值调至7.0-8.5，然后升温至60-80℃。

在本发明的一个实施例中，由于硫酸镁的用量大于焦亚硫酸钠的用量，使得混合体系呈酸性，故采用纯碱调混合物的pH值。并且在后续的葡萄糖异构化过程中会产生酸性物质，因此需要将pH值调至碱性。

步骤三、向混合物中加入液体葡萄糖异构酶，在最佳反应温度下，使葡萄糖异构酶催化由葡萄糖转化为果糖的异构化反应。液体葡萄糖异构酶在葡萄糖液中的质量含量为1-5‰。由于进口葡萄糖异构酶的成本较高，如在混合物中的含量过大，对转化效率的提高不明显，造成原料的浪费。液体葡萄糖异构酶的含量过小，转化效率过低，不利于经济效益的提高。

在本发明的一个实施例中，加入的液体葡萄糖异构酶的酶活≥5000u/ml。

步骤四、将加入葡萄糖异构酶的混合物搅拌混合均匀后，保温反应10-30小时，得到果糖含量为40-60％的粗制果葡糖浆。如背景技术中所述，粗制果葡糖浆中也含有水和干物质。果糖含量为40-60％的粗制果葡糖浆，是指果糖在干物质中的质量百分含量为40-60％。

步骤五、将粗制果葡糖浆的pH值调至4.0以下，经过脱色和除杂，得到精制后的果葡糖浆。

粗制果葡糖浆中含有少量的杂质譬如色素、无机盐和蛋白质等，如果不进行去除，会影响产品的色泽和灰分指标，因此必须进行精制。精制过程包括活性炭脱色，再经过板框式压滤机除去添加的活性炭和其它固体杂质，然后经过离子交换柱，利用阴阳树脂的离子交换吸附作用，除去粗制果葡糖浆中的各种盐分，得到澄清纯净的果葡糖浆。

上述方法可用于制备F42型果葡糖浆或F55型果葡糖浆。

进一步地，当果葡糖浆为F42型果葡糖浆时，其制备方法包括以下步骤：

步骤一、向葡萄糖含量为93％以上的葡萄糖液中加入硫酸镁和焦亚硫酸钠，搅拌混合均匀后得到混合物；

步骤二、将混合物的pH值调至7.0-8.0，然后升温至60-70℃；

步骤三、向混合物中加入液体葡萄糖异构酶，液体葡萄糖异构酶在葡萄糖液中的质量含量为1-3‰；

步骤四、搅拌混合均匀后保温反应10-26小时，得到果糖含量为42-44％的粗制果葡糖浆；

步骤五、将粗制果葡糖浆的pH值调至4.0以下，经过脱色和除杂，得到F42型果葡糖浆。

进一步地，当果葡糖浆为F55型果葡糖浆时，其制备方法包括以下步骤：

步骤一、将葡萄糖液进行脱色和除杂后，得到葡萄糖含量为95％以上的葡萄糖液，向葡萄糖液中加入硫酸镁和焦亚硫酸钠，搅拌混合均匀后得到混合物；

步骤二、将混合物的pH值调至7.5-9.0，然后升温至65-80℃；

步骤三、向混合物中加入液体葡萄糖异构酶，液体葡萄糖异构酶在葡萄糖液中的质量含量为3-5‰；

步骤四、保温反应10-30小时，得到果糖含量为54-57％的粗制果葡糖浆；

步骤五、将粗制果葡糖浆的pH值调至4.0以下，经过脱色和除杂，得到F55型果葡糖浆。

特别地，由于F55型果葡糖浆中的果糖含量比F44型果葡糖浆高，因此对初始的葡萄糖液的质量标准要求也高。在步骤一中，需要对葡萄糖液进行脱色和除杂，以防止在后续反应中生成副产物，影响果糖得率。并且由于异构化反应的产酸量较高，为了加快反应效率，步骤二至步骤四需要在较高的温度和pH值下进行。液体葡萄糖异构酶的酶活也应当相应提高，优选加入的液体葡萄糖异构酶的酶活≥10000u/ml。

实施例1

利用普通葡萄糖液制备F42型果葡糖浆

步骤一、开启带有搅拌功能的反应罐，将转速调至75-90rpm。向反应罐内加入干物质含量为30％，葡萄糖含量为93％的葡萄糖液，以及硫酸镁和焦亚硫酸钠，搅拌混合均匀后得到混合物。其中，硫酸镁在葡萄糖液中的含量为150ppm，焦亚硫酸钠在葡萄糖液中的含量为100ppm。

步骤二、将混合物的pH值用纯碱调至7.0-8.2，然后升温至60-70℃。

步骤三、向混合物中加入液体葡萄糖异构酶，液体葡萄糖异构酶在葡萄糖液中的质量含量为1-5‰。酶活为5000u/ml。

步骤四、搅拌混合均匀后保温反应24小时，得到果糖含量为42-44％的粗制果葡糖浆。

步骤五、将粗制果葡糖浆的pH值调至4.0以下，经过脱色和除杂，得到F42型果葡糖浆。

其中，高纯度液体异构酶质量标准如下：

外观：淡黄色至浅棕色；

酶活力：5000u/ml 10000u/ml；

容重：1.05-1.20g/ml；

菌落总数：≤5000cfu/ml；

致病菌：未检出。

上述制备过程中改变温度、pH值和液体葡萄糖异构酶加入量，实施例1-1至1-10的各步骤操作参数及反应产物中的果糖含量见表1。

表1

从实施例1-1至1-3可以看出，随着异构化温度的提高，在相同反应时间内，果糖含量越高，说明温度的提高有利于果糖的生成。但是异构化酶存在最适宜的使用温度，考虑能耗及转化率，将最佳反应温度限定在65-70℃。

从实施例1-1、1-7至1-10可以看出，随着pH值的提高，在相同反应时间内，果糖含量越高，说明pH值的提高有利于果糖的生成。但pH值持续升高后，转化率的提高有限，而且碱性过高的反应体系会降低设备的使用寿命。因此将pH值限定在7.5-8.0。

从实施例1-1、1-4至1-6可以看出，随着液体葡萄糖异构酶加入量的提高，在相同反应时间内，果糖含量越高，说明提高液体葡萄糖异构酶的加入量有利于果糖的生成。但液体葡萄糖异构酶的加入量持续升高后，转化率的提高有限，而且增加生产成本。因此将液体葡萄糖异构酶加入量限定在1-3‰。

实施例2

利用精制葡萄糖液制备F55型果葡糖浆

步骤一、开启带有搅拌功能的反应罐，将转速调至75-90rpm。向反应罐内加入干物质含量为30％，葡萄糖含量为95％的精制葡萄糖液，以及硫酸镁和焦亚硫酸钠，搅拌混合均匀后得到混合物。其中，硫酸镁在葡萄糖液中的含量为150ppm，焦亚硫酸钠在葡萄糖液中的含量为100ppm。

步骤二、将混合物的pH值用纯碱调至7.0-8.5，然后升温至60-75℃。

步骤三、向混合物中加入液体葡萄糖异构酶，液体葡萄糖异构酶在葡萄糖液中的质量含量为1-5‰。酶活为10000u/ml。

步骤四、搅拌混合均匀后保温反应18小时，得到果糖含量为54-57％的粗制果葡糖浆。

步骤五、将粗制果葡糖浆的pH值调至4.0以下，经过脱色和除杂，得到F55型果葡糖浆。

上述制备过程中改变温度、pH值和液体葡萄糖异构酶加入量，实施例2-1至2-12的各步骤操作参数及反应产物中的果糖含量见表2。

表2

从实施例2-1至2-4可以看出，随着异构化温度的提高，在相同反应时间内，果糖含量越高，说明温度的提高有利于果糖的生成。但是异构化酶存在最适宜的使用温度，考虑能耗及转化率，将最佳反应温度限定在70-75℃。

从实施例2-3、2-5至2-8可以看出，随着pH值的提高，在相同反应时间内，果糖含量越高，说明pH值的提高有利于果糖的生成。但pH值持续升高后，转化率的提高有限，而且碱性过高的反应体系会降低设备的使用寿命。因此将pH值限定在7.5-8.5。

从实施例2-4、2-9至2-12可以看出，随着液体葡萄糖异构酶加入量的提高，在相同反应时间内，果糖含量越高，说明提高液体葡萄糖异构酶的加入量有利于果糖的生成。但液体葡萄糖异构酶的加入量持续升高后，转化率的提高有限，而且增加生产成本。因此将液体葡萄糖异构酶加入量限定在3-5‰。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种果葡糖浆的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一、向葡萄糖含量为93％以上的葡萄糖液中加入硫酸镁和焦亚硫酸钠，搅拌混合均匀后得到混合物；

步骤二、将所述混合物的pH值调至7.0-8.5，然后升温至60-80℃；

步骤三、向所述混合物中加入液体葡萄糖异构酶，所述液体葡萄糖异构酶在所述葡萄糖液中的质量含量为1-5‰；

步骤四、将加入葡萄糖异构酶的混合物搅拌混合均匀后，保温反应10-30小时，得到果糖含量为40-60％的粗制果葡糖浆；

步骤五、将所述粗制果葡糖浆的pH值调至4.0以下，经过脱色和除杂，得到所述果葡糖浆。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述葡萄糖液中，干物质的质量百分含量为30％-35％。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述硫酸镁在所述葡萄糖液中的含量为100-200ppm。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述焦亚硫酸钠在所述葡萄糖液中的含量为50-150ppm。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，采用纯碱调混合物的pH值。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述液体葡萄糖异构酶的酶活≥5000u/ml。

7.根据权利要求1至6任一项所述的方法，其特征在于，所述果葡糖浆为F42型果葡糖浆或F55型果葡糖浆。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，当所述果葡糖浆为F42型果葡糖浆时，其制备方法包括以下步骤：

步骤一、向葡萄糖含量为93％以上的葡萄糖液中加入硫酸镁和焦亚硫酸钠，搅拌混合均匀后得到混合物；

步骤二、将所述混合物的pH值调至7.0-8.0，然后升温至60-70℃；

步骤三、向所述混合物中加入液体葡萄糖异构酶，所述液体葡萄糖异构酶在所述葡萄糖液中的质量含量为1-3‰；

步骤四、搅拌混合均匀后保温反应10-26小时，得到果糖含量为42-44％的粗制果葡糖浆；

步骤五、将所述粗制果葡糖浆的pH值调至4.0以下，经过脱色和除杂，得到所述F42型果葡糖浆。

9.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，当所述果葡糖浆为F55型果葡糖浆时，其制备方法包括以下步骤：

步骤一、将葡萄糖液进行脱色和除杂后，得到葡萄糖含量为95％以上的葡萄糖液，向所述葡萄糖液中加入硫酸镁和焦亚硫酸钠，搅拌混合均匀后得到混合物；

步骤二、将所述混合物的pH值调至7.5-9.0，然后升温至65-80℃；

步骤三、向所述混合物中加入液体葡萄糖异构酶，所述液体葡萄糖异构酶在所述葡萄糖液中的质量含量为3-5‰；

步骤四、保温反应10-30小时，得到果糖含量为54-57％的粗制果葡糖浆；

步骤五、将所述粗制果葡糖浆的pH值调至4.0以下，经过脱色和除杂，得到所述F55型果葡糖浆。

10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述液体葡萄糖异构酶的酶活≥10000u/ml。