CN108949855B - 魔芋葡甘露聚糖水解产物 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于制备魔芋葡甘露聚糖水解产物的方法，所述方法包含以下步骤：a.在食品级酸的存在下，水解魔芋葡甘露聚糖粉以提供部分水解的魔芋葡甘露聚糖，所述酸水解开始时的含水量按重量计不超过25％，优选地按重量计在15％与22％之间，更优选地按重量计在18％与20％之间；b.在至少一种选自下组的酶的存在下进一步水解步骤a)的部分水解产物，该组由以下各项组成：转葡糖苷酶、β‑淀粉酶、支链淀粉酶、麦芽糖生产酶、葡糖淀粉酶、环糊精糖基转移酶、β‑葡聚糖酶、纤维素酶、木聚糖酶和多聚半乳糖醛酸酶，优选地选自下组，该组由以下各项组成：转葡糖苷酶、β‑淀粉酶、支链淀粉酶和麦芽糖生产酶，更优选地选自下组，该组由以下各项组成：转葡糖苷酶和支链淀粉酶；c.回收步骤b)的魔芋葡甘露聚糖水解产物。

Description

魔芋葡甘露聚糖水解产物

技术领域

本发明涉及一种用于从魔芋葡甘露聚糖粉制备魔芋葡甘露聚糖水解产物的新颖的方法。本发明还涉及通过所述方法可获得的水解产物。本发明进一步涉及所述水解产物用于制备食品产品或饮料的用途。

背景技术

魔芋葡甘露聚糖是从魔芋植物根粉末获得的水溶性膳食纤维。

魔芋葡甘露聚糖表现出许多有益的生理功能。例如，它是用于治疗代谢综合征(如高胆固醇血症、葡萄糖耐受不良、肥胖和糖尿病)有益的膳食添加剂。魔芋葡甘露聚糖也是天然益生元，可用于缓解便秘。

因此，作为一种健康成分，魔芋葡甘露聚糖粉可以从食品和营养食品行业中找到利益，尤其是在亚洲。在食品行业中，魔芋葡甘露聚糖粉通常用作胶凝剂、增稠剂。然而，其高粘度限制了其应用。的确，魔芋葡甘露聚糖粉在与水接触时立即膨胀并且其粘度迅速增加，导致形成结块并防止葡甘露聚糖在水中完全分散。

在营养食品行业中，魔芋葡甘露聚糖粉主要用于体重控制。由于其高粘度的限制，它通常放置在硬胶囊中或以少量在粉末饮料混合物中使用。在30℃下，1％浓度的魔芋葡甘露聚糖(≥90％纯度)溶液的粘度可达到30,000cP以上。在此低浓度下，魔芋葡甘露聚糖的一些健康益处可能被限制，例如增加膳食纤维和益生元的摄入。

因此，使魔芋葡甘露聚糖的均匀溶液按重量计高于1％是非常困难的。此外，魔芋葡甘露聚糖的溶液是不稳定的；在储存时趋向于凝胶化，特别是在低温和/或碱性的pH下。

因此，本申请人的功绩是提出快速有效的制备魔芋葡甘露聚糖水解产物的方法，所述水解产物表现出比母体魔芋葡甘露聚糖(或天然魔芋葡甘露聚糖)更好的润湿性和更高的溶解度，并具有高稳定性(储存时很少或没有粘度变化并且无胶凝作用)。此外，水解产物显示出少量的简单糖(单糖和二糖)和高膳食纤维含量，这对于食品应用是特别有利的。

发明简述

本发明的第一个目的是一种制备魔芋葡甘露聚糖水解产物的方法。所述方法包括以下步骤：

a.在食品级酸、优选地强食品级酸的存在下，水解魔芋葡甘露聚糖粉以提供部分水解的魔芋葡甘露聚糖，所述酸水解开始时的含水量按重量计不超过25％，优选地按重量计在15％与22％之间，更优选地按重量计在18％与20％之间；

b.在至少一种选自下组的酶的存在下进一步水解步骤a)的部分水解产物，该组由以下各项组成：转葡糖苷酶、β-淀粉酶、支链淀粉酶、麦芽糖生产酶、葡糖淀粉酶、环糊精糖基转移酶、β-葡聚糖酶、纤维素酶、木聚糖酶和多聚半乳糖醛酸酶，优选地选自下组，该组由以下各项组成：转葡糖苷酶、β-淀粉酶、支链淀粉酶和麦芽糖生产酶，更优选地选自下组，该组由以下各项组成：转葡糖苷酶和支链淀粉酶；

c.回收步骤b)的魔芋葡甘露聚糖水解产物。

本发明的第二个目的是通过所述方法获得的或可获得的魔芋葡甘露聚糖水解产物。

本发明的第三个目的是魔芋葡甘露聚糖水解产物用于制备食品产品或饮料的用途。

如在此使用的，表达“水解产物”意指比母体聚糖更低分子量的材料，并且包括但不唯一地限于寡糖和糖。

发明详述

根据本发明的方法的步骤a)包括在食品级酸(优选地强食品级酸)的存在下，在干燥条件下，水解魔芋葡甘露聚糖粉。

如在此使用的，表达“食品级酸”意指在直接接触或位于附近时，酸不会用有害物质污染食物。

如在此使用的，表达“干燥条件”或“干酸水解”意指水解开始时的水含量不超过按重量计25％，优选地按重量计在15％与22％之间，更优选地按重量计在15％与20％之间。

本发明的干酸水解是特别有利的，因为不需要溶解魔芋粉以进行酸水解，去除更少水并没有使用有机溶剂。

对于根据本发明的方法有用的魔芋葡甘露聚糖粉典型地包含按重量计在60％与95％之间的葡甘露聚糖，例如按重量计在75％与95％之间的葡甘露聚糖。在本发明的具体实施例中，该魔芋粉由湖北一致魔芋生物科技股份有限公司(Hubei Yizhi KonjacBiotechnology Co.,Ltd.)出售，包含按重量计约85％的葡甘露聚糖(葡萄糖与甘露糖的比例为1:0.68)、按重量计0.6％的蛋白质、按重量计1.5％的灰分、按重量计6.2％的粗纤维素和按重量计0.04％的粗脂肪。

本发明中有用的食品级酸典型地选自下组，该组由以下各项组成：盐酸、硫酸、硝酸、磷酸、乙酸和柠檬酸，优选地选自下组，该组由以下各项组成：盐酸、硫酸、硝酸、磷酸。该食品级酸更优选是盐酸。

本发明的干酸水解的步骤a)更特别地包括第一步骤a1)，在食品级酸(优选地强食品级酸)的存在下，在50℃与100℃之间、优选地在60℃与80℃之间的温度下将魔芋葡甘露聚糖粉加热至少1小时，优选地在1小时与5小时之间，更优选地在2小时与4小时之间。

在此步骤a1)期间的温度优选地在适度地高温下但是优选地低于100℃，以便避免部分水解产物的不希望的着色和/或魔芋葡甘露聚糖的过度解聚或过度水解。

典型地，在此步骤a1)期间的温度是从50℃至约100℃，优选地在60℃与80℃之间。

此步骤a1)的持续时间是感兴趣的低分子量魔芋葡甘露聚糖的程度的函数，这也由其溶解度和粘度指示。在本发明中，酸水解的持续时间典型地是至少1小时，优选地在1小时与5小时之间，更优选地在2小时与4小时之间。

此外，在此水解步骤a1)的最后，水分含量或含水量典型地按重量计在4％与8％之间，优选地按重量计在4％与5％之间，以便避免魔芋葡甘露聚糖过度解聚或过度水解。所得部分水解的粉末在20％固体浓度和高于20％固体浓度下是可溶的，而不形成凝胶并具有淡琥珀色。较长的酸水解会导致不希望的较暗的颜色。

在本发明的具体实施例中，在借助于食品级酸、优选地强酸部分水解之前，将该魔芋葡甘露聚糖粉与淀粉预混合。

添加淀粉对本发明的最终魔芋葡甘露聚糖水解产物表现出积极作用，更特别地当将混合物溶于水性溶液中时对其粘度和溶解度有积极作用。

本发明的干酸水解的步骤a)进一步包括以下步骤a2)：添加水和碱性反应物，优选地碱反应物以淬灭步骤a1)中的酸水解，并以得到该部分水解产物，产生具有按重量计在1％与20％之间，优选地按重量计在5％与15％之间的浓度以及在5与6之间的pH的形式的水性溶液。按重量计大于20％时，该溶液对于随后的酶水解来说太稠。

本发明的方法包括在特异性酶的存在下的另外的水解步骤(步骤b))。

此另外的步骤(步骤b))由以下组成：在至少一种选自下组的酶的存在下进一步水解步骤a)的部分水解产物，该组由以下各项组成：转葡糖苷酶、β-淀粉酶、支链淀粉酶、麦芽糖生产酶、葡糖淀粉酶、环糊精糖基转移酶、β-葡聚糖酶、纤维素酶、木聚糖酶和多聚半乳糖醛酸酶，优选地选自下组，该组由以下各项组成：转葡糖苷酶、β-淀粉酶、支链淀粉酶和麦芽糖生产酶，更优选地选自下组，该组由以下各项组成：转葡糖苷酶和支链淀粉酶。

此类特异性酶是特别令人感兴趣的，因为它们显著地降低了步骤a)的部分水解产物的分子量(因此降低了其粘度)，而不会产生太多还原糖，更特别的是不产生太多的单糖(DP1)或二糖(DP2)。

因此，通过根据本发明的方法获得的魔芋葡甘露聚糖水解产物具有少量的单糖/二塘(DP1+DP2)和大量的寡糖/多糖(DP≥3)。换句话说，这些魔芋葡甘露聚糖水解产物包含低的简单糖含量和高的纤维含量，这对健康和/或营养食品应用是特别有利的。

如在此使用的，符号DP1、DP2和DP≥3是指糖类的聚合度，即DP1是聚合度为1(单糖)、DP2是二糖并且DP≥3是聚合度为3或更高。

更确切地说，本发明的酶水解步骤b)包括以下步骤：

b1)使步骤a)的部分水解产物(更准确地说，步骤a2)的水性溶液形式的部分水解产物)与有效量的该至少一种酶接触；

b2)允许该至少一种酶进一步水解步骤a)的该部分水解产物，以便获得这些魔芋葡甘露聚糖水解产物。

使步骤a)的该部分水解产物与有效量的该至少一种酶接触。典型地，将该至少一种酶以0.5μL/g与5μL/g之间(优选地在0.5μL/g与1.5μL/g之间)的浓度添加。

在酶水解(步骤b)期间的温度优选地不是高的，以便防止酶的变性并以便在酶表现出其最佳活性的温度下操作。

典型地，在酶水解期间的温度是从室温至约65℃，优选地在50℃与60℃之间。

酶水解的持续时间是感兴趣的低分子量魔芋葡甘露聚糖的程度的函数，这也由其溶解度和粘度表示。在本发明中，酶水解(步骤b1)的持续时间典型地是至少5小时，优选地在6小时与30小时之间，更优选地在6小时与20小时之间。

根据本发明的方法包括回收魔芋葡甘露聚糖水解产物的步骤c)。

此类步骤c)通常或有利地包括去除该至少一种酶、颜色和来自糖或其组合的酸反应的其它污染物(如盐、蛋白质、灰分、糠醛)的步骤。杂质的这种除去典型地通过使用过滤、离心、吸附、蒸馏、色谱法、洗涤处理或其组合进行。

在特别地优选的实施例中，本发明的方法的步骤c)包括以下第一步骤：将由步骤b)得到的魔芋葡甘露聚糖水解产物在活性炭上过滤，接着在离子交换树脂上过滤。活性炭能够去除酸水解期间获得的水解产物的着色、该至少一种酶以及来自糖的酸反应的有机杂质(如糠醛)。离子交换树脂去除在步骤b)中获得的水解产物中存在的盐和蛋白质。

在非常优选的实施例中，本发明的步骤c)的方法包括或进一步包括魔芋葡甘露聚糖水解产物的干燥步骤，优选地通过喷雾干燥。

喷雾干燥是该方法中特别令人感兴趣的干燥技术，因为它是将可溶性多糖溶液干燥成粉末的快速方法。

根据此非常优选的实施例，因此将魔芋葡甘露聚糖水解产物以粉末形式回收。

通过本发明的方法获得的魔芋葡甘露聚糖水解产物比母体魔芋葡甘露聚糖表现出更好的润湿性和更高的水溶解度。因此，可以在更短的混合时间内以更高的固体含量(即，魔芋葡甘露聚糖水解产物的浓度按重量计大于1％，优选大于2％，更优选在2％与6％之间)制备水性溶液，具有显着更低的粘度并且没有形成凝胶。

所得溶液也显示出高稳定性(储存时很少或没有粘度变化并且无凝胶作用)。

此外，水解产物显示出少量的简单糖(单糖和二糖)和高膳食纤维含量，这对于健康和/或营养食品应用是特别有利的。

在具体实施例中，在回收步骤c)之前(更特别地在干燥步骤之前)，可以将优选地具有在10与20之间的低DE的糊精或麦芽糖糊精添加至步骤b)的魔芋葡甘露聚糖水解产物中。该糊精或麦芽糖糊精可以来源于(但不限于)普通玉米淀粉、糯玉米淀粉、木薯淀粉、小麦淀粉、马铃薯淀粉、豌豆淀粉、米淀粉等。此类添加增加了魔芋葡甘露聚糖水解产物的溶解度并允许当它们溶解在水性溶液中时调节粘度。

本发明的第二个目的是通过根据第一个目的的方法可获得的或获得的魔芋葡甘露聚糖水解产物。

本发明的魔芋葡甘露聚糖水解产物优选地处于粉末的形式。

本发明的魔芋葡甘露聚糖水解产物可以典型地具有包括在24000g/mol与30000g/mol之间的质均摩尔质量Mw，包括在15000g/mol与20000g/mol之间的数均摩尔质量Mn。

如上文提及的，根据本发明的魔芋葡甘露聚糖水解产物表现出在水性介质中(特别是在水中)良好的溶解性，并且所得水性溶液显示出低粘度。

本发明的魔芋葡甘露聚糖水解产物当以按重量计3％的浓度溶解在水性介质、典型地在水中时，显示出不超过50cP和35cP的粘度(例如不超过35cP和20cP)，所述粘度使用快速粘度分析仪(RVA)分别在25℃和65℃下进行测量。

本发明的魔芋葡甘露聚糖水解产物当以按重量计3％的浓度溶解在水性介质中时，在一个月的时间内在4℃的温度下显示出不增加超过15％的粘度，优选增加不超过10％的粘度。

此外，本发明的魔芋葡甘露聚糖水解产物包含基于干物质按重量计大于65％、优选地在70％与92％之间(例如在75％与85％之间)的聚合度≥3的糖类，以及基于干物质，按重量计小于20％、优选地小于15％、更优选地在5％与15％之间的聚合度<3的糖类的比例。

因此，该水解产物显示出少量的简单糖(单糖和二糖)和高膳食纤维含量，这对健康和/或营养食品应用是特别有利的。

本发明的第三个目的是将根据第二个目的的魔芋葡甘露聚糖水解产物用于制备食品产品或饮料的用途。

本发明现在使配制含有高水平的葡甘露聚糖的食品产品(例如营养饮料)成为可能，这些食品产品在以前是不可能制备的，因为已知天然葡糖甘露聚糖在浓度高于1％时形成极其粘稠的溶液或凝胶。在水中溶解适度至大量的魔芋粉而不形成结块也是困难的。

本发明的魔芋葡甘露聚糖水解产物可以被用于稳定或组织改良食品和饮料产品，如在冰淇淋的生产中，以及在多种减脂、低脂和脱脂食品中作为脂肪替代品，如汤、粥、摩提甜食、面条、蛋糕、布丁式甜点、调味汁、人造黄油、黄油、花生酱、奶油干酪和其他涂抹酱、沙拉调味汁、小吃蘸料、蛋黄酱、酸奶油、酸奶、冰淇淋、冷冻甜点、法奇软糖、软糖和其他糖果、脱脂牛奶、果汁、水果蜜饯、果胶、冰沙和运动饮料。

具体实施方式

对比实例1：干酸水解

将商业上可购得的魔芋葡甘露聚糖粉用5％HCl溶液至1％(w/w)浓度的纯HCl进行喷雾。在水解之前，所述酸喷雾的魔芋葡甘露聚糖粉的含水量为按重量计约15％。

使用的魔芋葡甘露聚糖粉是由湖北一致魔芋生物科技股份有限公司出售，包含按重量计大于85.3％的葡甘露聚糖(葡萄糖与甘露糖的比例为1:0.68)，并进一步包含按重量计0.6％的蛋白质、按重量计1.5％的灰分、按重量计6.2％的粗纤维素和按重量计0.04％的粗脂肪。

将酸喷雾的魔芋葡甘露聚糖粉充分混合，以便增加混合物的均匀性，并然后在70℃下加热3小时。然后，将魔芋葡甘露聚糖水解产物的溶液以按重量计10％的浓度进行制备。将溶液的pH用5％NaOH溶液调节至5.8以淬灭酸水解。

将水解的魔芋葡甘露聚糖溶液用活性炭和离子交换色谱进行纯化。将纯化的魔芋葡甘露聚糖水解产物喷雾干燥，以便获得处于粉末形式的魔芋葡甘露聚糖水解产物。

将魔芋葡甘露聚糖水解产物粉末以按重量计12％的浓度再溶解在水中。在制备时间之后并在4℃下储存45天之后，使用快速粘度分析仪(RVA)测量所得溶液的粘度。该RVA以在25℃下等温加热10min开始，接着以2℃/min从25℃加热至65℃(总共20min)，并且最终以在65℃下等温加热10min结束。搅拌速度维持恒定在160rpm。

从干酸水解得到的魔芋葡甘露聚糖水解产物在按重量计12％的浓度下产生低粘度并没有表现出凝胶作用。然而，该粘度随着储存时间增加，表明此水解产物在储存期间是不稳定的。

在制备之后直接地，所得溶液具有在25℃下约250cP和在65℃下100cP的粘度(初始粘度)。

在储存45天之后，所得溶液具有在25℃下约1000cP以及在65℃下500cP的粘度。

对比实例2：酶水解/酶选择

将具有72.5％纯度和85.3％纯度的两钟魔芋葡甘露聚糖粉用许多酶水解。将每种粉与水混合产生1％(w/w)溶液。选择这个浓度是因为难以将天然魔芋粉完全溶解在水中大于1％的浓度。将每种魔芋葡甘露聚糖溶液(200g)在55℃下平衡。然后，立即测量魔芋葡甘露聚糖溶液的pH和粘度并用作时间0(在添加酶之前)。用布氏粘度计使用4号转子在12rpm下测量粘度。

两种魔芋粉的特性在下表中示出：

表1

然后，向每种魔芋葡甘露聚糖溶液中添加2μL的酶(不稀释)。

用于每种溶液的八种酶分别是麦芽糖生产酶、支链淀粉酶、β-淀粉酶、转葡糖苷酶、环糊精糖基转移酶、β-葡聚糖酶、纤维素酶和木聚糖酶混合物、以及多聚半乳糖醛酸酶。

将溶液在55℃下培养24小时。

在不同的时间点(高达24小时)检测魔芋葡甘露聚糖溶液的pH和粘度。用布氏粘度计使用4号转子在12rpm下测量粘度。

表2

表3

从获得的实验结果，在培养期间魔芋葡甘露聚糖溶液的pH没有显示大的变化。在培养之后，来自具有72.5％纯度的魔芋粉的溶液的粘度呈以下顺序：对照>环糊精糖基转移酶、β-淀粉酶>麦芽糖生产酶、支链淀粉酶>转葡糖苷酶、纤维素酶木聚糖酶混合物>多聚半乳糖醛酸酶、β-葡聚糖酶。而来自具有85.3％纯度的魔芋粉的溶液的粘度呈以下顺序：对照>环糊精糖基转移酶>纤维素酶和木聚糖酶混合物、β-淀粉酶>麦芽糖生产酶、支链淀粉酶、转葡糖苷酶>多聚半乳糖醛酸酶、β-葡聚糖酶。虽然麦芽糖生产酶、支链淀粉酶、β-淀粉酶和转葡糖苷酶通常用于改性淀粉和淀粉衍生物，但看起来这些酶可以用于水解魔芋葡甘露聚糖粉以产生具有高溶解度的魔芋水解产物，而不会牺牲太多的粘度和分子大小。

然而，因为当该粉与水接触时立即膨胀，因此难以制备1％魔芋葡甘露聚糖粉溶液或更高浓度的溶液。该粉需要被缓慢添加至水中以避免结块形成，这对于工业过程是不实用的。此外，在较高浓度下魔芋葡甘露聚糖粉溶液的粘度对有效的酶反应可能太高。而在1％溶液下，有太多的水被除去以产生魔芋葡甘露聚糖水解产物粉末。

对比实例3：酶水解/酶选择

将具有72.5％纯度的魔芋葡甘露聚糖粉与水混合产生0.6％(w/w)的溶液。将每种溶液(100g)在55℃下平衡10分钟。

然后，向每种魔芋葡甘露聚糖溶液中添加40μL的酶(不稀释)。

使用的十三种酶是三种类型的α-淀粉酶(

Supra、

120L和

480L)、麦芽糖生产酶、支链淀粉酶、葡糖淀粉酶、β-淀粉酶、转葡糖苷酶、环糊精糖基转移酶、β-葡聚糖酶、果胶酶、纤维素酶和木聚糖酶混合物、以及多聚半乳糖醛酸酶。

在添加这十三种酶之一后，在振荡的水浴中将这些溶液在55℃下培养30分钟。

将这些溶液在室温冷却；然后测量其pH、白利度和粘度。使用折射计测量白利度。用布氏粘度计使用3号转子在100rpm下测量粘度。也将每种溶液与费林溶液(5mL费林A和5mL费林B)混合并在70℃下加热30min。在溶液中的还原糖可以与费林溶液发生反应并将费林溶液的颜色从蓝色改变为棕色。所有三种α-淀粉酶和果胶酶不导致魔芋葡甘露聚糖溶液的粘度的任何显著的改变并不产生大量的还原糖，表明这些酶对水解魔芋葡甘露聚糖溶液不是有效的。其他酶的结果在下表中示出。

表4

随着酶的添加，魔芋葡甘露聚糖溶液的pH略微更低(pH的降低在0.3与1.1之间)。

魔芋粉溶液的粘度通过添加选自下组的一种酶大幅减小，该组由以下各项组成：麦芽糖生产酶、支链淀粉酶、β-淀粉酶、转葡糖苷酶、环糊精糖基转移酶、以及纤维素酶和木聚糖酶混合物。在另一方面，葡糖淀粉酶产生大量的还原糖，而魔芋葡甘露聚糖粉溶液的粘度没有明显降低。尽管β-葡聚糖酶和多聚半乳糖醛酸酶对增加魔芋葡甘露聚糖溶液的粘度是有效的，但是他们产生太多还原糖。

实例1：干酸水解，接着酶水解

将魔芋葡甘露聚糖粉用5％HCl溶液至1％(w/w)浓度的纯HCl进行喷雾。所用的粉与对比实例1中的相同。

将酸喷雾的魔芋葡甘露聚糖粉充分混合，以便增加混合物的均匀性，并然后在70℃下加热3小时。然后，以按重量计10％的浓度制备所得魔芋葡甘露聚糖粉的溶液。将溶液的pH用5％NaOH溶液调节至5.8以淬灭酸水解。

在每克干魔芋葡甘露聚糖水解产物添加1μL转葡糖苷酶(不稀释)之前，将溶液在55℃下平衡10分钟。

将所得溶液在振荡的水浴中在55℃下培养20小时并然后在室温冷却。

将水解的魔芋葡甘露聚糖溶液用活性炭和离子交换色谱进行纯化。将纯化的魔芋葡甘露聚糖水解产物喷雾干燥，以便获得处于粉末形式的魔芋葡甘露聚糖水解产物。

将魔芋葡甘露聚糖水解产物粉末以按重量计3％的浓度再溶解在水中。在储存之前并且在4℃下从1天至90天的储存时间之后，使用RVA测量按重量计3％的魔芋葡甘露聚糖水解产物的溶液的粘度。该RVA以在25℃下等温加热10min开始，接着以2℃/min从25℃加热至65℃(总共20min)，并且最终以在65℃下等温加热10min结束。搅拌速度维持恒定在160rpm。

在储存之前，该所得溶液具有在25℃下约32cP以及在65℃下18cP的粘度(初始粘度)。

在储存之后，魔芋粉水解产物的粘度略微增加至在25℃下约37cP以及在65℃下20cP(低粘度)。粘度曲线显示在1天与90天储存之间没有明显的变化并不显示出凝胶的存在。

使用HPLC确定所得魔芋葡甘露聚糖水解产物的简单糖组合。结果表示在表5中。

将所得约0.02g/mL浓度的魔芋葡甘露聚糖水解产物溶液(100μL)注射到HPLC系统中，该系统装备有TSK保护住PWXL(东曹公司(Tosoh Corp.)，6.0mm，内径4cm)、和两个串联连接的TSK-GEL G2500PWXL LC柱(东曹公司，7.8mm，内径30cm)以及RI检测器。将甘油以1％浓度作为内标物添加至该溶液中。从色谱图中观察到四个峰，为甘油(内标物)、DP1、DP2和DP≥3。作为与甘油峰面积的比率计算DP1、DP2和DP≥3的峰面积。作为葡萄糖与甘油之间质量比的函数的葡萄糖与甘油之间的峰面积比的响应因子(RF)是从五种不同比例的100μL右旋糖和甘油溶液的色谱图(10.0mg、20.0mg、30.0mg、40.0mg和50.0mg葡萄糖标准物在4mL1％甘油标准溶液中)中确定的。DP1、DP2和DP≥3的峰位从100μL 1％标准麦芽糖糊精溶液的色谱图确定。

表5

从HPLC结果，看起来从根据本发明方法获得的魔芋葡甘露聚糖水解产物具有低量的单糖/二糖(DP1+DP2<9％)和高量的寡糖/多糖(DP3>91％)。换句话说，这意味着从根据本发明的方法获得的魔芋葡甘露聚糖水解产物包含低糖含量。该魔芋葡甘露聚糖水解产物还具有高纤维含量(约81％，根据AOAC方法2001.03)。从根据本发明的方法获得的魔芋葡甘露聚糖水解产物的性能对于食品应用是特别有利的，并且更具体地是其在生产和储存期间的粘度稳定性。

实例2：干酸水解，接着酶水解/麦芽糖糊精

根据本发明的方法制备魔芋葡甘露聚糖水解产物，其中在魔芋葡甘露聚糖水解产物的纯化步骤之后以下列方式加入麦芽糖糊精：

将魔芋葡甘露聚糖粉用5％HCl溶液至1％浓度的纯HCl进行喷雾。所用的粉与实例1中的相同。

将酸喷雾的魔芋葡甘露聚糖粉充分混合，以便增加混合物的均匀性，并然后在70℃下加热至少3小时。然后，以按重量计10％的浓度制备所得魔芋葡甘露聚糖粉的溶液。将溶液的pH用5％NaOH溶液调节至5.8以淬灭酸水解。

在每克干魔芋葡甘露聚糖水解产物添加1μL转葡糖苷酶(不稀释)之前，将溶液在55℃下平衡10分钟。

将所得溶液在振荡的水浴中在55℃下培养20小时并然后在室温冷却。将水解的魔芋葡甘露聚糖溶液用活性炭和离子交换色谱进行纯化。将纯化的魔芋葡甘露聚糖水解产物与具有12DE的麦芽糖糊精以1:1的比例混合。

将麦芽糖糊精-魔芋葡甘露聚糖水解产物混合物溶液喷雾干燥，以便获得处于粉末形式的混合物。将魔芋葡甘露聚糖水解产物粉末混合物以按重量计6％的浓度再溶解于水中。

在4℃下从1天至45天的储存时间之后，使用RVA测量按重量计6％的所得混合物溶液的粘度。该RVA以在25℃下等温加热10min开始，接着以2℃/min从25℃加热至65℃(总共20min)，并且最终以在65℃下等温加热10min结束。搅拌速度维持恒定在160rpm。

从粘度结果，看起来魔芋葡甘露聚糖水解产物-麦芽糖糊精混合物在储存前相比于在储存后具有或多或少相同的粘度曲线。因此，随着时间的推移，该魔芋葡甘露聚糖水解产物-麦芽糖糊精混合物保持稳定。

该魔芋葡甘露聚糖水解产物-麦芽糖糊精混合物随着时间的推移表现出非常低的粘度并且没有凝胶作用。

粘度显示魔芋葡甘露聚糖水解产物-麦芽糖糊精混合物在25℃下具有在20cP与25cP之间的粘度并且在65℃下具有在15cP与20cP之间的粘度。

实例3：从9:1比例的玉米淀粉-魔芋葡甘露聚糖粉混合物的干酸水解，接着酶水解

将魔芋葡甘露聚糖粉与玉米淀粉以1:9的比例进行混合。

将玉米淀粉-魔芋葡甘露聚糖粉混合物用5％HCl溶液至1％浓度的纯HCl进行喷雾。在所述酸喷雾的混合物期间的含水量保持在按重量计约20％。

将酸喷雾的玉米淀粉-魔芋葡甘露聚糖粉混合物充分混合，以便增加混合物的均匀性，并然后在70℃下加热3小时。然后，以按重量计30％的浓度制备所得玉米淀粉-魔芋葡甘露聚糖粉混合物溶液。用5％NaOH溶液将混合物溶液的pH调节至5.8以淬灭酸水解。在每克干玉米淀粉-魔芋葡甘露聚糖混合物添加1μL浓度的酶：α-淀粉酶和转葡糖苷酶(不稀释)之前，将混合物溶液在55℃下平衡10分钟。

将所得溶液在振荡的水浴中在55℃下培养20小时并然后在室温冷却。

将水解的玉米淀粉-魔芋葡甘露聚糖混合物溶液用活性炭和离子交换树脂进行纯化。将纯化的玉米淀粉-魔芋葡甘露聚糖混合物水解产物喷雾干燥，以便获得处于粉末形式的玉米淀粉-魔芋葡甘露聚糖混合物水解产物。将玉米淀粉-魔芋葡甘露聚糖混合物水解产物粉末以按重量计10％的浓度再溶解于水中。

在储存之前并且在4℃下从2天至42天的储存时间之后，通过RVA测量按重量计10％的玉米淀粉-魔芋葡甘露聚糖混合物水解产物溶液的粘度。该RVA以在25℃下等温加热10min开始，接着以2℃/min从25℃加热至65℃(总共20min)，并且最终以在65℃下等温加热10min结束。搅拌速度维持恒定在160rpm。

从粘度结果，看起来在10％浓度下的玉米淀粉-魔芋葡甘露聚糖混合物水解产物在储存前相比于在短期储存之后具有大约相同的粘度曲线，其显示出在25℃下约20cP和在65℃下约15cP的粘度。长期储存之后(例如42天之后)的粘度略微更低，显示出在25℃下约15cP和在65℃下约12cP的粘度。玉米淀粉-魔芋葡甘露聚糖混合物水解产物溶液通常在冷藏时间内保持稳定。该玉米淀粉-魔芋葡甘露聚糖混合物水解产物随着储存时间的推移也表现出低粘度以及没有凝胶作用。

通过HPLC(使用如在实例1中描述的相同的方法)测量玉米淀粉-魔芋葡甘露聚糖混合物水解产物的聚合度(DP)。结果示于表6中。

表6

从HPLC结果，看起来从根据本发明方法获得的玉米淀粉-魔芋葡甘露聚糖水解产物混合物具有较低量的单糖/二糖(DP1+DP2<35％)和较高量的寡糖/多糖(DP3>65％)。换句话说，这意味着该魔芋葡甘露聚糖粉可以使用根据本发明的方法在淀粉的存在下用酸和酶水解，以生产魔芋葡甘露聚糖水解产物和麦芽糖糊精混合物，这对于食品应用是特别有利的，并且更具体地是其在生产和储存期间的粘度稳定性。

Claims (14)

1.一种用于制备魔芋葡甘露聚糖水解产物的方法，所述方法包含以下步骤：

a.在食品级酸的存在下，水解魔芋葡甘露聚糖粉以提供部分水解的魔芋葡甘露聚糖，所述酸水解开始时的含水量按重量计不超过25％；

b.在至少一种选自下组的酶的存在下进一步水解步骤a)的部分水解产物，该组由以下各项组成：转葡糖苷酶、β-淀粉酶、支链淀粉酶和麦芽糖生产酶；

c.回收步骤b)的魔芋葡甘露聚糖水解产物。

2.根据权利要求1所述的方法，其中所述步骤a)的酸水解包括以下步骤：

a1.将任选地与淀粉预混合的魔芋葡甘露聚糖粉，在食品级酸的存在下，在50℃与100℃之间的温度下加热持续至少1小时；

a2.添加水和碱性反应物以淬灭该酸水解，并以得到该部分水解产物，产生具有按重量计在1％与20％之间的浓度以及在5与6之间的pH的形式的水性溶液。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其中所述步骤b)的酶水解包括以下步骤：

b1.使步骤a)的该部分水解产物与有效量的该至少一种酶接触；

b2.允许该至少一种酶进一步水解步骤a)的该部分水解产物，以便获得这些魔芋葡甘露聚糖水解产物。

4.根据权利要求1或2所述的方法，其中该魔芋葡甘露聚糖粉包含按重量计在60％与95％之间的葡甘露聚糖。

5.根据权利要求1或2所述的方法，其中步骤a)的食品级酸选自下组，该组由以下各项组成：盐酸、硫酸、硝酸、磷酸、乙酸和柠檬酸。

6.根据权利要求1或2所述的方法，其中回收这些魔芋葡甘露聚糖水解产物的步骤c)包括以下步骤：通过过滤、离心、吸附、蒸馏、色谱法、洗涤处理或其组合，从这些魔芋葡甘露聚糖水解产物中去除该至少一种酶、颜色和其他污染物。

7.根据权利要求1或2所述的方法，其中回收这些魔芋葡甘露聚糖水解产物的步骤c)包括以下步骤：干燥这些魔芋葡甘露聚糖水解产物。

8.根据权利要求7所述的方法，其中在该干燥步骤前，向这些魔芋葡甘露聚糖水解产物中添加糊精或麦芽糖糊精。

9.魔芋葡甘露聚糖水解产物，通过如权利要求1至8中任一项所述的方法可获得。

10.如权利要求9所述的魔芋葡甘露聚糖水解产物是处于粉末形式。

11.如权利要求9至10中任一项所述的或通过如权利要求1至8中任一项所述的方法获得的魔芋葡甘露聚糖水解产物，包含基于干物质按重量计大于65％的聚合度≥3的糖类，以及基于干物质按重量计小于20％的聚合度<3的糖类的比例。

12.如权利要求9至11中任一项所述的或通过权利要求1至8中任一项所述的方法获得的魔芋葡甘露聚糖水解产物当以按重量计3％的浓度溶解在水性介质中时显示出不超过50cP和35cP的粘度，所述粘度使用快速粘度分析仪分别在25℃和65℃进行测量。

13.如权利要求9至12中任一项所述的或通过权利要求1至8中任一项所述的方法获得的魔芋葡甘露聚糖水解产物当以按重量计3％的浓度溶解在水性介质中时显示出以下粘度，该粘度在4℃的温度下在一个月的时间内增加不超过15％。

14.如权利要求9至13中任一项所述的或通过如权利要求1至8中任一项所述的方法获得的魔芋葡甘露聚糖水解产物用于制备食品产品和饮料的用途。