CN109355330A - 一种高纯度异麦芽糖的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种高纯度异麦芽糖的制备方法，包括以下步骤(a)糖化：将葡萄糖液经转苷酶和糖化酶的联合作用糖化生成异麦芽糖质量占总糖质量百分比为18‑22％的糖化液；(b)色谱分离提纯：将得到的糖化液进行浓缩，将浓缩后的糖化液采用色谱分离方法提纯，将异麦芽糖与葡萄糖、DP≥3的糖分离，得到异麦芽糖质量占总糖质量百分比≥90％的高纯度异麦芽糖料液；(c)精制：将得到的高纯度异麦芽糖料液经过活性炭脱色过滤、离子交换脱盐、真空浓缩，得到高纯度异麦芽糖产品。本发明制备的高纯度异麦芽糖具有纯度高，小分子糖少，卓越的吸湿性和保湿型能，低甜度，较好的耐热、耐酸性等特点。

Description

一种高纯度异麦芽糖的制备方法
技术领域
本发明涉及一种高纯度异麦芽糖的制备方法，属于淀粉糖产品制备技术领域。
背景技术
异麦芽糖(Isomaltose)是由两个葡萄糖分子以α-1,6糖苷键连接起来的双糖。由于分子构象不同，所以，为区别于麦芽糖而称为异麦芽糖。通常，麦芽糖容易被酵母所发酵，异麦芽糖不被酵母所发酵，异麦芽糖系非发酵性低聚糖。异麦芽糖耐热性、耐酸性均比蔗糖、葡萄糖好，在酸性及高温下稳定，不易发生美拉德反应，有较好的护色作用。异麦芽糖可最大限度地满足那些喜爱甜食又担心发胖的人群，亦适宜作为糖尿病、高血压、高血脂、高血糖、冠心病、便秘、龋齿、肥胖症等患者的食品和中老年人的食品，具有广阔的应用前景。
目前市场上使用的低聚异麦芽糖是异麦芽糖、异麦芽三糖、异麦芽四糖、异麦芽五糖和潘糖等的混合物。它主要是以淀粉为原料，添加α-葡萄糖苷酶，它能切开麦芽糖和麦芽低聚糖分子结构中α-1,6糖苷键，并能将游离出来的一个葡萄糖残基转移到另一个葡萄糖分子或麦芽糖或麦芽三糖等分子中的α-1,6位上形成的。中国专利文件 CN108546724A提供了一种高纯度低聚异麦芽糖及其制备方法，该方法将淀粉液化物在β- 淀粉酶和普鲁兰酶的作用下进行糖化，然后使用转苷酶使糖化分子结构键合位置发生改变，转化成带支链的低聚异麦芽糖，随后通过膜过滤去除成分中的葡萄糖，将葡萄糖含量降到8-10％，同时使低聚异麦芽糖含量从50％提高至80％以上，然后再通过活性酵母菌发酵将葡萄糖含量能降至1％以下，提纯后低聚异麦芽糖含量达到92％以上，IG2+P+IG3 含量达48％以上。中国专利文件CN104561193A公开了一种利用葡萄糖BD液制备低聚异麦芽糖的方法，包括以下步骤：(1)葡萄糖BD液的制备(2)脱色、过滤(3)离子交换(4)转苷(5)灭酶(6)过滤(7)脱色(8)离交(9)蒸发：将步骤(8)离交后的出料泵入五效降膜蒸发器进行蒸发浓缩至质量百分浓度为70-75％、出料的温度为80-85 ℃，制得低聚异麦芽糖。但是，这些低聚异麦芽糖制备方法中，得到的异麦芽糖含量比较低，因此研究开发一种高纯度异麦芽糖的制备方法是十分必要的。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供一种高纯度异麦芽糖的制备方法。
术语说明：
DP：是指聚合度，是衡量聚合物分子大小的指标，以重复单元葡萄糖为基准，即聚合物大分子链上所含重复单元葡萄糖数目的平均值。
BD：为大分子，主要是双糖，三糖等物质。
AD：为小分子，主要为葡萄糖。
单位说明：
L/T.DS：每T干料葡萄糖添加的酶的单位。
本发明的技术方案如下：
一种高纯度异麦芽糖的制备方法，包括步骤如下：
(a)糖化：将葡萄糖液经转苷酶和糖化酶的联合作用糖化生成异麦芽糖质量占总糖质量百分比为18-22％的糖化液；
(b)色谱分离提纯：将步骤(a)得到的糖化液进行浓缩，将浓缩后的糖化液采用色谱分离方法提纯，将异麦芽糖与葡萄糖、DP≥3的糖分离，得到异麦芽糖质量占总糖质量百分比≥90％的高纯度异麦芽糖料液；
(c)精制：将步骤(b)得到的高纯度异麦芽糖料液经过活性炭脱色过滤、离子交换脱盐、真空浓缩，得到高纯度异麦芽糖产品。
根据本发明，优选的，步骤(a)中所述的葡萄糖的纯度为≥99％；所述的葡萄糖液中固形物的质量含量为60-75％。
根据本发明，优选的，步骤(a)中所述的转苷酶的加入量为0.1-0.5L/T.DS，进一步优选0.3L/T.DS；所述的糖化酶加入量为0.02-0.1L/T.DS，进一步优选0.05L/T.DS。
根据本发明，优选的，步骤(a)中所述的糖化条件为：pH值为4.9-5.4，温度为58-60℃，糖化时间为4-10h。
根据本发明，步骤(a)中所述的糖化液经高效液相色谱检测，所得糖化液中各种糖占总糖质量的百分比为：葡萄糖为75-80％，异麦芽糖为18-22％，DP≥3的糖为2-5％。
根据本发明，优选的，步骤(b)中所述的浓缩后的糖化液中物料质量浓度为55-60％。
根据本发明，优选的，步骤(b)中所述的色谱分离方法为大孔树脂分离方法；所述的色谱分离条件为：进料质量分数为55-60％，系统运行温度为60℃，洗脱剂为二级反渗透水，BD/AD为1.5，水料比为(2-3):1，循环量为16，运行时间为1500s；
优选的，所述的大孔树脂为钙型阳离子树脂。
根据本发明，步骤(b)中所述的高纯度异麦芽糖料液经高效液相色谱检测，所得高纯度异麦芽糖料液中各种糖占总糖质量的百分比为：葡萄糖为2-3％，异麦芽糖为91-93％，DP≥3的糖为5-7％。
根据本发明，优选的，步骤(c)中所述的活性炭脱色步骤：活性炭的加入量为高纯度异麦芽糖料液中异麦芽糖干基质量的0.1-5％，进一步优选1％；活性炭脱色的时间为15-45min，进一步优选30min；温度为60-90℃；
优选的，活性炭脱色后采用板框压滤机过滤活性炭，过滤压力为0.2-0.4MPa，水流量为5.0～6.0t/h。
根据本发明，优选的，步骤(c)中所述的离子交换为依次采用强酸阳离子树脂、弱碱阴离子树脂和强酸阳离子树脂进行离子交换；进一步优选的，所述的离子交换的条件为：将脱色后的料液在温度35-55℃下，以2-4倍树脂体积/小时的流速依次通过阳柱-阴柱-阳柱，所述的阳柱装有强酸阳离子树脂，所述的阴柱装有弱碱阴离子树脂。
根据本发明，优选的，步骤(c)中所述的真空浓缩采用四效降膜蒸发器，在真空度0.06-0.09MPa，料液温度50-85℃的条件下，浓缩至料液质量浓度为70-75％，即得到高纯度异麦芽糖产品。
根据本发明，优选的，步骤(c)中，真空浓缩后还包括干燥步骤，所述的干燥温度为110～120℃。
本发明的有益效果如下：
1、本发明制得的异麦芽糖纯度高，葡萄糖及DP≥3的糖含量低。
2、本发明以葡萄糖为原料，经转苷酶和糖化酶联合糖化作用，利用酶制剂逆反应生成普通异麦芽糖产品，在经过色谱分离提纯，去除葡萄糖后，精制得到异麦芽糖质量占总糖质量百分比≥90％的高纯度异麦芽糖产品，本发明的制备方法大大提高了异麦芽糖的纯度。
3、本发明制备的高纯度异麦芽糖理化特性显著，具有低甜度、吸湿性和保湿性等优良特性，大大扩展了其应用领域。
具体实施方式：
下面将通过实施例对本发明做进一步描述，这些实施例的描述并不是对本发明的内容做限定。本领域的技术人员应理解，对本发明内容所作的等同替换，或相应的改进，仍属于本发明的保护范围之内。
实施例1
(a)将葡萄糖加入水中，配制成固形物质量含量为70％的葡萄糖液，打到糖化罐后，加入0.3L/T.DS的转苷酶和0.05L/T.DS的糖化酶，调节体系的pH值为5.2，温度为60℃，糖化保温反应6h后，得到糖化液；
经高效液相色谱检测，糖化液中各种糖占总糖的质量百分比为：异麦芽糖为18％，葡萄糖为80％，DP≥3的糖为2％；
(b)将步骤(a)得到的糖化液进行浓缩，将浓缩后的物料质量含量为60％的糖化液采用色谱分离方法提纯，以钙型阳离子树脂为分离树脂，二级反渗透水为洗脱剂，进料质量分数为60％，系统运行温度为60℃，BD/AD为1.5，水料比为2.5：1，循环量为16，运行时间为1500s，过柱。将异麦芽糖与葡萄糖、DP≥3的糖分离，得到异麦芽糖质量占总糖质量百分比≥90％的高纯度异麦芽糖料液；
经高效液相色谱检测，高纯度异麦芽糖料液中各种糖占总糖的质量百分比为：葡萄糖为2.3％，异麦芽糖为91.5％，DP≥3的糖为6.2％。
(c)向色谱分离提纯得到的高纯度异麦芽糖料液中加入异麦芽糖干基质量1％的粉末活性炭，搅拌均匀，80℃下保持30min进行脱色，然后采用板框压滤机过滤活性炭，过滤压力为0.35MPa，水流量为6t/h，取滤液；
将滤液在45℃下以3倍树脂体积/小时的流速，依次通过阳柱-阴柱-阳柱，进行离交脱盐得到糖浆，所述的阳柱装有强酸阳离子树脂，所述的阴柱装有弱碱阴离子树脂。
将离子交换脱盐后的糖浆采用四效降膜蒸发器，在真空度0.08MPa，料液温度80℃的条件下，浓缩至料液质量浓度73％，即得到高纯度异麦芽糖产品。
实施例2
(a)将葡萄糖加入水中，配制成固形物质量含量为60％的葡萄糖液，打到糖化罐后，加入0.1L/T.DS的转苷酶和0.02L/T.DS的糖化酶，调节体系的pH值为4.9，温度为58℃，糖化保温反应4h后，得到糖化液；
经高效液相色谱检测，糖化液中各种糖占总糖的质量百分比为：异麦芽糖为19％，葡萄糖为79％，DP≥3的糖为2％；
(b)将步骤(a)得到的糖化液进行浓缩，将浓缩后的物料质量含量为55％的糖化液采用色谱分离方法提纯，以钙型阳离子树脂为分离树脂，二级反渗透水为洗脱剂，进料质量分数为55％，系统运行温度为60℃，BD/AD为1.5，水料比为2:1，循环量为16，运行时间为1500s，过柱。将异麦芽糖与葡萄糖、DP≥3的糖分离，得到异麦芽糖质量占总糖质量百分比≥90％的高纯度异麦芽糖料液；
经高效液相色谱检测，高纯度异麦芽糖料液中各种糖占总糖的质量百分比为：葡萄糖为2.1％，异麦芽糖为91.6％，DP≥3的糖为6.3％。
(c)向色谱分离提纯得到的高纯度异麦芽糖料液中加入异麦芽糖干基质量0.5％的粉末活性炭，搅拌均匀，60℃下保持30min进行脱色，然后采用板框压滤机过滤活性炭，过滤压力为0.2MPa，水流量为5t/h，取滤液；
将滤液在35℃下以2.5倍树脂体积/小时的流速，依次通过阳柱-阴柱-阳柱，进行离交脱盐得到糖浆，所述的阳柱装有强酸阳离子树脂，所述的阴柱装有弱碱阴离子树脂。
将离子交换脱盐后的糖浆采用四效降膜蒸发器，在真空度0.06MPa，料液温度60℃条件下，浓缩至料液质量浓度70％，即得到高纯度异麦芽糖产品。
实施例3
(a)将葡萄糖加入水中，配制成固形物质量含量为65％的葡萄糖液，打到糖化罐后，加入0.2L/T.DS的转苷酶和0.03L/T.DS的糖化酶，调节体系的pH值为5.0，温度为59℃，糖化保温反应8h后，得到糖化液；
经高效液相色谱检测，糖化液中各种糖占总糖的质量百分比为：异麦芽糖为20％，葡萄糖为78％，DP≥3的糖为2％；
(b)将步骤(a)得到的糖化液进行浓缩，将浓缩后的物料质量含量为58％的糖化液采用色谱分离方法提纯，以钙型阳离子树脂为分离树脂，二级反渗透水为洗脱剂，进料质量分数为58％，系统运行温度为60℃，BD/AD为1.5，水料比为2.2：1，循环量为16，运行时间为1500s，过柱。将异麦芽糖与葡萄糖、DP≥3的糖分离，得到异麦芽糖质量占总糖质量百分比≥90％的高纯度异麦芽糖料液；
经高效液相色谱检测，高纯度异麦芽糖料液中各种糖占总糖的质量百分比为：葡萄糖为2.0％，异麦芽糖为92.0％，DP≥3的糖为6.0％。
(c)向色谱分离提纯得到的高纯度异麦芽糖料液中加入异麦芽糖干基质量0.8％的粉末活性炭，搅拌均匀，70℃下保持30min进行脱色，然后采用板框压滤机过滤活性炭，过滤压力为0.30MPa，水流量为5.5t/h，取滤液；
将滤液在40℃下以3倍树脂体积/小时的流速，依次通过阳柱-阴柱-阳柱，进行离交脱盐得到糖浆，所述的阳柱装有强酸阳离子树脂，所述的阴柱装有弱碱阴离子树脂。
将离子交换脱盐后的糖浆采用四效降膜蒸发器，在真空度0.07MPa，料液温度70℃条件下，浓缩至料液质量浓度72％，即得到高纯度异麦芽糖产品。
实施例4
(a)将葡萄糖加入水中，配制成固形物质量含量为75％的葡萄糖液，打到糖化罐后，加入0.5L/T.DS的转苷酶和0.1L/T.DS的糖化酶，调节体系的pH值为5.4，温度为60℃，糖化保温反应10h后，得到糖化液；
经高效液相色谱检测，糖化液中各种糖占总糖的质量百分比为：异麦芽糖为18％，葡萄糖为80％，DP≥3的糖为2％；
(b)将步骤(a)得到的糖化液进行浓缩，将浓缩后的物料质量含量为60％的糖化液采用色谱分离方法提纯，以钙型阳离子树脂为分离树脂，二级反渗透水为洗脱剂，进料质量分数为60％，系统运行温度为60℃，BD/AD为1.5，水料比为3.0:1，循环量为16，运行时间为1500s，过柱。将异麦芽糖与葡萄糖、DP≥3的糖分离，得到异麦芽糖质量占总糖质量百分比≥90％的高纯度异麦芽糖料液；
经高效液相色谱检测，高纯度异麦芽糖料液中各种糖占总糖的质量百分比为：葡萄糖为2.4％，异麦芽糖为91.3％，DP≥3的糖为6.3％。
(c)向色谱分离提纯得到的高纯度异麦芽糖料液中加入异麦芽糖干基质量2％的粉末活性炭，搅拌均匀，90℃下保持30min进行脱色，然后采用板框压滤机过滤活性炭，过滤压力为0.40MPa，水流量为6t/h，取滤液；
将滤液在55℃下以4倍树脂体积/小时的流速，依次通过阳柱-阴柱-阳柱，进行离交脱盐得到糖浆，所述的阳柱装有强酸阳离子树脂，所述的阴柱装有弱碱阴离子树脂。
将离子交换脱盐后的糖浆采用四效降膜蒸发器，在真空度0.09MPa，料液温度85℃条件下，浓缩至料液质量浓度75％，即得到高纯度异麦芽糖产品。
对比例1
如实施例2所述，所不同的是转苷酶的加入量为0.6L/T.DS，经高效液相色谱检测，糖化液中异麦芽糖占总糖的质量百分比为10％；经色谱分离提纯、精制后最终得到的异麦芽糖产品中异麦芽糖占总糖的质量百分比为71％。
对比例2
如实施例2所述，所不同的是转苷酶的加入量为0.05L/T.DS，经高效液相色谱检测，糖化液中异麦芽糖占总糖的质量百分比为9％；经色谱分离提纯、精制后最终得到的异麦芽糖产品中异麦芽糖占总糖的质量百分比为70％。
对比例3
如实施例2所述，所不同的是糖化酶加入量为0.2L/T.DS，经高效液相色谱检测，糖化液中异麦芽糖占总糖的质量百分比为11％；经色谱分离提纯、精制后最终得到的异麦芽糖产品中异麦芽糖占总糖的质量百分比为75％。
对比例4
如实施例2所述，所不同的是糖化酶加入量为0.01L/T.DS，经高效液相色谱检测，糖化液中异麦芽糖占总糖的质量百分比为10％；经色谱分离提纯、精制后最终得到的异麦芽糖产品中异麦芽糖占总糖的质量百分比为73％。
通过对比例1-4可以看出实施例1-4经转苷酶和糖化酶联合糖化作用，经过色谱分离提纯，精制得到异麦芽糖质量占总糖质量百分比≥90％的高纯度异麦芽糖产品，对比例1-4 由于改变了酶的使用浓度，最终得到的产品中异麦芽糖质量占总糖质量百分比都远小于 90％。

Claims (10)

1.一种高纯度异麦芽糖的制备方法，包括步骤如下：
(a)糖化：将葡萄糖液经转苷酶和糖化酶的联合作用糖化生成异麦芽糖质量占总糖质量百分比为18-22％的糖化液；
(b)色谱分离提纯：将步骤(a)得到的糖化液进行浓缩，将浓缩后的糖化液采用色谱分离方法提纯，将异麦芽糖与葡萄糖、DP≥3的糖分离，得到异麦芽糖质量占总糖质量百分比≥90％的高纯度异麦芽糖料液；
(c)精制：将步骤(b)得到的高纯度异麦芽糖料液经过活性炭脱色过滤、离子交换脱盐、真空浓缩，得到高纯度异麦芽糖产品。
2.根据权利要求1所述的高纯度异麦芽糖的制备方法，其特征在于，步骤(a)中所述的葡萄糖的纯度为≥99％；所述的葡萄糖液中固形物的质量含量为60-75％。
3.根据权利要求1所述的高纯度异麦芽糖的制备方法，其特征在于，步骤(a)中所述的转苷酶的加入量为0.1-0.5L/T.DS，优选0.3L/T.DS；所述的糖化酶加入量为0.02-0.1L/T.DS，优选0.05L/T.DS。
4.根据权利要求1所述的高纯度异麦芽糖的制备方法，其特征在于，步骤(a)中所述的糖化条件为：pH值为4.9-5.4，温度为58-60℃，糖化时间为4-10h。
5.根据权利要求1所述的高纯度异麦芽糖的制备方法，其特征在于，步骤(b)中所述的浓缩后的糖化液中物料质量浓度为55-60％。
6.根据权利要求1所述的高纯度异麦芽糖的制备方法，其特征在于，步骤(b)中所述的色谱分离方法为大孔树脂分离方法；所述的色谱分离条件为：进料质量分数为55-60％，系统运行温度为60℃，洗脱剂为二级反渗透水，BD/AD为1.5，水料比为(2-3):1，循环量为16，运行时间为1500s；
优选的，所述的大孔树脂为钙型阳离子树脂。
7.根据权利要求1所述的高纯度异麦芽糖的制备方法，其特征在于，步骤(c)中所述的活性炭脱色步骤：活性炭的加入量为高纯度异麦芽糖料液中异麦芽糖干基质量的0.1-5％，优选1％；活性炭脱色的时间为15-45min，优选30min；温度为60-90℃；
优选的，活性炭脱色后采用板框压滤机过滤活性炭，过滤压力为0.2-0.4MPa，水流量为5.0～6.0t/h。
8.根据权利要求1所述的高纯度异麦芽糖的制备方法，其特征在于，步骤(c)中所述的离子交换为依次采用强酸阳离子树脂、弱碱阴离子树脂和强酸阳离子树脂进行离子交换；优选的，所述的离子交换的条件为：将脱色后的料液在温度35-55℃下，以2-4倍树脂体积/小时的流速依次通过阳柱-阴柱-阳柱，所述的阳柱装有强酸阳离子树脂，所述的阴柱装有弱碱阴离子树脂。
9.根据权利要求1所述的高纯度异麦芽糖的制备方法，其特征在于，步骤(c)中所述的真空浓缩采用四效降膜蒸发器，在真空度0.06-0.09MPa，料液温度50-85℃的条件下，浓缩至料液质量浓度为70-75％，即得到高纯度异麦芽糖产品。
10.根据权利要求1所述的高纯度异麦芽糖的制备方法，其特征在于，步骤(c)中，真空浓缩后还包括干燥步骤，所述的干燥温度为110～120℃。
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