CN109554509A - 一种利用蔗糖转化果葡糖浆的制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种利用蔗糖转化果葡糖浆的制备方法，其包括以下步骤：蔗糖溶解后，添加食品酸味剂和催化剂，催化蔗糖的水解反应；水解反应结束后再通过添加酸性催化剂，催化葡萄糖转化为果糖，从而提高果葡糖浆中果糖的含量。本发明的制备方法反应时间短，转化的糖浆中果糖浓度高，操作简单，无需复杂的分离技术，获得的糖浆可直接用于食品行业，适合工业化高效生产。

Description

一种利用蔗糖转化果葡糖浆的制备方法

技术领域

本发明涉及食品加工技术领域，具体涉及一种利用蔗糖转化果葡糖浆的制备方法。

背景技术

果葡糖浆是国外 20 世纪 60 年代末期开始生产的一种新型甜味剂，其糖分组成主要是果糖和葡萄糖，故称为果葡糖浆。近年来，果葡糖浆的生产在发达国家发展很快，目前已成为仅次于蔗糖的主要新型甜味剂，其应用领域也在逐渐扩大，范围已涉及到日用化工、食品、饮料、医药等各种行业。在白砂糖价格处于低潮时，以蔗糖为原料生产果葡糖浆也可以有较大的利润空间，而且我国甘蔗糖业存在着甘蔗生产成本高、品种结构单一、附加值低、产业链短等许多问题。加强产品结构调整、高值化延长产业链是发展我国甘蔗糖业的技术路线之一，其中开发蔗糖的深加工产品-果葡糖浆，对于促进未来国内食糖结构合理化、适应当前食品工业生产发展对所需食糖资源的新要求是很有必要的。

中国专利CN201410119817.0公开了一种蔗糖转化糖浆的制备方法，用30～60℃、300重量份的水搅拌溶解200～300重量份蔗糖，然后加入0.05～0.3重量份的蔗糖转化酶，在30～60℃下进行蔗糖水解反应30-60分钟；再加入200～300重量份蔗糖，在40～60℃下反应60～120分钟；继续加入200～300重量份蔗糖，在50～70℃下反应90～180分钟，获得70～80°Bé的糖溶液；将该糖溶液在搅拌下通入过滤无菌空气，静置待溶液气泡溢出澄清，即得转化糖浆产品；专利CN201710084754.3公开了一种蔗糖转化糖浆的制备方法及蔗糖转化糖浆，经过配置糖浆、配置转化酶液、加酶酶解、灭酶、美拉德反应、补糖并调色调香获得蔗糖转化糖浆；专利CN200610037303.6公开了一种蔗糖转化糖浆的制备方法，用热水搅拌溶解蔗糖，配成蔗糖溶液；加入食用酸味料作为转化剂，进行蔗糖水解反应；调节水解产物的pH至2.8～3.8；过滤，真空浓缩，冷却；得到浓度70°Bx～80°Bx、转化度味5.0～99.5％的含酸味料的转化糖浆系列产品。

现有酶法制备转化糖浆，由于高浓度蔗糖溶液引起的强底物抑制特性和反应液的高粘度，所以一般采用较低的蔗糖溶液，且所使用的酶浓度较高，产品一般需要浓缩和除去反应过程中加入的酶，总体制备成本较高，不具有工业生产竞争优势；而酸水解在制备过程中转化效率低，生成杂质多，限制了其在相关产品中的应用。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明公开了一种利用蔗糖转化果葡糖浆的制备方法，本发明的制备方法反应时间短，转化的糖浆中果糖浓度高，操作简单，无需复杂的分离技术，获得的糖浆可直接用于食品行业，适合工业化高效生产。

本发明的技术方案如下：

一种利用蔗糖转化果葡糖浆的制备方法，其包括以下步骤：

（1）蔗糖溶解：将蔗糖加入到30~60℃的热水中进行搅拌溶解，蔗糖使用量为100份，热水使用量为100~200份，配置成蔗糖溶液；

（2）往蔗糖溶液中加入食品酸味剂，搅拌均匀后加入对苯乙烯磺酸钠接枝聚四氟乙烯聚合球，继续搅拌，进行水解反应；

（3）水解反应结束后过滤将聚合球取出，加入磺化聚苯乙烯作为固体酸催化剂，继续搅拌，进行转化反应；

（4）转化反应结束后，将糖浆过滤，除去磺化聚苯乙烯，将溶液真空浓缩达标后，室温冷却即得果葡糖浆溶液。

作为本发明的进一步说明：食品酸味剂为柠檬酸、酒石酸、乳酸、苹果酸、醋酸中的一种或几种，按重量份记，加入量为0.1~0.5份。

作为本发明的进一步说明：对苯乙烯磺酸钠接枝聚四氟乙烯聚合球的直径为1cm，加入量为20~35份。

作为本发明的进一步说明：对苯乙烯磺酸钠接枝聚四氟乙烯聚合球由以下步骤制备：

步骤1：将聚四氟乙烯、对苯乙烯磺酸钠、石油磺酸钠按1 : 0.5 : 0.1的比例混合均匀后，通入氮气，并加入0.1%体积的交联剂戊二醇在90℃条件下聚合2h；

步骤2：反应结束后采用去离子水多次洗涤至滤液呈中性，在80~120℃温度下烘干后，加入10%沸石粉末，搅拌混匀后采用传统挤压法制备成球状聚合物。

作为本发明的进一步说明：磺化聚苯乙烯加入量为5~20份。

作为本发明的进一步说明：步骤（2）中水解反应的条件为35~75℃，水解50~150min。

作为本发明的进一步说明：步骤（3）中转化反应的条件为70~100℃，反应1~2h。

作为本发明的进一步说明：步骤（4）中将溶液真空浓缩达标条件为溶液固形物含量为70~75%。

本发明的技术原理如下：

以酸中的 H + 来催化水解蔗糖是最初生产果葡糖浆的方法，这种方法是在约50%的蔗糖浆中加入酸，一般用盐酸。并对糖浆加热，让蔗糖在较低的 pH 值及一定的温度下发生水解反应，在蔗糖浆达到所要求的转化率后，加碱中和。果糖较葡萄糖活泼，遇碱更易继续反应产生如羟甲基糠醛、甘油醛、甲基乙二醛、乳酸、醋酸、蚁酸左旋糖酸及有机酸，并伴随着复合、色变反应，这些产物均为产生的杂质，所以不能得到等量的葡萄糖和果糖。酸催化水解蔗糖的优点是工艺、设备、操作简单，允许蔗糖浆有较高的浓度。缺点是，酸无法重复使用，精制成本高。

为了减少酸的使用和加快蔗糖水解的速度，加入催化剂是最方便有效的方法，其中采用接枝聚合物作为催化剂可以有选择性地将目标催化基团接枝至聚合物中，并通过其不溶或者难溶的性质，将接枝聚合物催化剂重复进行使用，减少浪费。

聚四氟乙烯具有抗酸抗碱、抗各种有机溶剂的特点，几乎不溶于所有的溶剂，同时，聚四氟乙烯具有耐高温的特点，已经被广泛应用于制作塑料制品。磺酸具有强催化性质，在蔗糖溶液中直接添加磺酸会造成原料的污染，且磺酸除去工艺复杂。对苯乙烯磺酸钠的苯环上含有一个乙烯基，其在磺酸基对位上，通过磺酸基的诱发作用，可以产生高度的聚合性，与聚苯乙烯接枝后可获得含磺酸基的聚苯乙烯，磺酸基团的浓度增加，聚合球的催化活性增加。在聚合过程中，需要使化合物充分接触，而两个聚合物之间容易自聚合，从而影响目标聚合物的产率。石油磺酸钠是一种优良的分散剂，且与对苯乙烯磺酸钠具有相同的磺酸基团，在聚合反应中可以有效的将相同聚合物分散，并同时强化磺酸基团的聚合，使目标产物中磺酸基团的暴露点增加，增强催化剂的催化活性。当水解反应发生时，由于聚苯乙烯接枝对苯乙烯磺酸钠后呈酸性，可增加水溶液中H+的浓度，接枝在聚合球上的磺酸基与蔗糖溶液接触，催化蔗糖水解，不污染蔗糖溶液。

蔗糖水解后，溶液中同时存在葡萄糖和果糖，直接将葡萄糖与果糖分离，其技术复杂，而葡萄糖可转化为果糖，转化方法主要有碱催化和酸催化，其中果糖在碱性溶液中不稳定，容易生成杂质，从而导致碱催化杂质增加；传统的酸催化转化效率低，且无论是碱催化还是酸催化，均存在催化体系与溶液难分离的技术难点。固体酸催化剂目前主要在有机合成反应中应用，其不但有良好的催化效果，易与反应体系分离，并且可以重复利用，降低了生产成本。采用磺化聚苯乙烯为酸性催化剂，在葡萄糖转化果糖过程中催化葡萄糖通过氢转移机理转化为果糖，增加糖浆中果糖的含量，且不需要将果糖分离出来，直接在酸性条件下转化，不破坏果糖的结构，减少杂质的生成。

本发明的有益效果：

在制备过程中pH的调整主要通过食品酸味剂，可直接食用，不会产生危害人体的物质，在水解和转化过程中添加的催化剂均为不溶物，可直接分离，且整个过程，不需要额外的分离设备即可直接制备高浓度的果葡糖浆，操作简单、高效，制作成本低。

具体实施方式

实施例1：

（1）制备对苯乙烯磺酸钠接枝聚四氟乙烯聚合球：将聚四氟乙烯、对苯乙烯磺酸钠、石油磺酸钠按1 : 0.5 : 0.1的比例混合均匀后，通入氮气，并加入0.1%体积的交联剂戊二醇在90℃条件下聚合2h，反应结束后采用去离子水多次洗涤至滤液呈中性，在80~120℃温度下烘干后，加入10%沸石粉末，搅拌混匀后采用传统挤压法制备成球状聚合物；

（2）蔗糖溶解：将蔗糖加入到30~60℃的热水中进行搅拌溶解，蔗糖使用量为100份，热水使用量为100份，配置成蔗糖溶液；

（3）往蔗糖溶液中加入柠檬酸，加入量为0.3份，搅拌均匀后加入直径为1cm的对苯乙烯磺酸钠接枝聚四氟乙烯聚合球，加入量为20份，继续搅拌，进行水解反应，水解反应的条件为35℃，水解60min；

（4）水解反应结束后过滤将聚合球取出，加入磺化聚苯乙烯作为固体酸催化剂，加入量为5份，继续搅拌，进行转化反应，转化反应条件为90℃，反应1h；

（5）转化反应结束后，将糖浆过滤，除去磺化聚苯乙烯，将溶液真空浓缩至溶液固形物含量为70~75%时停止浓缩，室温冷却即得果葡糖浆溶液。

实施例2：

（1）制备对苯乙烯磺酸钠接枝聚四氟乙烯聚合球：将聚四氟乙烯、对苯乙烯磺酸钠、石油磺酸钠按1 : 0.5 : 0.1的比例混合均匀后，通入氮气，并加入0.1%体积的交联剂戊二醇在90℃条件下聚合2h，反应结束后采用去离子水多次洗涤至滤液呈中性，在80~120℃温度下烘干后，加入10%沸石粉末，搅拌混匀后采用传统挤压法制备成球状聚合物；

（2）蔗糖溶解：将蔗糖加入到30~60℃的热水中进行搅拌溶解，蔗糖使用量为100份，热水使用量为150份，配置成蔗糖溶液；

（3）往蔗糖溶液中加入酒石酸，加入量为0.1份，搅拌均匀后加入直径为1cm的对苯乙烯磺酸钠接枝聚四氟乙烯聚合球，加入量为25份，继续搅拌，进行水解反应，水解反应的条件为40℃，水解50min；

（4）水解反应结束后过滤将聚合球取出，加入磺化聚苯乙烯作为固体酸催化剂，加入量为10份，继续搅拌，进行转化反应，转化反应条件为90℃，反应2h；

（5）转化反应结束后，将糖浆过滤，除去磺化聚苯乙烯，将溶液真空浓缩至溶液固形物含量为70~75%时停止浓缩，室温冷却即得果葡糖浆溶液。

实施例3：

（1）制备对苯乙烯磺酸钠接枝聚四氟乙烯聚合球：将聚四氟乙烯、对苯乙烯磺酸钠、石油磺酸钠按1 : 0.5 : 0.1的比例混合均匀后，通入氮气，并加入0.1%体积的交联剂戊二醇在90℃条件下聚合2h，反应结束后采用去离子水多次洗涤至滤液呈中性，在80~120℃温度下烘干后，加入10%沸石粉末，搅拌混匀后采用传统挤压法制备成球状聚合物；

（2）蔗糖溶解：将蔗糖加入到30~60℃的热水中进行搅拌溶解，蔗糖使用量为100份，热水使用量为120份，配置成蔗糖溶液；

（3）往蔗糖溶液中加入乳酸0.1份、苹果酸0.1份，搅拌均匀后加入直径为1cm的对苯乙烯磺酸钠接枝聚四氟乙烯聚合球，加入量为35份，继续搅拌，进行水解反应，水解反应的条件为50℃，水解150min；

（4）水解反应结束后过滤将聚合球取出，加入磺化聚苯乙烯作为固体酸催化剂，加入量为20份，继续搅拌，进行转化反应，转化反应条件为80℃，反应1.5h；

（5）转化反应结束后，将糖浆过滤，除去磺化聚苯乙烯，将溶液真空浓缩至溶液固形物含量为70~75%时停止浓缩，室温冷却即得果葡糖浆溶液。

实施例4：

（1）制备对苯乙烯磺酸钠接枝聚四氟乙烯聚合球：将聚四氟乙烯、对苯乙烯磺酸钠、石油磺酸钠按1 : 0.5 : 0.1的比例混合均匀后，通入氮气，并加入0.1%体积的交联剂戊二醇在90℃条件下聚合2h，反应结束后采用去离子水多次洗涤至滤液呈中性，在80~120℃温度下烘干后，加入10%沸石粉末，搅拌混匀后采用传统挤压法制备成球状聚合物；

（2）蔗糖溶解：将蔗糖加入到30~60℃的热水中进行搅拌溶解，蔗糖使用量为100份，热水使用量为200份，配置成蔗糖溶液；

（3）往蔗糖溶液中加入柠檬酸0.1份、醋酸0.3份，搅拌均匀后加入直径为1cm的对苯乙烯磺酸钠接枝聚四氟乙烯聚合球，加入量为32份，继续搅拌，进行水解反应，水解反应的条件为75℃，水解120min；

（4）水解反应结束后过滤将聚合球取出，加入磺化聚苯乙烯作为固体酸催化剂，加入量为15份，继续搅拌，进行转化反应，转化反应条件为100℃，反应2h；

（5）转化反应结束后，将糖浆过滤，除去磺化聚苯乙烯，将溶液真空浓缩至溶液固形物含量为70~75%时停止浓缩，室温冷却即得果葡糖浆溶液。

实施例5：

（1）制备对苯乙烯磺酸钠接枝聚四氟乙烯聚合球：将聚四氟乙烯、对苯乙烯磺酸钠、石油磺酸钠按1 : 0.5 : 0.1的比例混合均匀后，通入氮气，并加入0.1%体积的交联剂戊二醇在90℃条件下聚合2h，反应结束后采用去离子水多次洗涤至滤液呈中性，在80~120℃温度下烘干后，加入10%沸石粉末，搅拌混匀后采用传统挤压法制备成球状聚合物；

（2）蔗糖溶解：将蔗糖加入到30~60℃的热水中进行搅拌溶解，蔗糖使用量为100份，热水使用量为180份，配置成蔗糖溶液；

（3）往蔗糖溶液中加入酒石酸0.1份、乳酸0.2份、苹果酸0.2份，搅拌均匀后加入直径为1cm的对苯乙烯磺酸钠接枝聚四氟乙烯聚合球，加入量为30份，继续搅拌，进行水解反应，水解反应的条件为65℃，水解100min；

（4）水解反应结束后过滤将聚合球取出，加入磺化聚苯乙烯作为固体酸催化剂，加入量为18份，继续搅拌，进行转化反应，转化反应条件为85℃，反应1.5h；

（5）转化反应结束后，将糖浆过滤，除去磺化聚苯乙烯，将溶液真空浓缩至溶液固形物含量为70~75%时停止浓缩，室温冷却即得果葡糖浆溶液。

Claims (8)

1.一种利用蔗糖转化果葡糖浆的制备方法，其特征在于，其包括以下步骤：

（1）蔗糖溶解：将蔗糖加入到30~60℃的热水中进行搅拌溶解，蔗糖使用量为100份，热水使用量为100~200份，配置成蔗糖溶液；

（2）往蔗糖溶液中加入食品酸味剂，搅拌均匀后加入对苯乙烯磺酸钠接枝聚四氟乙烯聚合球，继续搅拌，进行水解反应；

（3）水解反应结束后过滤将聚合球取出，加入磺化聚苯乙烯作为固体酸催化剂，继续搅拌，进行转化反应；

（4）转化反应结束后，将糖浆过滤，除去磺化聚苯乙烯，将溶液真空浓缩达标后，室温冷却即得果葡糖浆溶液。

2.根据权利要求1所述一种利用蔗糖转化果葡糖浆的制备方法，其特征在于：食品酸味剂为柠檬酸、酒石酸、乳酸、苹果酸、醋酸中的一种或几种，按重量份记，加入量为0.1~0.5份。

3.根据权利要求1所述一种利用蔗糖转化果葡糖浆的制备方法，其特征在于：对苯乙烯磺酸钠接枝聚四氟乙烯聚合球的直径为1cm，加入量为20~35份。

4.根据权利要求3所述一种利用蔗糖转化果葡糖浆的制备方法，其特征在于，对苯乙烯磺酸钠接枝聚四氟乙烯聚合球由以下步骤制备：

步骤1：将聚四氟乙烯、对苯乙烯磺酸钠、石油磺酸钠按1 : 0.5 : 0.1的比例混合均匀后，通入氮气，并加入0.1%体积的交联剂戊二醇在90℃条件下聚合2h；

步骤2：反应结束后采用去离子水多次洗涤至滤液呈中性，在80~120℃温度下烘干后，加入10%沸石粉末，搅拌混匀后采用传统挤压法制备成球状聚合物。

5.根据权利要求1所述一种利用蔗糖转化果葡糖浆的制备方法，其特征在于：磺化聚苯乙烯加入量为5~20份。

6.根据权利要求1所述一种利用蔗糖转化果葡糖浆的制备方法，其特征在于：步骤（2）中水解反应的条件为35~75℃，水解50~150min。

7.根据权利要求1所述一种利用蔗糖转化果葡糖浆的制备方法，其特征在于：步骤（3）中转化反应的条件为70~100℃，反应1~2h。

8.根据权利要求1所述一种利用蔗糖转化果葡糖浆的制备方法，其特征在于：步骤（4）中将溶液真空浓缩达标条件为溶液固形物含量为70~75%。