CN112111542B

CN112111542B - 一种高纯度低聚异麦芽糖联产抗性糊精的制备方法

Info

Publication number: CN112111542B
Application number: CN202010906019.8A
Authority: CN
Inventors: 干昭波; 杨腾腾; 张明站; 邵先豹; 杜倩; 刘双双
Original assignee: Shandong Bailong Chuangyuan Bio Tech Co Ltd
Current assignee: Shandong Bailong Chuangyuan Bio Tech Co Ltd
Priority date: 2020-09-01
Filing date: 2020-09-01
Publication date: 2022-11-15
Anticipated expiration: 2040-09-01
Also published as: CN112111542A

Abstract

本发明涉及一种高纯度低聚异麦芽糖联产抗性糊精的制备方法。本发明只采用了β‑淀粉酶对淀粉乳进行糖化，制备麦芽糖和β‑极限淀粉，制备工艺简单，淀粉糊化即可，无需液化，然后采用β‑淀粉酶特性，水解淀粉非还原性末端支链及支链淀粉，生成大量麦芽糖，葡糖转移酶不会产生三糖以上的糖，精制后更利于色谱分离提纯，即可获得高纯度95低聚异麦糖。本发明制备得到的低聚异麦芽糖中有效“三糖”≥95wt％，低聚异麦芽糖纯度≥96％。本发明利用β‑极限淀粉联产抗性糊精，采用带式干燥技术进行薄层布料生产抗性糊精，糊精化反应均匀、可控，可根据市场需要，生产不同聚合度分布的抗性糊精产品。

Description

一种高纯度低聚异麦芽糖联产抗性糊精的制备方法

技术领域

本发明属于功能糖及膳食纤维制备技术领域，具体涉及到一种高纯度低聚异麦芽糖联产抗性糊精的制备方法。

背景技术

低聚异麦芽糖又称分枝低聚糖，是葡萄糖之间至少有一个以α-1,6糖苷键结合而成的、单糖数为2～6不等的一类低聚糖，是以淀粉为原料，经液化、糖化转苷而制得，具有低热量、防龋齿、润肠通便、调节肠道微生态的作用，其中有效“三糖”(潘糖+异麦芽糖+异麦芽三糖)可增殖肠道有益菌，抑制有害菌，防止便秘，促进钙镁等矿物质的吸收，被广泛应用于食品、饮料、保健品中，深受消费者青睐。

目前，国内市场上常见的90型低聚异麦芽糖，有效“三糖”含量仅45％，含有很多分支低聚糖，影响了产品有益菌增值效果。现在国内外生产低聚异麦芽糖的经典方法主要以淀粉为原料，采用淀粉酶系多酶协同法转化淀粉液得到。工业上首先由淀粉在高温α-淀粉酶的作用下液化，液化淀粉在中温α-淀粉酶或者β-淀粉酶继续作用下生成麦芽糖浆，再利用α-葡萄糖转苷酶进行糖基转换生成低聚异麦芽糖，终产物糖类组分中约含有50％～60％的低聚异麦芽糖，40％～50％的葡萄糖、麦芽糖及麦芽三糖，最后经过滤、脱色、脱盐、浓缩等得到成品。采用经典生产工艺存在工序多、时间长、工艺参数控制困难、难以实现连续化生产等缺点，同时，产品中功能性糖分的含量不高，仅占固形物的35％(w/w)，这些都制约着我国低聚异麦芽糖的发展。

为了提高低聚异麦芽糖的产品质量，尽量提高有效“三糖”的含量，其中专利文献CN103667392A提供了一种高纯度95低聚异麦芽糖的制备方法，在该方法中，以淀粉或淀粉乳为原料，经过喷射液化，采用麦芽糖生成酶(真菌α-淀粉酶或β-淀粉酶)协同α-葡萄糖转移酶糖化转苷生成50型低聚异麦芽糖粗糖液，然后利用强效液体糖化酶降解其中的非“三糖”(异麦芽糖+潘糖+异麦芽三糖)成分，转化成葡萄糖，采用色谱分离提纯技术分离去除葡萄糖，再经脱色、脱盐精制，制得高纯度95低聚异麦芽糖(“三糖”含量≥95％)。虽然成品中的“三糖”含量较高，但是由淀粉原料生成的非“三糖”被转化成葡萄糖分离出去，导致该工艺产品收得率低，生产成本高，不利于该产品的推广。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供了一种高纯度低聚异麦芽糖联产抗性糊精的制备方法。

本发明采用的技术方案为：

一种高纯度低聚异麦芽糖联产抗性糊精的制备方法，包括步骤：在淀粉乳中只加入β-淀粉酶水解糖化，得高纯度麦芽糖和β-极限淀粉；将高纯度麦芽糖经α-葡糖转移酶转苷后得低聚异麦芽糖，同时将β-极限淀粉采用带式干燥技术生产抗性糊精。

根据本发明优选的，所述高纯度麦芽糖中麦芽糖含量93-95wt％，麦芽三糖4-5.5wt％，葡萄糖1-1.5wt％。

根据本发明优选的，所述低聚异麦芽糖的有效“三糖”≥95wt％，低聚异麦芽糖纯度≥96％。

根据本发明优选的，所述抗性糊精中膳食纤维≥90wt％，平均聚合度为6-12，单糖≤1.5wt％，二糖≤3wt％，α-1,4糖苷键含量≥50％。

根据本发明优选的，所述高纯度低聚异麦芽糖联产抗性糊精的制备方法，具体包括如下步骤：

(a)制备高纯度麦芽糖和β-极限淀粉：以淀粉为原料，加水调配成淀粉乳，调节pH值，升温糊化，降温至50-60℃，加入β-淀粉酶进行水解糖化，保温12-30小时，超滤膜提纯，得到高纯度麦芽糖和β-极限淀粉；

(b)制备高纯度低聚异麦芽糖：向步骤(1)获得的高纯度麦芽糖中加入α-葡糖转移酶，生成低聚异麦芽糖，经脱色、离交、浓缩精制后进行色谱分离提纯，获得有效“三糖”含量95wt％以上的低聚异麦芽糖，分离后的葡萄糖可以作为聚葡萄糖的原料；

(c)制备抗性糊精：将步骤(1)获得的β-极限淀粉，加入有机酸或无机酸，泵入带式干燥机，进行糊精化反应，出料溶于水后经酸解、脱色、离交、浓缩、色谱分离提纯，获得高品质抗性糊精。

根据本发明优选的，步骤(a)中所述淀粉乳的波美度为6-8°Bé，pH值调节为4-6。

根据本发明优选的，步骤(a)中所述糊化的温度为70-90℃，糊化时间为20-60min；所述β-淀粉酶的加入量为100-500mL/吨干基淀粉。

本发明中加入β-淀粉酶进行水解糖化，根据β-淀粉的作用特点，生成大量麦芽糖和少量麦芽三糖及葡萄糖，以及大分子的β-极限淀粉。

根据本发明优选的，步骤(a)中所述超滤膜提纯是采用分子截流量1-10万的超滤膜进行分离提纯。

根据本发明优选的，步骤(b)中所述α-葡糖转移酶加入量为200-800mL/吨干基淀粉；所述α-葡糖转移酶的反应条件：pH 5.0-6.0，温度50-60℃，时间15-30小时。

根据本发明优选的，步骤(c)中所述β-极限淀粉的α-1,6糖苷键含量6-12％。

根据本发明优选的，步骤(c)中所述有机酸为柠檬酸、苹果酸或醋酸，所述无机酸为盐酸、硫酸或磷酸，添加量为干基淀粉质量的0.5-2％。

根据本发明优选的，步骤(c)中带式干燥机的传送带料层厚度3-10mm，带式干燥机加热区温度为110-160℃，糊精化反应时间为30-120min。

上述步骤中未详细说明的操作均按照本领域常规操作进行。

与现有技术相比，本发明的技术特点和有益效果：

1、本发明只采用了β-淀粉酶对淀粉乳进行糖化，制备麦芽糖和β-极限淀粉，β-淀粉酶是一种外切型淀粉酶，它作用于淀粉时从非还原性末端依次切开相隔的α-1,4糖苷键，水解产物全为麦芽糖；β-淀粉酶不能水解支链淀粉的α-1,6键，也不能跨过分支点继续水解，故水解支链淀粉是不完全的，残留下大分子的β-极限淀粉。本发明的制备工艺简单，淀粉糊化即可，无需液化，然后采用β-淀粉酶特性，水解淀粉非还原性末端支链及支链淀粉，生成大量麦芽糖，葡糖转移酶不会产生三糖以上的糖，精制后更利于色谱分离提纯，即可获得高纯度95低聚异麦糖。本发明制备得到的低聚异麦芽糖中有效“三糖”≥95wt％，低聚异麦芽糖纯度≥96％，具有较强的生理功能特性，可以显著提高肠道微生物双歧杆菌的含量。

2、本发明采用β-淀粉酶进行淀粉糖化，糖化之后产生β-极限淀粉，利用β-极限淀粉联产抗性糊精，提高产品利用率；β-淀粉酶水解后的β-极限淀粉，α-1,6糖苷键提高了2倍以上，α-1,6糖苷键的含量达到6-12％，用以生产抗性糊精，提高了产品收得率。

3、本发明采用带式干燥技术进行薄层布料生产抗性糊精，糊精化反应均匀、可控，可根据市场需要，生产不同聚合度分布的抗性糊精产品，可满足下游市场的不同需求。

附图说明

图1为三组人群肠道菌菌落数的统计结果柱状图；图中，A为服用普通市购90型低聚异麦芽糖人群组，B为服用实施例1低聚异麦芽糖人群组，C为服用3倍剂量普通市购90型低聚异麦芽糖人群组。

具体实施方式

下面将通过实施例对本发明作进一步描述，这些实施例内容的描述并不是对本发明内容做限定。本领域的技术人员应理解，对本发明内容所做的等同替换，或相应的改进，仍属于本发明的保护范围。实施例中涉及的培养基均为普通市购的通用培养基。

实施例中普通市购90型低聚异麦芽糖可从山东百龙创园生物科技股份有限公司购得。

实施例1：

一种高纯度低聚异麦芽糖联产抗性糊精的制备方法，包括如下步骤：

(a)制备高纯度麦芽糖和β-极限淀粉：以玉米淀粉为原料，用自来水调配成淀粉乳，并调节波美度为6°Be′，pH值调节为5.0，升温至80℃，糊化30min，降温至52℃，加入β-淀粉酶200mL/吨干基淀粉，进行水解糖化，糖化保温15小时；升温至85℃，保温30min，灭酶，采用分子截流量5万的超滤膜进行过滤提纯麦芽糖，获得高纯度麦芽糖和β-极限淀粉；其中，高纯度麦芽糖中麦芽糖含量为94wt％，麦芽三糖4.5wt％，葡萄糖1.5wt％；

(b)制备高纯度低聚异麦芽糖：取步骤(1)获得的高纯度麦芽糖，调节pH值5.3，温度58℃，加入α-葡糖转移酶进行转苷，加入量为500mL/吨干基淀粉，保温20小时，生成低聚异麦芽糖，其中有效“三糖”53wt％，葡萄糖45.5wt％，经脱色、离交、浓缩精制后进行色谱分离提纯，色谱分离后获得有效“三糖”96.5wt％的低聚异麦芽糖；其中低聚异麦芽糖纯度98％；

(c)制备抗性糊精：取步骤(1)获得的β-极限淀粉，β-极限淀粉的α-1,6糖苷键含量为9％，加入干基淀粉质量1％的盐酸后，泵入带式干燥机，带式干燥机的传送带料层厚度6mm，带式干燥机加热区温度为130℃，糊精化反应时间为90min，出料，保持温度90℃，50min，溶于水，水解掉非膳食纤维部分，经酸解、脱色、离交、浓缩、色谱分离提纯，获得高品质抗性糊精，膳食纤维含量91wt％，平均聚合度为6-12，葡萄糖当量8％；单糖≤1.5wt％，二糖≤3wt％，α-1,4糖苷键含量≥50％。

实施例2

(a)制备高纯度麦芽糖和β-极限淀粉：以玉米淀粉为原料，用自来水调配成淀粉乳，并调节波美度为7°Be′，pH值调节为4.0，升温至70℃，糊化40min，降温至54℃，加入β-淀粉酶300mL/吨干基淀粉，进行水解糖化，糖化保温20小时；升温至85℃，保温30min，灭酶，采用分子截流量3万的超滤膜进行过滤提纯麦芽糖，获得高纯度麦芽糖和β-极限淀粉；其中，高纯度麦芽糖种麦芽糖含量为94.7wt％，麦芽三糖4.1wt％，葡萄糖1.2wt％；

(b)制备高纯度低聚异麦芽糖：取步骤(1)获得的高纯度麦芽糖，调节pH值5.3，温度58℃，加入α-葡糖转移酶进行转苷，加入量为400mL/吨干基淀粉，保温20小时，生成低聚异麦芽糖，其中有效“三糖”50wt％，葡萄糖40wt％，经脱色、离交、浓缩精制后进行色谱分离提纯，色谱分离后获得有效“三糖”95wt％的低聚异麦芽糖；其中低聚异麦芽糖纯度为96％；

(c)制备抗性糊精：取步骤(1)获得的β-极限淀粉，β-极限淀粉的α-1,6糖苷键含量为10％，加入干基淀粉质量0.8％的柠檬酸后，泵入带式干燥机，带式干燥机的传送带料层厚度4mm，带式干燥机加热区温度为110℃，糊精化反应时间为50min，出料，保持温度90℃，50min，溶于水，水解掉非膳食纤维部分，经酸解、脱色、离交、浓缩、色谱分离提纯，获得抗性糊精，膳食纤维含量92wt％，平均聚合度为6-12，葡萄糖当量8％；单糖≤1.5wt％，二糖≤3wt％，α-1,4糖苷键含量≥50％。

实施例3

(a)制备高纯度麦芽糖和β-极限淀粉：以玉米淀粉为原料，用自来水调配成淀粉乳，并调节波美度为8°Be′，pH值调节为6.0，升温至90℃，糊化20min，降温至58℃，加入β-淀粉酶400mL/吨干基淀粉，进行水解糖化，糖化保温25小时；升温至85℃，保温30min，灭酶，采用分子截流量8万的超滤膜进行过滤提纯麦芽糖，获得高纯度麦芽糖和β-极限淀粉；其中，高纯度麦芽糖种麦芽糖含量为93.5wt％，麦芽三糖5.5wt％，葡萄糖1wt％；

(b)制备高纯度低聚异麦芽糖：取步骤(1)获得的高纯度麦芽糖，调节pH值5.3，温度58℃，加入α-葡糖转移酶进行转苷，加入量为600mL/吨干基淀粉，保温20小时，生成低聚异麦芽糖，其中有效“三糖”54wt％，葡萄糖45wt％，经脱色、离交、浓缩精制后进行色谱分离提纯，色谱分离后获得有效“三糖”97wt％的低聚异麦芽糖；其中低聚异麦芽糖纯度为99％；

(c)制备抗性糊精：取步骤(1)获得的β-极限淀粉，β-极限淀粉的α-1,6糖苷键含量为10％，加入干基淀粉质量1.2％的磷酸后，泵入带式干燥机，带式干燥机的传送带料层厚度8mm，带式干燥机加热区温度为150℃，糊精化反应时间为110min，出料，保持温度90℃，50min，溶于水，水解掉非膳食纤维部分，经酸解、脱色、离交、浓缩、色谱分离提纯，获得抗性糊精，膳食纤维含量94wt％，平均聚合度为6-12，葡萄糖当量7％；单糖≤1.5wt％，二糖≤3wt％，α-1,4糖苷键含量≥50％。

实验例

将实施例1制备的低聚异麦芽糖和普通市购90型低聚异麦芽糖进行肠道菌群增殖效果对比，步骤如下：

选择18名健康成年人(26-48岁)，随机分成三组，每组6人，A组每日8:00空腹服用13g普通市购90型低聚异麦芽糖，B组每日8:00空腹服用13g实施例1低聚异麦芽糖，C组每日8:00空腹服用39g普通市购90型低聚异麦芽糖，坚持服用14d。收集每个受试人员服用前，服用7d、服用14d、停服14d的粪便，进行菌落分析，分析总菌落数、双歧杆菌菌落数，每组均求平均值。

其中，总菌落数检测方法：称取1g粪便，加入9g生理盐水后，使用无菌匀浆机使粪便分散均匀，使用生理盐水进行梯度稀释，一般稀释至10⁷～10⁹倍，分别吸取0.1mL的10^-7，10^-8，10^-9梯度的稀释液，滴加到平板上，然后倾倒15～20mL营养琼脂培养基，置于37℃厌氧环境中培养48h后，进行菌落计数。每个梯度制作3个平行。

双歧杆菌菌落数的检测方法：称取1g粪便，加入9g生理盐水后，使用无菌匀浆机使粪便分散均匀，使用生理盐水进行梯度稀释，一般稀释至10⁷～10⁹倍，分别吸取0.1mL的10^-7，10^-8，10^-9梯度的稀释液，滴加到平板上，然后倾倒15～20mL改良MRS培养基，置于37℃厌氧环境中培养48h后，进行菌落计数。每个梯度制作3个平行。

三组人群肠道菌菌落数的统计结果如图1所示，增值率对比如表1所示。

表1.三组人群肠道菌增殖率对比结果

由图1和表1可知，本发明实施例1制备的低聚异麦芽糖和普通市购90型低聚异麦芽糖对肠道菌群中双歧杆菌的增殖影响差异较大，每日服用13g普通市购90型低聚异麦芽糖，在服用7d、14d、以及停服14d，双歧杆菌的增殖率分别为280.91％、252.39％、213.81％，远远低于服用实施例1低聚异麦芽糖的人群组(454.76％、432.71％、418.86％)，而每日服用39g普通市购90型低聚异麦芽糖(3倍剂量)的人群在服用7d、14d、以及停服14d，双歧杆菌的增殖率分别为461.45％、430.70％、424.08％，与服用实施例1低聚异麦芽糖的人群组相当。说明本发明制备的低聚异麦芽糖生理功能特性较强，可以显著提高肠道微生物双歧杆菌的含量。

Claims

1.一种高纯度低聚异麦芽糖联产抗性糊精的制备方法，其特征在于，包括步骤：在淀粉乳中只加入β-淀粉酶水解糖化，得高纯度麦芽糖和β-极限淀粉；将高纯度麦芽糖经α-葡糖转移酶转苷后得低聚异麦芽糖，同时将β-极限淀粉采用带式干燥技术生产抗性糊精；

具体包括如下步骤：

（a）制备高纯度麦芽糖和β-极限淀粉：以淀粉为原料，加水调配成淀粉乳，调节pH值，升温糊化，降温至50-60℃，加入β-淀粉酶进行水解糖化，保温12-30小时，超滤膜提纯，得到高纯度麦芽糖和β-极限淀粉；所述高纯度麦芽糖中麦芽糖含量93-95wt%，麦芽三糖4-5.5wt%，葡萄糖1-1.5wt %；

（b）制备高纯度低聚异麦芽糖：向步骤（1）获得的高纯度麦芽糖中加入α-葡糖转移酶，生成低聚异麦芽糖，经脱色、离交、浓缩精制后进行色谱分离提纯，获得有效“三糖”含量95wt%以上的低聚异麦芽糖，分离后的葡萄糖作为聚葡萄糖的原料；所述α-葡糖转移酶加入量为200-800mL/吨干基淀粉；所述α-葡糖转移酶的反应条件：pH 5.0-6.0，温度50-60℃，时间15-30小时；

（c）制备抗性糊精：将步骤（1）获得的β-极限淀粉，加入有机酸或无机酸，泵入带式干燥机，带式干燥机的传送带料层厚度3-10mm，带式干燥机加热区温度为110-160℃，糊精化反应时间为30-120min，进行糊精化反应，出料溶于水后经酸解、脱色、离交、浓缩、色谱分离提纯，获得高品质抗性糊精。

2.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述低聚异麦芽糖的有效“三糖”≥95wt%，低聚异麦芽糖纯度≥96%。

3.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述抗性糊精中膳食纤维≥90wt%，平均聚合度为6-12，单糖≤1.5wt%，二糖≤3wt%，α-1,4糖苷键含量≥50%。

4.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤（a）满足以下条件之一项或多项：

i. 所述淀粉乳的波美度为6-8°Bé，pH值调节为4-6；

ii. 所述糊化的温度为70-90℃，糊化时间为20-60min；所述β-淀粉酶的加入量为100-500mL/吨干基淀粉；

iii. 所述超滤膜提纯是采用分子截流量1-10万的超滤膜进行分离提纯。

5.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤（c）中所述β-极限淀粉的α-1,6糖苷键含量6-12%。

6.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤（c）中所述有机酸为柠檬酸、苹果酸或醋酸，所述无机酸为盐酸、硫酸或磷酸，添加量为干基淀粉质量的0.5-2%。