CN113289025B - 一种改善罗汉果甜苷滋味口感的高倍甜味剂及其制备方法 - Google Patents
一种改善罗汉果甜苷滋味口感的高倍甜味剂及其制备方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明提供了一种改善罗汉果甜苷滋味口感的高倍甜味剂及其制备方法，所述高倍甜味剂是以罗汉果甜苷为原料，依次经过极性大孔吸附树脂柱，高比表面活性大孔吸附树脂柱，小孔反相凝胶柱，物理精制，沸腾制粒得到，包括以下成分：1.5～4wt％份罗汉果苷IV，55～70wt％罗汉果苷V，4～11wt％11‑O‑罗汉果苷V，0.4‑2.2wt％赛门苷，0.4～2.8wt％罗汉果苷VI，0.2wt％以下的酸酚类物质，0.2wt％以下的色素类物质。本发明通过工艺技术去除存在于罗汉果甜苷中的酚酸、色素、苦涩味成分、市售罗汉果甜苷V产品由于离子交换树脂脱色工艺所引入的外来物质，并且罗汉果皂苷，特别是罗汉果苷V的损失很小。
Description
技术领域
本发明涉及植物提取分离技术领域及甜味剂领域，具体涉及一种改善罗汉果甜苷滋味口感的高倍甜味剂及其制备方法。
背景技术
本发明主要涉及罗汉果甜苷：
罗汉果甜苷，是以葫芦科植物罗汉果的新鲜成熟果实为原料，先糖化后熟，再经一系列分离提取步骤制备而得。市售罗汉果甜苷多为V50规格，其中罗汉果苷V含量为42.0～55.0％，颜色为类白色至奶粉白色。主要工艺为将鲜罗汉果经糖化后熟、破碎、水提取、过滤、陶瓷膜微滤澄清、广谱大孔吸附树脂层析、离子交换树脂脱色、脱盐、真空浓缩、喷雾干燥等步骤制备而得。上述罗汉果甜苷虽经分离提纯，去除了原存于鲜罗汉果中的大部分物质，如葡萄糖、果糖、蛋白质、氨基酸、黄酮、色素等，但在滋味口感上仍具有一定缺陷：入口即有微苦涩味，约8秒消失。
罗汉果甜苷是所有天然甜味物质中口感最好、最接近蔗糖的品种，具有蔗糖的清爽甜味、高甜度、低热量的显著优点，不改变血压和血糖、不引起龋齿，特别适用于糖尿病、高血压、肥胖以及不宜食糖人群，也是健康人群的理想代糖品，无甜菊糖苷的持久后苦味和金属味，也无甜茶苷的先苦后甜口感，因此，最容易被所有人群接受，这是特殊之处；但市售罗汉果甜苷入口滋味口感的缺陷限制了罗汉果提取物的广泛使用。
蔗糖的滋味口感是入口即感到甜味，无苦涩味，约2秒达到甜度峰值，约5秒消失，这是目前最理想的甜味口感。
影响罗汉果甜苷滋味口感的因素是多方面的，有文献报道罗汉果中存在苦味皂苷--罗汉果苷IIE、III等，冬季采收的罗汉果中普遍存在这2种成分，在生产过程中混入到秋季果中，以致成品罗汉果甜苷存在入口的微苦涩味；本申请的发明人在长期的科研和生产实践中发现，存在于鲜罗汉果中的酚酸、色素等也可能影响罗汉果甜苷的滋味口感，在产品中不含苦味皂苷的前提下，纯白色的罗汉果甜苷具有最佳的滋味口感，即蔗糖的清爽甜味；本申请的发明人同时发现，在生产过程中由于离子交换树脂脱色所引入的外来杂质，若去除不彻底，也会极大地影响罗汉果甜苷的滋味口感，虽然罗汉果甜苷生产工艺过程中存在脱盐步骤，但尚有些外来物质不明确以及无法完全去除；本申请的发明人还发现，罗汉果甜苷中主要甜味成分，如罗汉果苷IV、罗汉果苷V、11-O-罗汉果苷V、赛门苷I含量在一定相对比例条件下，同样具有最佳的滋味口感，其口感的优越程度超过罗汉果苷V含量80％以上的罗汉果甜苷。
因此，去除存在于罗汉果甜苷中的酚酸、色素、苦涩味成分、以及离子交换树脂脱色所产生的外来杂质，并调节主要甜味皂苷成分的相对比例，制备滋味口感极好，具有蔗糖般清爽甜味的纯味罗汉果甜苷，这也是罗汉果甜苷进一步推广应用所需要解决的关键技术问题。
目前国内对罗汉果提取物，尤其是其中的代表--罗汉果甜苷的研究很多，主要涉及罗汉果甜苷的提取分离工艺；对加入罗汉果甜苷的复配甜味剂的研究也很多，主要是将罗汉果甜苷与糖醇类复配成低甜度倍数的甜味剂。有关罗汉果甜苷滋味口感改善的文献和专利报导，主要从两方面展开：一是去除与罗汉果甜苷伴随的苦味；二是加入糖醇等甜味填充剂对不良滋味口感稀释。现阶段研究对象多以鲜罗汉果为起始原料，尚未有以市售罗汉果甜苷V50规格为起始原料，通过工艺技术去除存在于罗汉果甜苷中的酚酸、色素、苦涩味成分、以及离子交换树脂脱色所产生的外来杂质，辅以加入复配物质调节主要甜味皂苷的相对比例来改善罗汉果甜苷滋味口感的报道。
现有公开的有关改善罗汉果甜苷滋味口感的技术内容及解决方案如下：
1、去除与罗汉果甜苷伴随的苦味。
CN201811397385.4公开了一种从罗汉果中分离罗汉果甜苷V的方法，是将罗汉果加水打浆之后依次进行植物酶酶解、生物酶酶解，收集酶解液，灭酶之后进行酵母发酵，复合阴阳离子交换树脂纯化、浓缩干燥制得罗汉果甜苷V。本制作方法来的产品雪白，无苦味，溶剂残留少，无农药残留，产品品质稳定，所得罗汉果甜苷V大于60％，总苷大于90％。
该方法仅以阴阳离子交换树脂纯化，只有化学交换吸附，未有专用大孔吸附树脂步骤，无法得到雪白色的罗汉果甜苷，尚有一定量酚酸残留；有外来物质残留，无法实现声称的无苦味；此技术无法使罗汉果甜苷V大于60％。
CN201711064166.X公开了一种风味罗汉果甜苷V的提纯方法，包括以下步骤：(1)聚酰胺吸附：将罗汉果甜苷粗提物先用水溶解，上聚酰胺树脂层析柱，收集流出液；(2)调碱、超滤：调节流出液的pH值至8～10，静置，粗滤，超滤，收集滤液；(3)离子交换吸附：将滤液依次上阳离子交换树脂柱和阴离子交换树脂柱，收集流出液；(4)脱色、干燥：将流出液上脱色树脂柱，收集流出液，浓缩，喷雾干燥，得风味罗汉果甜苷V。本发明方法所得产品中，罗汉果甜苷V的质量含量＞60％，收率≥90％，后苦味来源物质的质量含量＜0.06％，去除率＞99.5％，无后苦味，口感清爽、清凉，口味纯正，均匀性好，性质稳定；本发明方法简单，可操作性强，适合产业化生产。
该方法采用阴阳离子交换树脂纯化，并有脱色树脂脱色，基本原理仍然是引入了外来物质并有残留，无法彻底去除苦涩味成分，也无法调节主要甜味皂苷的相对比例，可能无后苦味，但是入口的苦涩味仍然明显且无法去除，无法达到最佳的甜味成分比例。
CN201610860141.X公开了一种无回苦味罗汉果甜甙的提取方法，包括以下步骤：1)将罗汉果甜甙加水溶解后，上DM130大孔树脂，先用水洗脱至无色，然后用乙醇洗脱，收集乙醇洗脱液，将洗脱液回收乙醇，得到浸膏；2)将浸膏加水溶解，上D101+大孔树脂，用水洗脱，收集洗脱液，浓缩，干燥，即得。该方法仅以广谱大孔吸附树脂精制，此两种树脂对罗汉果皂苷和黄酮、色素等均具有较强的吸附能力，无法实现分离，无法去除罗汉果甜苷中的酚酸类物质，无法脱色，无法调节主要甜味皂苷的相对比例。
CN201610860168.9公开了一种脱苦罗汉果提取物的制备方法，包括以下步骤：1)将罗汉果加入乙醇提取，将提取液过滤，取滤液回收乙醇，得到浸膏A；2)将浸膏A加水溶解后上AB-8大孔树脂，先用水洗脱至无色，然后用乙醇洗脱，收集乙醇洗脱液，将洗脱液回收乙醇，得到浸膏B；3)将浸膏B加水溶解，上D101+大孔树脂，用水洗脱，收集洗脱液，浓缩，干燥，即得。与现有技术相比，本发明制得的罗汉果提取物中不含苦味物质，甜味纯正，无回苦味。
该方法仅以广谱大孔吸附树脂精制，此种树脂对罗汉果皂苷和黄酮、色素等均具有较强的吸附能力，无法实现分离，无法去除罗汉果甜苷中的酚酸类物质，无法脱色，无法调节主要甜味皂苷的相对比例。
CN200710003364.5公开了一种脱色、脱苦的罗汉果提取物的制备方法，其特征在于：用水作溶剂，采用回流提取方法，将提取液过滤、浓缩，用脱色树脂脱色后用乙醇洗脱，用脱味剂脱味，回收乙醇后再经过浓缩、喷雾干燥，粉碎，得到脱色、脱苦的罗汉果提取物，该提取物为白色、结晶状的粉末，甜味纯正，无传统的中药味、后苦味，其中罗汉果甜甙重量含量为90％以上。
该方法仅用脱色树脂精制，不可能制备得到90％罗汉果苷V；且脱色树脂用乙醇洗脱，则所有成分一并洗脱下来，实际上并无精制步骤，实际中罗汉果苷不被脱色树脂交换吸附而在进料过程中流出，而色素被交换吸附，乙醇洗脱部分为色素、杂质等成分。该方法无法对罗汉果甜苷脱苦。
2、加入糖醇等甜味填充剂对不良滋味口感稀释。
CN202010579810.2公开了可替代蔗糖的甜味组合物及其制备方法，食品添加剂组合物由如下重量份的原料组成：特制混合粉料0.01-20；特制木糖醇0.01-40；赤藓糖醇25-99.96；L-阿拉伯糖0.01-5；罗汉果甜苷0.01-10；特制混合粉料是：木瓜2-5份，薏苡仁6-12份，魔芋3-12份，紫苏2-5份，山楂1-3份，黄精3-12份，桑叶4-8份，桔梗4-8份，枸杞2-5份，决明子6-12份，淡竹叶1-3份，菊花2-4份，甘草2-8份。
CN201910623559.2开了一种糖尿病人可食用的甜味颗粒及其制备方法，所述甜味颗粒由如下重量份数比的原料组成：罗汉果提取物0.1-0.5份、木姜叶柯提取物0.3-0.8份、魔芋精粉60-80份和阿拉伯糖10-30份；所述罗汉果提取物中罗汉果甜苷V含量不小于90％，木姜叶柯提取物中的重量百分含量为根皮苷30-40％和三叶苷60-70％，魔芋精粉中萄甘聚糖的含量为90％以上。
CN201711165148.0公开了一种复配甜味剂的制作方法，该复配甜味剂前味柔和、后味干净，无杂味出现，拥有与蔗糖相似的口感。其特征是将海藻糖、阿拉伯糖(成分A)，罗汉果甜甙、L-甘氨酸及其衍生物(成分B)与其他天然甜味(成分C)按一定配方比例混合均匀，或按配方比例溶于水，然后浓缩结晶、或喷雾干燥而制成。
上述有关罗汉果甜苷复配甜味剂的申请均是直接在罗汉果甜苷的基础上加入赤藓糖醇、阿拉伯糖等一种或多种物质，并以简单工艺，如混合、干燥，或制粒、干燥等制备而得，仅涉及简单配比，不涉及从工艺技术上对罗汉果甜苷的滋味口感进行改善。
以上关于改善罗汉果甜苷滋味口感的技术、复配方法不甚理想，具体表现在：(1)以离子交换树脂的化学交换吸附作为分离纯化关键，引入了外来物质，最终产品有残留，无相应去除步骤或脱盐不完全，引起罗汉果甜苷产品的苦涩味；(2)以广谱大孔吸附树脂作为分离纯化关键，罗汉果甜苷与酚酸、色素、苦涩味成分一起吸附与解吸附，未能有效分开，对滋味口感没有改善；(3)广谱大孔吸附树脂、离子交换树脂分离纯化技术，不能制备得到纯白色，去除了酚酸、色素和苦涩味的罗汉果甜苷，目前市售罗汉果甜苷均为类白色至奶粉白色，滋味口感有待进一步改善，这是市场证明；(4)未有调节主要甜味皂苷成分相对比例的工艺技术，无法维持各主要甜味成分在最佳相对比例，并以协同作用得到最适口感；(5)加入糖醇、阿拉伯糖等复配成低倍甜味物质，仅是简单配比，通过对甜度及苦涩味进行稀释，只是各甜味成分在量上的改变，未有从物质基础方面改善罗汉果甜苷的滋味口感，无法突出罗汉果甜苷的甜味性能优势，且滋味口感也有待进一步改善。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是，克服以上现有技术的不足，提供一种改善罗汉果甜苷滋味口感的高倍甜味剂及其制备方法。本发明以市售的最为常见的罗汉果甜苷V50规格为原料，按照顺序依次经过极性大孔吸附树脂柱，高比表面活性大孔吸附树脂柱，小孔反相凝胶柱，物理精制与脱色、调节各甜味皂苷成分相对比例后，再经过活性炭层析柱，澄清以及去除异味，最后沸腾制粒得到一种能够改善罗汉果甜苷滋味口感的高倍甜味剂。该高倍甜味剂的滋味口感明显好于罗汉果甜苷V50和V80以上规格，无苦涩味；甜味持续时间较罗汉果甜苷V50缩短10秒以上。本发明方法制备工艺简单，原料易得，是一种极具商业前景的罗汉果甜苷的利用方法。
本发明的目的是通过以下技术方案得以实现：
一种改善罗汉果甜苷滋味口感的高倍甜味剂，其是以罗汉果甜苷为原料，依次经过极性大孔吸附树脂柱，高比表面活性大孔吸附树脂柱，小孔反相凝胶柱，物理精制，沸腾制粒得到；包括以下成分：1.5～4wt％份罗汉果苷IV，55～70wt％罗汉果苷V，3～10wt％11-O-罗汉果苷V，0.5-1.8wt％赛门苷，0.4～1.5wt％罗汉果苷VI，0.2wt％以下的酸酚类物质，0.2％以下的色素类物质。
所述物理精制是通过物理吸附柱，其填料为活性炭、锦纶活性炭中的一种或它们的任意组合。
所述罗汉果甜苷优选为罗汉果甜苷V50，其中罗汉果苷V含量在42-55％规格的产品，为常规市售的产品，或者经过常规方法得到的罗汉果提取物的粉末。
优选地，所述改善罗汉果甜苷滋味口感的高倍甜味剂包括以下重量份的成分：2.3～3.0wt％罗汉果苷IV，58～65wt％罗汉果苷V，5～7wt％11-O-罗汉果苷V，0.9～1.3wt％赛门苷，0.7～1.1wt％罗汉果苷VI，0.15wt％以下的酸酚类物质，0.1％以下的色素类物质。
所述酸酚类物质为罗汉果多酚、山奈酚、氨基酸以及未知结构酚酸等。由于制备工艺的原因，特别是采用了离子交换树脂得到的以罗汉果苷V为主要甜味成分的甜味剂中，特别是是市面上最为常见的罗汉果苷V50的产品中，这部分酸酚占甜味剂的2-5wt％，严重影响了罗汉果苷V为主要甜味物质的高倍甜味剂的口感。
所述极性大孔吸附树脂选自ADS-7，LX-8，LX-17，LX-38中的至少一种；高比表面活性大孔吸附树脂选自所述高比表面活性大孔吸附树脂选自LX-68G、XDA-7、XDA-200B，LX-10G，LSA-10、LSA-5B中的至少一种；所述小孔反相凝胶柱粒径为75-150μm系列，为聚苯乙烯型(比如GEL CHP 20SS、GEL CHP 2MG)或者甲基丙烯酸酯型(比如GEL CHP 20SS、GEL CHP2MG)中的一种或者两种的混合。
优选地，高比表面活性大孔吸附树脂经过氯甲基化后再经过交联剂改性，所述交联剂选自多元胺；更优选地，所述多元胺选自乙二胺、二亚乙基三胺、三亚乙基四胺、四亚乙基五胺、聚乙烯亚胺中的至少一种。交联剂的用量是高比表面活性大孔吸附树脂的8-15wt％。
具体的改性方法是将氯甲基化的高比表面活性大孔吸附树脂加入溶胀剂溶胀，加入催化剂和多元胺类交联剂，升温搅拌反应10-20h，过滤，洗涤，干燥即得交联改性的高比表面活性大孔吸附树脂。
所述溶胀剂选自硝基苯、二甲亚砜、甲苯、二氯甲烷，出于毒性的考虑，优选二甲亚砜作为溶胀剂。溶胀时间未8-12h。溶胀时间过长或者过短都不利于高比表面活性大孔吸附树脂的交联改性。
大孔吸附树脂的氯甲基化为本领域所熟知，具体是大孔吸附树脂加入到1，4-二氯甲氧基丁烷的四氯化碳溶液中，静止溶胀后，加入无水氯化锌，50-60℃下搅拌12-18h，用乙醇和去离子水洗至加入硝酸银溶液无沉淀，完成大孔吸附树脂的氯甲基化。
经过交联剂改性的高比表面活性大孔吸附树脂，缩小了树脂孔道，同时进一步增加了比表面积，色素和酚酸分子更容易进入孔道，而皂苷类分子量相对较大，在树脂孔道内不易扩散，从而能实现较好的分离，此外，对大孔吸附树脂的交联改性，也是对孔道的再次分割过程，较大的孔道被分割未更小的孔道结构，而小孔道由于空间位阻不会继续交联，因此交联改性的大孔吸附树脂不仅孔道变小，而且孔道的均一性更好。本发明对高比表面活性大孔吸附树脂交联还行后，对罗汉果皂苷的饱和吸附率仅为2-3％，能保证皂苷基本不会损失。
发明人发现，市场上常规的罗汉果甜苷V50产品中，由于其提取工艺及生产成本的局限性，含有一定量的酚酸，比如罗汉果多酚、山奈酚、氨基酸以及未知结构酚酸等，另含部分色素，特别是经过离子交换树脂得到的V50规格，尚具有一些未知成分；罗汉果产品由于罗汉果品种和成熟度，以及加工工艺不同，这部分酚酸的总量约2～5wt％，虽然含量不多，但是是影响以罗汉果甜苷V50口感的主要因素，同时，色素不仅影响产品的颜色，也对口感有一定影响。因此本发明以物理吸附的方式，不引入其他杂质，用极性大孔吸附树脂和高比表面活性大孔吸附树脂对酚酸、色素进行专一和选择性吸附。发明人还发现，对高比表面活性大孔吸附树脂进行改性，不仅能有效去除原料中的酚酸，而且对主要成分的罗汉果甜苷V基本没有吸附。保证了本发明方法的经济性。因为如果即使最终除去了酚酸等杂质，但罗汉果甜苷V的损失较大，则得不偿失。因此本发明要解决的一个主要技术问题就是在去除杂质，提升罗汉果甜苷V50的口感同时，罗汉果甜苷V的损失尽可能的少。
本发明的第二个目的在于提供一种改善罗汉果甜苷滋味口感的高倍甜味剂的制备方法，包括以下步骤：
(1)罗汉果甜苷粉末配制为罗汉果甜苷水溶液，通过极性大孔吸附树脂柱，进料后用纯化水洗树脂柱，收集进料流出液和水洗液；
(2)将步骤(1)中合并的流出液和水洗液通过高比表面活性大孔吸附树脂柱，进料后用纯化水洗树脂柱，收集进料流出液和水洗液。
(3)将步骤(2)中合并的流出液和水洗液通过小孔反相凝胶柱，收集进料流出液；进完料以后，水洗小孔反相凝胶柱，收集水洗液；再用醇水混合溶液梯度洗脱，收集高浓度醇水洗脱液；合进料流出液、水洗液、高浓度醇水洗脱液，真空减压至无醇味，得精制液；
(4)将步骤(3)所得精制液通过物理吸附层析柱，进料后水洗，合并进料流出液和水洗液；
(5)将步骤(4)进料流出液和水洗液的合并液真空减压浓缩，得浓缩液；
(6)一部分浓缩液经喷雾干燥成粉末，另一部分作为粘合液，沸腾制粒，得颗粒。
优选地，步骤(1)中，所述罗汉果甜苷是指市售罗汉果甜苷V50规格，其中罗汉果苷V含量为42.0～55.0％，颜色为类白色至奶粉白色；配制罗汉果甜苷粉末水溶液得到固形物含量指糖度3～8Brix的水溶液。
优选地，步骤(1)中，极性大孔吸附树脂的加入量是罗汉果甜苷重量的5～10倍；步骤(2)中高比表面活性树脂加入量为罗汉果甜苷重量的1～3倍；步骤(3)中所述小孔反相凝胶加入量为罗汉果甜苷重量的15～30倍。
优选地，步骤(1)和步骤(2)中，所述收集部分为进料流出液和水洗液，水洗液的加入量为分别是极性大孔吸附树脂和高比表面活性大孔吸附树脂质量的1-2倍；步骤(3)中，水洗小孔反相凝胶柱的用水量为小孔反相凝胶的1.5-2.5倍，醇水混合溶剂梯度洗脱中，醇水混合溶剂的用量是小孔反相凝胶的2.5-4倍。所述低碳醇为甲醇、乙醇、丙醇中至少一种，优选为乙醇。
优选地，步骤(2)中高比表面活性大孔吸附树脂经过交联改性。步骤(2)中使用纯水进行上柱和洗脱，纯水对罗汉果苷无解吸作用，会造成罗汉果苷的一定损失。对高比表面活性大孔吸附树脂进行交联改性后，一方面能增强对酸酚杂质的吸附，另一方面也能提高罗汉果苷的收率，降低罗汉果苷的损失率。
更优选地，步骤(3)中所述梯度洗脱，是先用5-10％体积浓度的低浓度醇水混合溶剂洗脱，再用高浓度40-60％体积浓度的高浓度醇水混合溶剂洗脱；进一步优选地，低浓度醇水混合溶剂和高浓度醇水混合溶剂的体积比为1-2:1-2。优选为1：1-1.2。
优选地，步骤(4)中，所述物理吸附层析柱柱填料为颗粒活性炭、锦纶活性炭中的一种或它们的任意组合；所述活性炭层析柱填料加入量为罗汉果甜苷V50重量的0.5～1.5倍；水洗水的用量是罗汉果甜苷重量的3-6倍。
优选地，步骤(5)中，真空减压浓缩的条件是本领域所熟知的，在本发明一个具体实施方式中，是在真空度-0.05至-0.1MPa，温度60-65℃下进行减压真空浓缩。减压真空浓缩至15-25％固形物含量，优选18-22％的固形物含量。
优选地，步骤(6)中，用于喷雾干燥的浓缩液占全部浓缩液的85％-98％，优选90％-95％。沸腾制粒的条件是进风温度为70-80℃。
本发明不使用可能引入外来物质的离子交换树脂精制，而是采用纯物理吸附分离纯化方法，去除存在于罗汉果甜苷中的酚酸、色素、苦涩味成分、以及传统工艺离子交换树脂脱色所产生的外来杂质，调节罗汉果苷V等主要甜味皂苷类成分的相对比例，如罗汉果苷IV、罗汉果苷V、11-O-罗汉果苷V、赛门苷I、罗汉果苷VI的相对比例，使这些成分达到最适口感的比例，从而进一步改善罗汉果甜苷的滋味口感，制备得到滋味口感极好，具有蔗糖般清爽甜味，无入口微苦涩味的纯味罗汉果甜苷；提供一种改善罗汉果甜苷粉末流动性的方法，通过制粒改变罗汉果甜苷的产品形态以增加流动性，减少板结；提供一种由所述方法制备的纯味罗汉果甜苷高倍甜味剂，可作为各种人群的理想代糖产品。
市售罗汉果甜苷V50规格，是目前市场上普遍销售的具有最高罗汉果苷V含量的罗汉果提取物品种，罗汉果甜苷V含量为42.0～55.0％，颜色为类白色至奶粉白色，但仍具有入口即有微苦涩味，约8秒消失的缺陷。究其原因，其中存在的苦味皂苷--罗汉果苷IIE、III等苦涩味成分，酚酸、色素等成分，以及由于生产过程中的离子交换树脂脱色所引入但未完全去除的外来物质等，均会影响罗汉果甜苷的滋味口感。若再将此罗汉果甜苷经过原工艺的广谱大孔吸附树脂和离子交换树脂纯化，因同样的工艺已用过1次，即使再次提取纯化，也无法制备得到纯白色、无入口微苦涩味的纯味罗汉果甜苷，需要用新的工艺原理去进一步处理，才能有效改善罗汉果甜苷的滋味口感。
本申请采用纯物理吸附分离纯化方法，不引入外来杂质，效果显著。按照特定的顺序依次使用极性大孔吸附树脂，高比表面活性大孔吸附树脂柱，小孔反相凝胶柱，可有效吸附去除罗汉果甜苷中的酚酸类物质以及部分色素、苦涩味成分，对罗汉果皂苷基本无吸附，从而实现分离；此外，在本发明优选技术方案中，对高比表面活性大孔吸附树脂进行交联改性，能够在充分吸附杂质的同时，对甜味剂的主要成分罗汉果甜苷，比如罗汉果甜苷V的吸附非常少，避免了现有技术中除杂提纯罗汉果甜苷V时，罗汉果甜苷V损失较多的缺陷；发明人通过优选各树脂柱的树脂类型，上柱吸附的顺序，以及洗脱条件等各个因素的调节，对不同罗汉果皂苷吸附能力不同，即起到调节主要皂苷类甜味成分组成的作用。这样按照本发明方法所得到的甜味剂产品，不需要再进行组分的调节，就直接改善罗汉果甜苷的滋味口感。按照以往工序，在制备得到高倍甜味剂后，由于口感还需要改善，还需要和其他物质复配，额外的增加工序。本发明通过巧妙的设置树脂吸附的具体条件，按照极性大孔树脂、高比表面活性大孔吸附树脂，小孔反相凝胶柱的特定顺序，不仅能够出去影响味道口感的杂质，对主要成分罗汉果苷V损失很少；此外，本发明通过特定树脂柱分离提纯的顺序，调节罗汉果甜苷中主要甜味成分，即罗汉果苷IV、罗汉果苷V、11-O-罗汉果苷V、赛门苷I、罗汉果苷VI的相对比例，可使这些成分达到最适口感的比例，还能一步到位地生产得到口感滋味上佳的高倍甜味剂产品。
罗汉果甜苷粉末，流动性欠缺，具有一定的吸湿性。通过沸腾制粒，可以改变罗汉果甜苷的粉末形态，提高流动性，减少板结，再经干燥，从而制备得到改善了罗汉果甜苷滋味口感的纯味罗汉果甜苷。
本发明的有益效果在于：
(1)本发明提供了一种改善罗汉果甜苷滋味口感的高倍甜味剂及其制备方法。通过工艺技术去除存在于罗汉果甜苷中的酚酸、色素、苦涩味成分、市售罗汉果甜苷V产品由于离子交换树脂脱色工艺所引入的外来物质，并且罗汉果皂苷，特别是罗汉果苷V的损失很小。
(2)本发明通过特殊树脂、按照特定的分离提纯顺序，调节罗汉果甜苷中主要甜味成分，即罗汉果苷IV、罗汉果苷V、11-O-罗汉果苷V、赛门苷I、罗汉果苷VI的相对比例，从而显著改善了罗汉果甜苷的滋味口感。
(3)本发明的方法提供了纯物理分离纯化代替离子交换树脂脱色的化学交换吸附的关键技术，在不引入外来物质及发生化学交换反应的条件下，解决了二次离子交换树脂脱色所不能达到的脱色效果，制备得到纯白色的纯味罗汉果甜苷。
(4)本发明对高比表面活性大孔吸附树脂进行了交联改性，能有效去除酸酚、色素等影响口感的杂质，改善罗汉果甜苷高倍甜味剂产品口感，同时，有效成分罗汉果甜苷V基本没有损失。
(5)本发明的方法提供了一种改善罗汉果甜苷粉末性能的方法，即通过制粒，来改变粉末形态，提高流动性，减少板结。
(6)本发明得到的高倍甜味剂为纯味罗汉果甜苷，颜色为纯白色，性状为颗粒；甜度为蔗糖220～280倍，甜味持续时间35～40秒左右，相比于未经处理的罗汉果苷V50产品甜味持续时间有一定缩短，消除了其苦涩味，极大缩短了持续时间，甜味清爽并接近蔗糖、味道纯正，滋味口感好。
具体实施方式
以下结合实施例对本发明进行进一步的说明。
本发明实施例所使用的罗汉果甜苷V50为湖南华诚生物资源股份有限公司生产，制备工艺：将鲜罗汉果经糖化后熟、破碎、水提取、过滤、陶瓷膜微滤澄清、广谱大孔吸附树脂层析、离子交换树脂脱色、脱盐、真空浓缩、喷雾干燥等步骤制备而得)，罗汉果苷IV含量3.72％、罗汉果苷V含量51.62％、11-O-罗汉果苷V含量5.96％、赛门苷I含量1.65％罗汉果苷VI含量1.42％；罗汉果多酚、山奈酚、氨基酸以及未知结构酚酸等(经UV法测定)总量3.25％。
所使用纯化水为生产车间用二级纯水设备制备，所使用极性大孔吸附树脂、高比表面活性大孔吸附树脂、小孔反相凝胶、层析用活性炭填料和原辅材料，均通过常规商业途径获得。
本发明实施例中，滋味口感用感观测定；罗汉果苷IV、罗汉果苷V、11-O-罗汉果苷V、赛门苷I、罗汉果苷VI含量用高效液相色谱法(HPLC)测定，酚酸含量用紫外-可见分光光度法(UV)测定，采用福林酚法，测试在765nm的吸光度。
制备例1 XDA-200B树脂的交联改性
在带有搅拌的反应釜中加入1kg的XDA-200B树脂，3.5L的BCMB，12L四氯化碳，静置溶胀10h，加入0.2kg无水氯化锌，在60℃搅拌条件下反应12h，反应结束后，用无水乙醇和去离子水洗涤至加入硝酸盐溶液无沉淀产生，得到氯甲基化的XDA-200B树脂。经过氯甲基化的XDA-200B树脂，加入经过除水的12L二甲亚砜中溶胀8h，缓慢加入0.2kg无水氯化铝、0.1kg无水氯化锌和0.08kg三亚乙基四胺，升温至50℃搅拌条件下反应12h，过滤，分别用无水乙醇、去离子水洗涤，至加入硝酸盐溶液无沉淀产生，将所得树脂至于鼓风干燥机，在60℃下真空干燥过夜，得到交联改性的XDA-200B树脂。
经过测试，交联改性的XDA-200B树脂的孔径从150埃缩小到了90埃。
制备例2 LSA-5B树脂的交联改性
在带有搅拌的反应釜中加入1kg的LSA-5B树脂，3.5L的BCMB，12L四氯化碳，静置溶胀10h，加入0.2kg无水氯化锌，在60℃搅拌条件下反应12h，反应结束后，用无水乙醇和去离子水洗涤至加入硝酸盐溶液无沉淀产生，得到氯甲基化的LSA-5B树脂。经过氯甲基化的LSA-5B树脂，加入经过除水的12L二甲亚砜中溶胀8h，缓慢加入0.2kg无水氯化铝、0.1kg无水氯化锌和0.12k乙二胺，升温至50℃搅拌条件下反应12h，过滤，分别用无水乙醇、去离子水洗涤，至加入硝酸盐溶液无沉淀产生，将所得树脂至于鼓风干燥机，在60℃下真空干燥过夜，得到交联改性的LSA-5B树脂。
经过测试，交联改性的LSA-5B树脂的孔径从130埃缩小到了80埃。
实施例1
(1)预先在不锈钢层析柱内装LX-17树脂80kg并用乙醇、4％氢氧化钠水溶液、4％盐酸按大孔吸附树脂再生处理标准程序处理好待用。取罗汉果甜苷V50粉末10kg，加150L纯化水，搅拌溶解，再将溶解液通过装有LX-17树脂的层析柱，收集进料流出液；进完料后，再加入130L纯化水洗树脂柱，收集水洗液，合并进料流出液和水洗液。
(2)预先在不锈钢层析柱内装XDA-200B树脂18kg并用乙醇、4％氢氧化钠水溶液、4％盐酸按大孔吸附树脂再生处理标准程序处理好待用。将步骤(1)所得合并液通过装有XDA-200B树脂的层析柱，收集进料流出液；进完料后，再进35L纯化水洗树脂柱，收集水洗液。合并进料流出液和水洗液。
(3)预先在不锈钢层析柱内装GEL CHP 20SS填料200kg并用乙醇、纯化水处理好待用。将步骤(2)所得合并液通过装有小孔反相凝胶的层析柱，收集进料流出液，得料液1；进完料以后，再进400L纯化水洗柱，收集水洗液，得料液2。
再用乙醇-水溶液梯度洗脱：先进300L体积浓度8％乙醇-水溶液，流出液另外收集；再进350L浓度40％乙醇，收集本段洗脱液，得料液3。
合并料液1、2、3，得混合液，用三效真空减压浓缩在真空度-0.085MPa、温度63℃条件下，回收乙醇至无醇味，浓缩得精制液。
(4)预先在不锈钢层析柱内装层析用颗粒活性炭9kg并用乙醇、纯化水处理好待用。将精制液通过装有颗粒活性炭的层析柱，收集进料流出液；进完料后，再进36L纯化水洗柱，收集水洗液。合并进料流出液和水洗液，得纯味罗汉果甜苷溶液。
(5)将纯味罗汉果甜苷溶液在真空度-0.085MPa、温度63℃条件下，真空减压浓缩至21.6％固形物含量，得35.6kg浓缩液。
(6)制粒。采用湿法制软材，将35.6kg浓缩液分成两部分：取32.0kg浓缩液经喷雾干燥成粉末，得7.2kg粉末；取3.6kg浓缩液作为粘合溶液，在进风温度75℃条件下沸腾制粒，得湿颗粒。
(7)干燥。干燥湿颗粒，得7.34kg纯味罗汉果甜苷，甜度是蔗糖的255倍。
经检测，本实施例所得高倍甜味剂-纯味罗汉果甜苷产品中，罗汉果苷IV含量2.48％、罗汉果苷V含量62.75％、11-O-罗汉果苷V含量5.41％、赛门苷I含量1.16％、罗汉果苷VI含量0.93％；酚酸类物质总量0.14％，罗汉果苷V的保留量为89.25％。
实施例2
(1)预先在不锈钢层析柱内装ADS-7树脂100kg并用乙醇、4％氢氧化钠水溶液、4％盐酸按大孔吸附树脂再生处理标准程序处理好待用。取罗汉果甜苷V50粉末10kg，加200kg纯化水，搅拌溶解，再将溶解液通过装有ADS-7树脂的层析柱，收集进料流出液；进完料后，再进180L纯化水洗树脂柱，收集水洗液。合并进料流出液和水洗液。
(2)预先在不锈钢层析柱内装LSA-5B树脂25kg并用乙醇、4％氢氧化钠水溶液、4％盐酸按大孔吸附树脂再生处理标准程序处理好待用。将步骤(1)所得合并液通过装有LSA-5B树脂的层析柱，收集进料流出液；进完料后，再进50L纯化水洗树脂柱，收集水洗液。合并进料流出液和水洗液。
(3)预先在不锈钢层析柱内装甲基丙烯酸酯型GEL CHP 2MG填料240kg并用乙醇、纯化水处理好待用。将脱色液通过装有小孔反相凝胶的层析柱，收集进料流出液，得料液1；进完料以后，再进500L纯化水洗柱，收集水洗液，得料液2。
再用含水乙醇梯度洗脱：先进400L浓度7％乙醇，流出液另外收集；再进500L浓度42％乙醇，收集本段洗脱液，得料液3。
合并料液1、2、3，得混合液，用三效真空减压浓缩在真空度-0.085MPa、温度61℃条件下，回收乙醇至无醇味，浓缩得精制液。
(4)预先在不锈钢层析柱内装层析用锦纶活性炭12kg并用乙醇、纯化水处理好待用。将270L精制液通过装有锦纶活性炭的层析柱，收集进料流出液；进完料后，再进50L纯化水洗柱，收集水洗液。合并进料流出液和水洗液，得纯味罗汉果甜苷溶液。
(5)将纯味罗汉果甜苷溶液在真空度-0.085MPa、温度61℃条件下，真空减压浓缩至19.1％固形物含量，得41.5kg浓缩液。
(6)制粒。采用湿法制软材，将41.5kg浓缩液分成两部分：取39.0kg复配液经喷雾干燥成粉末，得7.60kg；取2.5kg粘合溶液，在进风温度72℃条件下沸腾制粒，得湿颗粒。
(7)干燥。干燥湿颗粒，得7.67kg纯味罗汉果甜苷，甜度是蔗糖的241倍。
经检测，本实施例所得高倍甜味剂-纯味罗汉果甜苷产品中，罗汉果苷IV含量2.36％、罗汉果苷V含量60.41％、11-O-罗汉果苷V含量6.52％、赛门苷I含量1.13％、罗汉果苷VI含量1.02％；酚酸物质总量0.12％，罗汉果苷V的保留量为88.36％。
实施例3
其他步骤和条件和实施例1相同，区别在于步骤(2)中的XDA-200B树脂是制备例1中经过交联改性处理的XDA-200B树脂。最终本实施例得到7.55kg纯味罗汉果甜苷。经检测，本实施例所得甜味剂产品中，罗汉果苷IV含量2.47％、罗汉果苷V含量63.40％、11-O-罗汉果苷V含量6.71％、赛门苷I含量1.02％、罗汉果苷VI含量0.86％，酚酸类物质总量0.04％，罗汉果苷V的保留量为93.71％。
实施例4
其他步骤和条件和实施例2相同，区别在于步骤(2)中的LSA-5B树脂是制备例2中经过交联改性处理的LSA-5B树脂。
最终本实施例得到7.50kg纯味罗汉果甜苷，其中，汉果苷IV含量2.39％、罗汉果苷V含量63.18％、11-O-罗汉果苷V含量6.63％、赛门苷I含量1.03％、罗汉果苷VI含量0.97％、酚酸类物质总量0.06％，罗汉果苷V的保留量为92.49％。
实施例5
其他步骤和条件和实施例3相同，区别在于步骤(3)中料液2不采用梯度洗脱，而是直接用600L的40％乙醇洗脱，得到料液3。最终得到纯味罗汉果甜苷7.61kg。
经检测，本实施例所得甜味剂产品中，罗汉果苷IV含量2.86％、罗汉果苷V含量62.46％、11-O-罗汉果苷V含量7.26％、赛门苷I含量1.37％、罗汉果苷VI含量1.24％、酚酸类物质总量0.19％，罗汉果苷V的保留量为92.08％。
对比例1
湖南华诚生物资源股份有限公司生产的V50规格罗汉果甜苷为高倍甜味剂。即本发明上述实施例进行处理的原料。
应用例
对本发明实施例以及对比例所得甜味剂的特性进行品评，采用20人组盲试品评，具体方法如下：
1.感官分析人员的筛选与培训
根据GB/T 16291.2-2010的规定来筛选感官评定人员，经过口味敏感性培训后，最终筛选20名(男女各半)的感官评价人员，组成感官评定小组。
2.甜味持续时间：请20名受试人员品尝本发明稀释至甜度接近5wt％蔗糖溶液的复配甜味剂水溶液，并以5wt％蔗糖溶液为对照组，从评定人员喝下开始计时，记录受试者感觉甜味消失的时间，排除那些品尝5wt％蔗糖溶液的甜味持续时间偏离5秒超过1秒的受试者的数据，即排除那些品尝5wt％蔗糖溶液的甜味持续时间小于4秒和大于6秒的受试者的数据。最终所得平均值为本发明甜味剂的甜味持续时间。
3.苦涩味持续时间：请受试人员品尝5wt％蔗糖溶液，挑选其中未品尝出苦涩味的受试者进行苦涩味持续时间评价。请20名受试人员品尝本发明稀释至甜度接近5wt％蔗糖溶液的复配甜味剂水溶液。若能感受到苦涩味，则记录苦涩味的持续时间；若没有感受到苦涩味，则记录为无。
4.口感主观评价：
感官分析人员在评定实验开始前1h内限制饮食，尤其是限制食用能严重影响味觉的食物。针对不同味感实验从20名中选取12名最合适的感官分析人员进行的复配甜味剂溶液的感官评定。针对甜味剂的溶液的气味和口感进行综合打分评价，分值为1分至10分，以5wt％蔗糖溶液作为参照，5％蔗糖溶液满意度最高，为10分，每次调查问卷测试人员为12人，去掉一最高分值，去掉一最低分值，最后求其整体的平均值。
将测试样品分为产品组和对照组，产品组为本发明实施例和对比例得到的甜味剂配制为甜度和5％蔗糖水溶液相同，对照组为5wt％蔗糖溶液，取10mL待评定溶液于一次性纸杯中，由感官评定人员含于口中，停留数秒吐出，评定时间间隔为20min，评定结果取10名评定人员打分的平均值。对照组的感官评定标准为10分满分。
测试结果如下表1所示：
表1
通过表1数据可知，按照本发明得到的纯位罗汉果苷产品，通过特定的制备工艺，有效去除了残留在V50产品中的酸酚等影响甜味剂口感滋味的杂质，同时作为主要成分的罗汉果苷V基本没有损失，保持率基本在90％以上。本发明产品能够明显降低罗汉果甜苷甜味剂苦涩味的持续时间，也能部分降低甜味持续时间，改善了罗汉果甜苷后甜味重的问题，提升了罗汉果甜味剂的口感和滋味。本发明制备方法简单，成本低廉，能够有效改善罗汉果甜苷的口感滋味，扩大罗汉果甜苷类产品的受众。
Claims (4)
1.一种改善罗汉果甜苷滋味口感的高倍甜味剂，其是以罗汉果甜苷为原料，依次经过极性大孔吸附树脂柱，高比表面活性大孔吸附树脂柱，小孔反相凝胶柱，物理精制，沸腾制粒得到，包括以下成分：2.3～3.0wt％罗汉果苷IV，58～65wt％罗汉果苷V，5～7wt％11-O-罗汉果苷V，0.9～1.3wt％赛门苷，0.7～1.1wt％罗汉果苷VI，0.15wt％以下的酸酚类物质，0.1％以下的色素类物质；
所述改善罗汉果甜苷滋味口感的高倍甜味剂的制备方法包括以下步骤：
(1)罗汉果甜苷粉末配制为罗汉果甜苷水溶液，通过极性大孔吸附树脂柱，进料后水洗树脂柱，收集进料流出液和水洗液；极性大孔吸附树脂的加入量是罗汉果甜苷重量的5～10倍；
(2)将步骤(1)中合并的流出液和水洗液通过高比表面活性大孔吸附树脂柱，进料后水洗树脂柱，收集进料流出液和水洗液；高比表面活性树脂加入量为罗汉果甜苷重量的1～3倍；所述高比表面活性大孔吸附树脂经过交联剂改性，所述交联剂选自多元胺；所述多元胺选自乙二胺、二亚乙基三胺、三亚乙基四胺、四亚乙基五胺、聚乙烯亚胺中的至少一种；
(3)将步骤(2)中合并的流出液和水洗液通过小孔反相凝胶柱，收集进料流出液；进完料以后，水洗小孔反相凝胶柱，收集水洗液；再用醇水混合溶液梯度洗脱，收集高浓度醇水洗脱液；合进料流出液、水洗液、高浓度醇水洗脱液，真空减压至无醇味，得精制液；小孔反相凝胶加入量为罗汉果甜苷重量的15～30倍；
所述梯度洗脱，是先用5-10％体积浓度的低浓度醇水混合溶剂洗脱，再用高浓度40-60％体积浓度的高浓度醇水混合溶剂洗脱；低浓度醇水混合溶剂和高浓度醇水混合溶剂的体积比为1：1-1.2；醇水混合溶剂梯度洗脱中，醇水混合溶剂的用量是小孔反相凝胶的2.5-4倍；
(4)将步骤(3)所得精制液通过物理吸附层析柱，进料后水洗，合并进料流出液和水洗液；
(5)将步骤(4)进料流出液和水洗液的合并液真空减压浓缩，得浓缩液；
(6)一部分浓缩液经喷雾干燥成粉末，另一部分作为粘合溶液，沸腾制粒，得颗粒。
2.如权利要求1所述的高倍甜味剂，其特征在于，所述罗汉果甜苷规格为V50，其中罗汉果苷V含量在42-55％。
3.如权利要求1所述的高倍甜味剂，其特征在于，所述极性大孔吸附树脂选自ADS-7，LX-8，LX-17，LX-38中的至少一种；所述高比表面活性大孔吸附树脂选自LX-68G、XDA-7、XDA-200B，LX-10G，LSA-10中的至少一种；所述小孔反相凝胶柱粒径为75-150μm系列，选自聚苯乙烯型或甲基丙烯酸酯型。
4.如权利要求1所述的高倍甜味剂，其特征在于，步骤(1)和步骤(2)中，水洗树脂柱时，水的加入量为分别是极性大孔吸附树脂和高比表面活性大孔吸附树脂质量的1-2倍；步骤(3)中，水洗小孔反相凝胶柱的用水量为小孔反相凝胶的1.5-2.5倍；所述醇为甲醇、乙醇、丙醇中至少一种。
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- 2021-03-11 CN CN202110264251.0A patent/CN113289025B/zh active Active
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| CN113289025A (zh) | 2021-08-24 |
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Application publication date: 20210824 Assignee: Jiangxi Haifu Bioengineering Co.,Ltd. Assignor: HUNAN HUACHENG BIOTECH, Inc. Contract record no.: X2023980052723 Denomination of invention: A high power sweetener for improving the taste of siraitia grosvenorii glycosides and its preparation method Granted publication date: 20220826 License type: Common License Record date: 20231220 |
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