CN114058658A - 一种无糖低聚果糖及其制备方法与应用 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种无糖低聚果糖及其制备方法与应用，属于食品技术领域，本发明提供的一种无糖低聚果糖的制备方法严格控制发酵液中糖源、蔗果三糖、蔗果四糖、蔗果五糖和低聚果糖在发酵液中总干固物中的质量百分数，随后进一步通过提纯制备得到满足国家标准的无糖低聚果糖，制备得到的无糖低聚果糖中，果糖、葡萄糖和蔗糖的重量和在无糖低聚果糖中总干固物的重量中占比＜0.5％；本发明提供的无糖低聚果糖能够在食品领域、食品添加剂领域或饲料添加剂领域应用。
Description
技术领域
本发明属于食品技术领域，尤其涉及一种无糖低聚果糖及其制备方法与应用。
背景技术
低聚果糖又称寡果糖或蔗糖三糖族低聚糖；低聚果糖通常食用的很多水果、蔬菜中均存在；蔗糖分子以β-(1→2)糖苷键与1-3个果糖分子结合成的蔗果三糖(GF2)、蔗果四糖(GF3)和蔗果五糖(GF4)，属于果糖和葡萄糖构成的直链杂低聚糖。
现有技术含有高纯低聚果糖的生产工艺，采用此工艺可以实现工业化生产，以得到的高纯低聚果糖的总干固物重量计，低聚果糖的重量百分数＞95％，二糖和单糖的质量百分数＜5％；但采用现有技术生产得到的高纯低聚果糖依然无法达到国家标准(GB28050-2011/食品安全国家标准/预包装食品营养标签通则)要求的无糖标准，根据此国家标准，若为无糖产品，其二糖和单糖的质量百分数要小于0.5％。
发明内容
本发明的目的在于克服上述现有技术的不足之处而提供一种无糖低聚果糖及其制备方法与应用。
为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：一种无糖低聚果糖的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：
(1)低聚果糖发酵液的制备：称取糖源，加水溶解，发酵，得低聚果糖发酵液；
(2)低聚果糖纯化液的制备：提纯步骤(1)所述低聚果糖发酵液，得低聚果糖纯化液；
(3)无糖低聚果糖的制备：将步骤(2)所述低聚果糖纯化液浓缩、干燥，得无糖低聚果糖；
所述步骤(1)中，低聚果糖发酵液中包括糖源和低聚果糖，所述低聚果糖包括蔗果三糖、蔗果四糖和蔗果五糖；以低聚果糖发酵液中的总干固物的重量计，糖源的质量百分数＜13％、低聚果糖的质量百分数＞57％、蔗果三糖的质量百分数＜23％、蔗果四糖的质量百分数＞25％、蔗果五糖的质量百分数＞7％。
本发明的技术方案提供的一种无糖低聚果糖的制备方法，在发酵的过程中严格监测并控制发酵液中各物质的含量，在本发明技术方案给出的数据控制范围内，通过进一步提纯，能够得到符合国家标准的无糖低聚果糖。
作为本发明所述制备方法的优选实施方式，所述步骤(1)中，糖源包括蔗糖。
作为本发明所述制备方法的优选实施方式，所述步骤(1)中，糖源为砂糖。
作为本发明所述制备方法的优选实施方式，所述步骤(1)中，糖源和水的质量比为5:(3-6)。
作为本发明所述制备方法的优选实施方式，所述步骤(1)中，糖源和水的质量比为5：(4-5)。
当选择的糖源和水的比例在上述范围内时，一方面能够保证砂糖的溶解度，在此范围时，砂糖在体系加热到50-55°后可短时间完全溶解，溶解后的溶液可直接进行发酵，从而避免因加水过少导致溶解的温度过高而使得发酵前还需要冷却的问题，另一方面，水量在此范围内可以避免水的浪费且能保证较合适的蔗糖浓度，从而有利于后续的发酵过程。
作为本发明所述制备方法的优选实施方式，所述步骤(1)中，发酵的方法包括酶法发酵或微生物发酵。
酶法发酵可以选择固定化酶发酵或直接采用酶制剂与糖源混合发酵；微生物发酵可以直接采用微生物菌株与糖源混合发酵。
作为本发明所述制备方法的优选实施方式，所述步骤(1)中，发酵的方法为固定化酶发酵。
作为本发明所述制备方法的优选实施方式，所述步骤(1)中，发酵过程中固定化酶的投料量与糖源的质量比为(0.6-1.6)：5。
作为本发明所述制备方法的优选实施方式，所述步骤(1)中，发酵的温度为50-60℃。
作为本发明所述制备方法的优选实施方式，所述步骤(2)中，提纯的方法包括色谱提纯、纳滤、微滤或超滤。
另外，本发明还提供了一种无糖低聚果糖，所述无糖低聚果糖采用本发明提供的制备方法制备得到。
作为本发明所述无糖低聚果糖的优选实施方式，所述无糖低聚果糖包括低聚果糖、二糖和单糖。
作为本发明所述无糖低聚果糖的优选实施方式，以所述无糖低聚果糖的总干固物重量计，低聚果糖的质量百分数＞99.5％，二糖和单糖的质量百分数之和＜0.5％。
作为本发明所述无糖低聚果糖的优选实施方式，所述二糖为蔗糖，所述单糖为果糖和葡萄糖。
另外，本发明还提供了所述无糖低聚果糖在食品或食品添加剂上的应用。
另外，本发明还提供了所述无糖低聚果糖在饲料添加剂上的应用。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
本发明的技术方案通过提供低聚果糖发酵生产过程中发酵液中的各物质含量的数据控制值，并结合后期的提纯工艺，制备得到符合国家标准的无糖低聚果糖；同时本发明的技术方案还提供了无糖低聚果糖在食品、食品添加剂或饲料添加剂上的应用。
附图说明
图1：无糖低聚果糖生产工艺流程图；
图2：固定化酶反应示意图。
具体实施方式
为更好的说明本发明的目的、技术方案和优点，下面将结合具体实施例对本发明作进一步说明。
实施方式
本发明实施方式提供的无糖低聚果糖的制备方法在图1中以流程图的形式表示，具体地，包括以下步骤：
(1)低聚果糖发酵液的制备：称取白砂糖，加水溶解，在50℃下应用固定化酶法发酵，发酵的过程中监测发酵体系内各物质占发酵液总干固物的质量百分数，当监测得到的数据满足要求时，停止发酵，得低聚果糖发酵液；
(2)低聚果糖纯化液的制备：将步骤(1)得到的低聚果糖发酵液通过硅藻土过滤，收集滤液，通过色谱进行提纯，监测提纯得到的产品中各物质占产品中总干固物的质量百分数，当监测得到的数据满足要求时，提纯结束，得低聚果糖纯化液；
(3)无糖低聚果糖的制备：将步骤(2)所述低聚果糖纯化液减压浓缩、真空干燥，并检测真空干燥的产品中各物质的含量，得无糖低聚果糖；
其中，步骤(1)所述固定化酶法发酵的过程可从图2看出，在反应柱内装载固定化酶，反应柱下端分布有带小孔的筛板，发酵的过程中，糖源溶解产生的蔗糖浆从不带筛板的一端进入，生成的低聚果糖浆从带有筛板的一端流出。
实施例
本发明实施例中给出的实施例1-4和对比例1采用上述实施方式提供的制备方法进行制备；
其中，对于提供的实施例1-4，在发酵过程中的监测是以低聚果糖发酵液中的总干固物的重量计，当糖源的质量百分数＜13％、蔗果三糖的质量百分数＜23％、蔗果四糖的质量百分数＞25％、蔗果五糖的质量百分数＞7％、低聚果糖的质量百分数＞57％时，停止发酵，得低聚果糖发酵液并用于步骤(2)的低聚果糖纯化液的制备；在步骤(2)中的监控是以纯化液的总干固物的重量计，其中低聚果糖的质量百分数＞99.5％，葡萄糖、果糖和蔗糖的质量百分数之和＜0.5％；在步骤(3)中的监控是以干燥后产品中的总干固物的重量计，其中低聚果糖的质量百分数＞99.5％，葡萄糖、果糖和蔗糖的质量百分数之和＜0.5％，同时在干燥后的产品中，水分的质量百分数＜5％；
对于提供的对比例1，在发酵过程中的监测是以低聚果糖发酵液中的总干固物的重量计，当低聚果糖的质量百分数＞55％时，停止发酵，得低聚果糖发酵液并用于步骤(2)的低聚果糖纯化液的制备；在步骤(2)中的监控是以纯化液的总干固物的重量计，其中低聚果糖的质量百分数＞95％；在步骤(3)中的监控是以干燥后产品中的总干固物的重量计，其中低聚果糖的质量百分数＞95％；同时在干燥后的产品中，水分的质量百分数＜5％；
实施例1-4和对比例1具体添加的原料量、反应条件如表1所示；
表1：实施例1-4和对比例1添加的原料量、反应条件汇总表
| 白砂糖(kg) | 水(kg) | 酶(kg) | 发酵时间(h) | |
| 实施例1 | 5 | 4 | 1.6 | 3.5-4.5 |
| 实施例2 | 5 | 5 | 1.2 | 3.5-4.5 |
| 实施例3 | 5 | 6 | 0.8 | 3.5-4.5 |
| 实施例4 | 5 | 4 | 0.6 | 5.5-6.5 |
| 对比例1 | 5 | 4 | 0.6 | 3.5-4.5 |
| 对比例2 | 5 | 4 | 0.1 | ＞200 |
由于对比例2添加的酶量过少，导致发酵时间过长，从而使得在发酵过程中微生物产生的次生代谢产物过多，严重影响了产品的质量，并且对比例2的发酵时间也不符合工业生产高效的需求，因此，放弃对比例2的后续处理，对实施例1-4和对比例1制备过程进行监控，其中发酵过程中的监控为监控1，步骤(2)中的监控为监控2，步骤(3)中检测为监控3，监控2和监控3中总糖的重量表示果糖、葡萄糖和蔗糖的重量和；监控得到的蔗糖、果糖、葡萄糖、低聚果糖、蔗果三糖、蔗果四糖和蔗果五糖的质量百分数的数据分别是以发酵液中总干固物的重量、提纯液中总干固物的重量、真空干燥产品中总干固物的重量计，得到的水分数据是以真空干燥产品的重量计，监控的数据如表2-4所示；
其中，低聚果糖的测量方法参照国家标准(GB/T 23528-2009)中6.5-低聚果糖总含量的测定进行检测；
表2：实施例1-4和对比例1制备过程中监控1数据
表3：实施例1-4和对比例1制备过程中监控2数据
表4：实施例1-4和对比例1制备过程中监控3数据
从表2-表4可以看出，当采用本发明提供的技术方案制备得到的产品满足国家标准规定的无糖要求，即在产品中，以产品的总干固物计，低聚果糖的质量百分数＞99.5％，蔗糖、果糖和葡萄糖的质量百分数之和＜0.5％；
同时，从实施例1-3和实施例4可以看出，要达到本发明给出的监控参数范围，可以通过增加固定化酶量或延长酶催化时间。
最后应当说明的是，以上实施例以说明本发明的技术方案而非对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。
Claims (10)
1.一种无糖低聚果糖的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：
(1)低聚果糖发酵液的制备：称取糖源，加水溶解，发酵，得低聚果糖发酵液；
(2)低聚果糖纯化液的制备：提纯步骤(1)所述低聚果糖发酵液，得低聚果糖纯化液；
(3)无糖低聚果糖的制备：将步骤(2)所述低聚果糖纯化液浓缩、干燥，得无糖低聚果糖；
所述步骤(1)中，低聚果糖发酵液中包括糖源和低聚果糖，所述低聚果糖包括蔗果三糖、蔗果四糖和蔗果五糖；以低聚果糖发酵液中的总干固物的重量计，糖源的质量百分数＜13％、低聚果糖的质量百分数＞57％、蔗果三糖的质量百分数＜23％、蔗果四糖的质量百分数＞25％、蔗果五糖的质量百分数＞7％。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中，发酵的方法包括酶法发酵或微生物发酵。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中，发酵过程中固定化酶的投料量与糖源的质量比为(0.6-1.6)：5。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)中，提纯的方法包括色谱提纯、纳滤、微滤或超滤。
5.一种无糖低聚果糖，其特征在于，所述无糖低聚果糖采用如权利要求1所述的制备方法制备得到。
6.根据权利要求5所述的无糖低聚果糖，其特征在于，所述无糖低聚果糖中包括低聚果糖、二糖和单糖。
7.根据权利要求6所述的无糖低聚果糖，其特征在于，以所述无糖低聚果糖的总干固物重量计，低聚果糖的质量百分数＞99.5％，二糖和单糖的质量百分数之和＜0.5％。
8.根据权利要求7所述的无糖低聚果糖，其特征在于，所述二糖为蔗糖，所述单糖为果糖和葡萄糖。
9.如权利要求5-8任一项所述的无糖低聚果糖在食品与食品添加剂上的应用。
10.如权利要求5-8任一项所述的无糖低聚果糖在饲料添加剂上的应用。
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2021
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