CN114134189B - 一种同步产含海藻糖和赤藓糖醇的低热量糖浆的方法 - Google Patents

一种同步产含海藻糖和赤藓糖醇的低热量糖浆的方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种同步产含海藻糖和赤藓糖醇的低热量糖浆的方法，属于功能糖生产技术领域。本发明公开的一种同步产含海藻糖和赤藓糖醇的低热量糖浆的方法，以淀粉为底物，先用高温淀粉酶将其液化为麦芽糊精；灭菌后接入解脂假丝酵母，同时加入麦芽寡糖基海藻糖合成酶和麦芽寡糖基海藻糖水解酶，初期控制一定的发酵条件发酵20‑24h，加入糖化酶将残糖分解为葡萄糖；将发酵液经板框压滤去除酵母、活性炭脱色、树脂脱盐后浓缩获得DS 70％‑80％的含有海藻糖和赤藓糖醇的低热量功能性糖浆。本发明具有方法简单易行、污染物排放量小、运行成本低、产品质量高、适合工业化生产、经济和社会效益显著等特点。

Description

一种同步产含海藻糖和赤藓糖醇的低热量糖浆的方法
技术领域
本发明涉及功能糖生产技术领域，更具体的说是涉及一种同步产含海藻糖和赤藓糖醇的低热量糖浆的方法。
背景技术
甜味是人类本能驱动寻找的食物味道，而糖浆是可以提供甜味的物质之一。糖浆因含糖量非常高，在密封状态下即使不冷藏也可以保存比较长的时间，并且使用比较方便，可以用来调制饮料或者做甜食。但是糖浆能量较高，摄入后会给机体带来巨大的生理压力，易引发糖尿病、心脏病、蛀牙和癌症等疾病。含糖量和热量过高被认为是导致肥胖的主要因素之一，尽管没有显著证据证明肥胖与糖尿病和心血管疾病直接相关，但控制能量摄入对促进健康、减少脂肪积累，降低糖尿病和心血管疾病等慢性病发生的作用已经得到公认。含有较高能量的高脂肪和高糖食品逐渐淡出货架，低热量、具有更多功能营养特性的功能食品在市场中受到欢迎。
赤藓糖醇是一种新型糖醇类甜味剂，甜味特性酷似蔗糖，相对甜度为蔗糖的70％-80％，其具有代谢独特、热值低(美国FDA认定赤藓糖醇热量值为0.2kcal/g，比目前在无糖产品中应用较广的木糖醇热量(2.4kcal/g)低近12倍)，耐受性高、副作用小，糖尿病人适用，非致龋等特点。但是用其制备糖浆时溶解度受温度影响较大，温度降低时易出现结晶。而海藻糖是一种安全、可靠的天然糖类，因其摄入后不会导致胰岛素和血糖的迅速上升，特别适合糖尿病人食用，其在食品加工中还具有矫味、防止蛋白质变性等功能，并且其与赤藓糖醇复配使用，可使赤藓糖醇的结晶度降低，防止结晶现象的发生。因此以赤藓糖醇和海藻糖为原料制备糖浆，既能防止糖浆发生结晶，又能满足人们对甜味的要求，更重要的是不会给身体带来能量负担。但是将赤藓糖醇与海藻糖分开生产后再复配使用，存在工艺复杂、能耗大等问题。
赤藓糖醇目前主要采用生物发酵法生产，以葡萄糖为原料，采用酵母菌或其他菌种发酵，使葡萄糖转化生成赤藓糖醇，经离心浓缩、结晶分离、干燥精制得到赤藓糖醇。海藻糖的生产方法主要有天然生物提取法、微生物发酵法、化学合成法、基因工程法和酶转化法。其中以碳水化合物为底物，酶法转化法是降低海藻糖生产成本最有效的方法，也是目前工业生产海藻糖所用的方法。但是目前还没有文献、专利公布一种同步产含海藻糖和赤藓糖醇的低热量功能性糖浆的方法。
因此，提供一种同步产含海藻糖和赤藓糖醇的低热量糖浆的方法是本领域技术人员亟需解决的问题。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种同步产含海藻糖和赤藓糖醇的低热量糖浆的方法，高效便捷、局限性小、利用率高、应用广泛。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种同步产含海藻糖和赤藓糖醇的低热量糖浆的方法，具体步骤如下：
(1)使用高温淀粉酶，将淀粉转化成DE值为8-13％的麦芽糊精，置于发酵罐中灭菌备用；
(2)发酵罐中接入解脂假丝酵母，同时加入麦芽寡糖基海藻糖合成酶和麦芽寡糖基海藻糖水解酶；控制发酵参数：温度29-32℃，pH 6.0-6.5，罐压0.02-0.04MPa，通风量0.2-0.5vvm，发酵20-24h；所述麦芽寡糖基海藻糖合成酶的酶活为150-200U/mg，所述麦芽寡糖基海藻糖合成酶的用量为45-50g/100g麦芽糊精；所述麦芽寡糖基海藻糖水解酶的酶活为350-400U/mg，所述麦芽寡糖基海藻糖水解酶的用量为10-15g/100g麦芽糊精；
(3)DE值为1.5-2.5％时，继续控制温度29-32℃，调节pH 3.0-3.5，罐压0.02-0.04MPa，通风量0.2-0.8vvm；加入糖化酶，将发酵液中的残糖逐步分解为葡萄糖；待发酵罐中葡萄糖低于0.5g/100mL时停止发酵；所述糖化酶的活力单位为10万U/mL，所述糖化酶的用量为0.08-0.12g糖化酶/100g DS；所述DS为发酵20-24h后未被利用的残糖；
(4)发酵结束后将发酵液经过滤、脱色、离交后浓缩获得含有海藻糖和赤藓糖醇的低热量糖浆。
进一步，步骤(1)的反应参数如下：pH 5.5-6.0，加入高温淀粉酶后控制温度90-110℃；所述淀粉质量百分比为35-40％；所述淀粉酶的活力单位为5000-8000U/mL，用量为3.5-6.0g高温淀粉酶/100g淀粉，处理3-4h，将淀粉液化为麦芽糊精。
进一步，步骤(2)所述解脂假丝酵母的接种量为1-10％。
进一步，步骤(4)所述过滤为使用板框过滤除杂质；所述脱色为使用活性炭脱色；所述离交为离子交换去除盐分；所述浓缩为：将脱色离交后的糖液105-115℃浓缩至DS为70-80％。
发酵20-24h之前生成海藻糖，同时解脂假丝酵母进行菌体生长，20-24h之后糖化酶作用糊精生成葡萄糖，同时解脂假丝酵母利用葡萄糖生产赤藓糖醇。
解脂假丝酵母发酵前期利用酵母和玉米浆进行菌体生长，后期仅利用葡萄糖生产赤藓糖醇而不能利用海藻糖。
经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本发明公开提供了一种同步产含海藻糖和赤藓糖醇的低热量糖浆的方法，减少了海藻糖转化完成后将其从含葡萄糖等其他杂糖的混合液中分离结晶的繁琐程序，降低了生产成本；有效地利用了转化海藻糖后剩余的残糖，将其分解为葡萄糖并作为新的碳源生产赤藓糖醇，获得含两种功能性糖的低热量糖浆；还提高了室温条件下赤藓糖醇的结晶条件，更利于生产生活中的应用。本发明具有方法简单易行、污染物排放量小、运行成本低、产品质量高、适合工业化生产、经济和社会效益显著等特点。
具体实施方式
下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
解脂假丝酵母为市售购买获得。
实施例1
一种同步产含海藻糖和赤藓糖醇的低热量糖浆的方法，具体步骤如下：
(1)在50L罐中加入30L淀粉乳(淀粉质量分数为35％)，控制pH 5.5，加入耐高温α-淀粉酶后控制温度90℃；耐高温α-淀粉酶的活力单位为5000U/mL，用量为6.0g耐高温α-淀粉酶/100g淀粉，处理3h，将淀粉液化为DE值为8.6％的麦芽糊精；
(2)取30％麦芽糊精、0.5％酵母粉、0.5％玉米浆、0.06％硫酸镁和0.35％磷酸氢二铵，余量为水，加入发酵罐中进行灭菌，备用；
(3)发酵罐控制温度30℃，pH 6.0，罐压0.02MPa，通风量0.2vvm，按1％的接种量加入解脂假丝酵母，同时加入麦芽寡糖基海藻糖合成酶和麦芽寡糖基海藻糖水解酶，发酵24h时DE 2％；麦芽寡糖基海藻糖合成酶的酶活为150U/mg，麦芽寡糖基海藻糖合成酶的用量为50g/100g麦芽糊精；麦芽寡糖基海藻糖水解酶的酶活为350U/mg，麦芽寡糖基海藻糖水解酶的用量为15g/100g麦芽糊精；
(4)继续控制温度30℃，调pH 3.0，罐压0.02MPa，通风量0.2vvm；加入糖化酶，糖化酶的活力单位为10万U/mL，糖化酶的用量为0.1g糖化酶/100g DS，DS为发酵24h后未被利用的残糖；待发酵罐中葡萄糖低于0.5g/100mL时停止发酵；
(5)将发酵液经板框压滤去除酵母等杂质、活性炭脱色、树脂脱盐后，将脱色离交后的糖液105℃浓缩至DS 70％，获得含有海藻糖和赤藓糖醇的混合糖浆，其组分为海藻糖为54％，赤藓糖醇为46％。
实施例2
一种同步产含海藻糖和赤藓糖醇的低热量糖浆的方法，具体步骤如下：
(1)在50L罐中加入30L淀粉乳(淀粉质量分数为37％)，控制pH 5.7，加入耐高温α-淀粉酶后控制温度100℃；耐高温α-淀粉酶的活力单位为6500U/mL，用量为5g耐高温α-淀粉酶/100g淀粉，处理3.5h，将淀粉液化为DE值为10.2％的麦芽糊精；
(2)取30％麦芽糊精、0.5％酵母粉、0.5％玉米浆、0.06％硫酸镁和0.35％磷酸氢二铵，余量为水，加入发酵罐中进行灭菌，备用；
(3)发酵罐控制温度29℃，pH 6.2，罐压0.03MPa，通风量0.3vvm，按5％的接种量加入解脂假丝酵母，同时加入麦芽寡糖基海藻糖合成酶和麦芽寡糖基海藻糖水解酶，发酵22h时DE 2.5％；麦芽寡糖基海藻糖合成酶的酶活为170U/mg，麦芽寡糖基海藻糖合成酶的用量为47g/100g麦芽糊精；麦芽寡糖基海藻糖水解酶的酶活为370U/mg，麦芽寡糖基海藻糖水解酶的用量为13g/100g麦芽糊精；
(4)继续控制温度29℃，调pH 3.2，罐压0.03MPa，通风量0.5vvm；加入糖化酶，糖化酶的活力单位为10万U/mL，糖化酶的用量为0.08g糖化酶/100g DS，DS为发酵22h后未被利用的残糖；待发酵罐中葡萄糖低于0.5g/100mL时停止发酵；
(5)将发酵液经板框压滤去除酵母等杂质、活性炭脱色、树脂脱盐后，将脱色离交后的糖液110℃浓缩至DS 75％，获得含有海藻糖和赤藓糖醇的混合糖浆，其组分为海藻糖为60％，赤藓糖醇为40％。
实施例3
一种同步产含海藻糖和赤藓糖醇的低热量糖浆的方法，具体步骤如下：
(1)在50L罐中加入30L淀粉乳(淀粉质量分数为40％)，控制pH 6.0，加入耐高温α-淀粉酶后控制温度110℃；耐高温α-淀粉酶的活力单位为8000U/mL，用量为3.5g耐高温α-淀粉酶/100g淀粉，处理4h，将淀粉液化为DE值为12.8％的麦芽糊精；
(2)取30％麦芽糊精、0.5％酵母粉、0.5％玉米浆、0.06％硫酸镁和0.35％磷酸氢二铵，余量为水，加入发酵罐中进行灭菌，备用；
(3)发酵罐控制温度32℃，控制pH 6.5，罐压0.04MPa，通风量0.5vvm，按10％的接种量加入解脂假丝酵母，同时加入麦芽寡糖基海藻糖合成酶和麦芽寡糖基海藻糖水解酶，发酵20h时DE 1.5％；麦芽寡糖基海藻糖合成酶的酶活为200U/mg，麦芽寡糖基海藻糖合成酶的用量为45/100g麦芽糊精；麦芽寡糖基海藻糖水解酶的酶活为400U/mg，麦芽寡糖基海藻糖水解酶的用量为10/100g麦芽糊精；
(4)继续控制温度32℃，调pH 3.5，罐压0.04MPa，通风量0.8vvm；加入糖化酶，糖化酶的活力单位为10万U/mL，糖化酶的用量为0.12g糖化酶/100g DS，DS为发酵20h后未被利用的残糖；待发酵罐中葡萄糖低于0.5g/100mL时停止发酵；
(5)将发酵液经板框压滤去除酵母、活性炭脱色、树脂脱盐后，将脱色离交后的糖液115℃浓缩至DS 80％，获得含有海藻糖和赤藓糖醇的混合糖浆，其组分为海藻糖为67％，赤藓糖醇为33％。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (3)

1.一种同步产含海藻糖和赤藓糖醇的低热量糖浆的方法，其特征在于，具体步骤如下：
(1)使用高温淀粉酶，将淀粉转化成DE值为8-13％的麦芽糊精，置于发酵罐中灭菌备用；
(2)发酵罐中接入解脂假丝酵母，同时加入麦芽寡糖基海藻糖合成酶和麦芽寡糖基海藻糖水解酶；控制发酵参数：温度29-32℃，pH6.0-6.5，罐压0.02-0.04MPa，通风量0.2-0.5vvm，发酵20-24h；所述麦芽寡糖基海藻糖合成酶的酶活为150-200U/mg，所述麦芽寡糖基海藻糖合成酶的用量为45-50g/100g麦芽糊精；所述麦芽寡糖基海藻糖水解酶的酶活为350-400U/mg，所述麦芽寡糖基海藻糖水解酶的用量为10-15g/100g麦芽糊精；
(3)DE值为1.5-2.5％时，继续控制温度29-32℃，调节pH3.0-3.5，罐压0.02-0.04MPa，通风量0.2-0.8vvm；加入糖化酶，待发酵罐中葡萄糖低于0.5g/100mL时停止发酵；所述糖化酶的活力单位为10万U/mL，所述糖化酶的用量为0.08-0.12g糖化酶/100gDS；所述DS为发酵20-24h后未被利用的残糖；
(4)发酵结束后将发酵液经过滤、脱色、离交后浓缩获得含有海藻糖和赤藓糖醇的低热量糖浆；
步骤(2)所述解脂假丝酵母的接种量为1-10％。
2.根据权利要求1所述的一种同步产含海藻糖和赤藓糖醇的低热量糖浆的方法，其特征在于，步骤(1)的反应参数如下：pH5.5-6.0，加入高温淀粉酶后控制温度90-110℃；所述淀粉质量百分比为35-40％；所述淀粉酶的活力单位为5000-8000U/mL，用量为3.5-6.0g高温淀粉酶/100g淀粉，处理3-4h，将淀粉液化为麦芽糊精。
3.根据权利要求1所述的一种同步产含海藻糖和赤藓糖醇的低热量糖浆的方法，其特征在于，步骤(4)所述过滤为使用板框过滤除杂质；所述脱色为使用活性炭脱色；所述离交为离子交换去除盐分；所述浓缩为：将脱色离交后的糖液105-115℃浓缩至DS为70-80％。
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