TWI754125B - 高含量海藻糖的製備方法 - Google Patents

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Abstract

本發明公開了一種高含量海藻糖製備方法，高含量海藻糖製備方法，其依次包括如下步驟：（1）澱粉乳製備；（2）液化；（3）雙水解酶；（4）過濾去蛋白；（5）脫色；（6）脫鹽；（7）納濾和色譜法分離純化；（8）濃縮結晶；（9）分離乾燥製得成品。本發明的優點在於，本發明製備的產品中，海藻糖含量大於99.7%，功能性好；與普通海藻糖產品相比，其達到相同效果的使用量可降低2-5%，用於烘焙可提高烘焙產品的蓬鬆度，用於化妝品則可以提高化妝品的鎖水保濕度；可有效降低梅納反應的發生；本發明的產品收率高，可提高企業產量，利於工業生產；本發明的產品顆粒較均勻，比普通海藻糖產量顆粒度小，溶解速度快，使用方便。

Description

高含量海藻糖的製備方法
本發明涉及一種海藻糖製備方法，特別涉及一種高含量海藻糖製備方法。
海藻糖又稱漏蘆糖、蕈糖等，是一種安全、可靠的天然糖類。海藻糖對生物體具有神奇的保護作用，海藻糖在高溫、高寒、高滲透壓及乾燥失水等惡劣環境條件下，在細胞表面能形成獨特的保護膜，有效地保護蛋白質分子不變性失活，從而維持生命體的生命過程和生物特徵。而自然界中如蔗糖、葡萄糖等其它糖類，均不具備這一功能。這一獨特的功能特性，使得海藻糖除了可以作為蛋白質藥物、酶、疫苗和其他生物製品的優良活性保護劑以外，還是保持細胞活性、保濕類化妝品的重要成分，更可作為防止食品劣化、保持食品新鮮風味、提升食品品質的獨特食品配料，大大拓展了海藻糖作為天然食用甜味糖的功能。
目前，海藻糖產品主要用於烘焙、醫藥、化妝品、食品保鮮等領域，主要起到保濕、鎖水、護色、降低梅納反應的作用，可提高產品的品質，延長產品保質期，是一種重要的食品。海藻糖產品作用的發揮取決於其產品中海藻糖含量的高低，產品中海藻糖含量越高，其功能性越好，因此用於食品、化妝品中都有含量較高的海藻糖。目前，對於海藻糖含量的提高，一般採用離子交換脫鹽、色譜法分離純化的方法，製備的海藻糖含量在98%左右；或者採用醇化分離進行精製，但是醇化分離中需要使用到一些化學試劑，例如醇類物質，其在海藻糖產品中有一定量的存留，無法完全去除，雖然提高了產品中海藻糖的含量，但在一定程度上限制了海藻糖產品的適用範圍，如留存有醇類物質的海藻糖產品不能用於化妝品。
本發明的目的在於提供一種海藻糖含量高、收率高、細微性均勻的高含量海藻糖製備方法。
本發明由如下技術方案實施：高含量海藻糖製備方法，其依次包括如下步驟：（1）澱粉乳製備；（2）液化；（3）雙水解酶；（4）過濾去蛋白；（5）脫色；（6）脫鹽；（7）納濾和色譜法分離純化；（8）濃縮結晶；（9）分離乾燥製得成品。
具體的，所述納濾和色譜法分離純化的具體操作步驟為：先對上一步驟得到的脫鹽液進行納濾，納濾膜分子量截留量為200-300Da，至納濾液中的海藻糖的品質百分含量≥98%；用純淨水對所述納濾液進行稀釋，得到稀釋液中的海藻糖濃度為15-25%；對所述稀釋液進行色譜法分離，色譜法分離溫度為65-75℃，得到所述純化液，所述純化液中海藻糖的品質百分含量≥99.5%。採用納濾和色譜法分離相結合的方法進行純化，提高了產品中海藻糖含量。
優選的，所述澱粉乳製備的具體操作步驟為：取玉米浸泡至水中，所述玉米與所述水的比例為5-8：2-5，浸泡水溫為40-60℃，浸泡至所述玉米的種皮可以剝離為止，得到浸泡玉米；濾除水分並對所述浸泡玉米進行破碎，至整粒量為＜10粒/100g，得到破碎玉米；所述破碎玉米進行研磨去除玉米中的胚芽，至研磨液中玉米胚芽的數量小於5個/100ml，得到研磨液；所述研磨液進行碟片分離，至所述研磨液中蛋白質含量≤10%，得到所述澱粉乳。
所述液化的具體操作步驟為：澱粉乳製備完成後，將所述澱粉乳濃縮至15-30Be，得到濃縮澱粉乳；對所述濃縮澱粉乳進行液化，液化溫度110-120℃，液化時間為15-25min，得到液化液。
所述雙水解酶的具體操作步驟為：液化完成後，向所述液化液中加入複合酶，所述複合酶的品質為所述澱粉乳的品質的5-15%，在pH4.0-4.5、溫度為48-62℃的條件下進行水解酶，水解酶時間為36-60h，得到水解酶液。
所述過濾去蛋白的具體操作步驟為：雙水解酶完成後，將所述水解酶液過濾，過濾精度為5-25μm，迴圈過濾至濾液透光值90%以上，即得去蛋白液。
所述脫色的具體操作步驟為：過濾去蛋白完成後，向所述去蛋白液中加入活性炭顆粒，所述活性炭顆粒的品質為所述濾液品質的0.1-1%，在溫度為65-70℃的條件下脫色30-60min，然後迴圈過濾去除活性炭顆粒，至濾液透光值達到98%以上，即得脫色液。
所述脫鹽的具體操作步驟為：脫色完成後，對所述脫色液進行離子交換，至離子交換液電導率小於50us/cm，即得所述脫鹽液。
所述濃縮結晶的具體操作步驟為：純化完成後，先對所述純化液進行蒸發結晶，至蒸發結晶液中海藻糖的品質百分含量≥60%時，再進行冷卻結晶，當所述冷卻結晶的溫度降至20℃以下時，得到所述冷卻結晶液。
所述分離乾燥製得成品的具體操作步驟為：濃縮結晶完成後，對所述冷卻結晶液進行離心分離，得到濕品；所述濕品烘乾至含水量＜1%，得到所述高含量海藻糖成品。
進一步的，所述（8）濃縮結晶中，所述冷卻結晶的降溫速率為4-6℃/h。
進一步的，所述複合酶包括MThase(麥芽寡糖基海藻糖水解酶)和MTsase(麥芽寡糖基海藻糖合成酶)，所述MThase與所述MTsase的添加品質比為2:1，所述MThase、所述MTsase的活力值均為1-20U/g。
本申請製備的海藻糖產品中，海藻糖含量按國標23529-2009中海藻糖含量計算公式計算得到。
本發明的優點：1、本發明製備的產品中，海藻糖含量大於99.7%，功能性好；與普通海藻糖產品相比，其達到相同效果的使用量可降低2-5%，可降低使用者的成本；保水性好，用於烘焙可提高烘焙產品的蓬鬆度，用於化妝品則可以提高化妝品的鎖水保濕度；可有效降低梅納反應的發生，對蔬果的護色能力強；2、本發明的產品收率高，接近100%，可提高企業產量，利於工業生產；3、本發明的產品顆粒度為30目以下占70%以上，顆粒度40目以下占60%以上，200目以上占90%以上；顆粒較均勻，比普通海藻糖產品溶解速度快，使用方便。
實施例1。
高含量海藻糖製備方法，其具體包括：（1）澱粉乳製備，（2）液化，（3）雙水解酶，（4）過濾去蛋白，（5）脫色，（6）脫鹽，（7）純化，（8）濃縮結晶，（9）分離乾燥。以下為各項具體說明。
（1）澱粉乳製備：取玉米浸泡至水中，玉米與水的比例為5：2，浸泡水溫為40℃，浸泡至玉米的種皮可以剝離為止，得到浸泡玉米；濾除水分並對浸泡玉米進行破碎，以分離種皮，至整粒量為8粒/100g，得到破碎玉米；破碎玉米進行研磨以去除玉米中的胚芽，至研磨液中玉米胚芽的數量為3個/100ml，得到研磨液；研磨液進行碟片分離，至研磨液中蛋白質含量為10%，得到澱粉乳。
（2）液化：（1）澱粉乳製備完成後，將澱粉乳濃縮至15Be，得到濃縮澱粉乳；對濃縮澱粉乳進行液化，液化溫度110℃，液化時間為15min，得到液化液。
（3）雙水解酶：（2）液化完成後，向液化液中加入複合酶，複合酶包括MThase和MTsase，MThase與MTsase的添加品質比為2:1，MThase、MTsase的活力值均為1U/g；複合酶的品質為澱粉乳的品質的5%，在pH4.0、溫度為48℃的條件下進行水解酶，水解酶時間為60h，得到水解酶液。
（4）過濾去蛋白：（3）雙水解酶完成後，將水解酶液過濾，過濾精度為5μm，迴圈過濾至濾液透光值為95%，即得去蛋白液。
（5）脫色：（4）過濾去蛋白完成後，向去蛋白液中加入活性炭顆粒，活性炭顆粒的品質為濾液品質的0.1%，在溫度為65℃的條件下脫色30min，然後迴圈過濾去除活性炭顆粒，至濾液透光值為99%以上，即得脫色液。
（6）脫鹽：（5）脫色完成後，對脫色液進行離子交換，至離子交換液電導率為45us/cm，即得脫鹽液。
（7）純化：（6）脫鹽完成後，先對脫鹽液進行納濾，納濾膜分子量截留量為200Da，至納濾液中的海藻糖的品質百分含量為98%；用純淨水對納濾液進行稀釋，得到稀釋液中的海藻糖濃度為15%；對稀釋液進行色譜法分離，色譜法分離溫度為65℃，得到純化液，純化液中海藻糖的品質百分含量為99.5%。
（8）濃縮結晶：（7）純化完成後，先對純化液進行蒸發結晶，至蒸發結晶液中海藻糖的品質百分含量為60%時，再進行冷卻結晶，當冷卻結晶的溫度降至17℃時，得到冷卻結晶液。
（9）分離乾燥：（8）濃縮結晶完成後，對冷卻結晶液進行離心分離，得到濕品；濕品烘乾至含水量為0.8%，得到高含量海藻糖成品。
本實施例中，高含量海藻糖成品中海藻糖含量為100.1%，收率為99.7%，顆粒度為30目以下占70%以上，顆粒度40目以下占60%以上，200目以上占90%以上；保水度好，用於烘焙則烘焙產品的蓬鬆度高，4℃下放置5天後硬度值為372，可延長存放時間，用於化妝品則化妝品的鎖水保濕能力為不加海藻糖的1.5倍；用於烘焙梅納反應發生率可降低50%以上，對蔬果的護色能力強，可延長蔬果保質期。
實施例2。
高含量海藻糖製備方法，其具體包括：（1）澱粉乳製備，（2）液化，（3）雙水解酶，（4）過濾去蛋白，（5）脫色，（6）脫鹽，（7）純化，（8）濃縮結晶，（9）分離乾燥。以下為各項具體說明。
（1）澱粉乳製備：取玉米浸泡至水中，玉米與水的比例為6.6：4.5，浸泡水溫為50℃，浸泡至玉米的種皮可以剝離為止，得到浸泡玉米；濾除水分並對浸泡玉米進行破碎，以分離種皮，至整粒量為5粒/100g，得到破碎玉米；破碎玉米進行研磨以去除玉米中的胚芽，至研磨液中玉米胚芽的數量為2個/100ml中，得到研磨液；研磨液進行碟片分離，至研磨液中蛋白質含量為6%，得到澱粉乳。
（2）液化：（1）澱粉乳製備完成後，將澱粉乳濃縮至26Be，得到濃縮澱粉乳；對濃縮澱粉乳進行液化，液化溫度115℃，液化時間為20min，得到液化液。
（3）雙水解酶：（2）液化完成後，向液化液中加入複合酶，複合酶包括MThase和MTsase，MThase與MTsase的添加品質比為2:1，MThase、MTsase的活力值均為10U/g；複合酶的品質為澱粉乳的品質的10%，在pH4.3、溫度為55℃的條件下進行水解酶，水解酶時間為48h，得到水解酶液。
（4）過濾去蛋白：（3）雙水解酶完成後，將水解酶液過濾，過濾精度為15μm，迴圈過濾至濾液透光值為93%，即得去蛋白液。
（5）脫色：（4）過濾去蛋白完成後，向去蛋白液中加入活性炭顆粒，活性炭顆粒的品質為濾液品質的0.6%，在溫度為68℃的條件下脫色45min，然後迴圈過濾去除活性炭顆粒，至濾液透光值達到99%，即得脫色液。
（6）脫鹽：（5）脫色完成後，對脫色液進行離子交換，至離子交換液電導率為40us/cm，即得脫鹽液。
（7）純化：（6）脫鹽完成後，先對脫鹽液進行納濾，納濾膜分子量截留量為250Da，至納濾液中的海藻糖的品質百分含量為99%；用純淨水對納濾液進行稀釋，得到稀釋液中的海藻糖濃度為20%；對稀釋液進行色譜法分離，色譜法分離溫度為70℃，得到純化液，純化液中海藻糖的品質百分含量為99.7%。
（8）濃縮結晶：（7）純化完成後，先對純化液進行蒸發結晶，至蒸發結晶液中海藻糖的品質百分含量為65%時，再進行冷卻結晶，冷卻結晶的降溫速率為5℃/h，當冷卻結晶的溫度降至15℃時，得到冷卻結晶液。
（9）分離乾燥：（8）濃縮結晶完成後，對冷卻結晶液進行離心分離，得到濕品；濕品烘乾至含水量為0.5%，得到高含量海藻糖成品。
本實施例中，高含量海藻糖成品中海藻糖含量為100.56%，收率為99.8%，顆粒度為30目以下占70%以上，顆粒度40目以下占60%以上，200目以上占90%以上；保水度好，用於烘焙則烘焙產品的蓬鬆度高，4℃下放置5天後硬度值為357，可延長存放時間，用於化妝品則化妝品的鎖水保濕能力為不加海藻糖的1.6倍左右；用於烘焙梅納反應發生率可降低50%以上，對蔬果的護色能力強，可延長蔬果保質期。
實施例3。
高含量海藻糖製備方法，其具體包括：（1）澱粉乳製備，（2）液化，（3）雙水解酶，（4）過濾去蛋白，（5）脫色，（6）脫鹽，（7）純化，（8）濃縮結晶，（9）分離乾燥。以下為各項具體說明。
（1）澱粉乳製備：取玉米浸泡至水中，玉米與水的比例為8：5，浸泡水溫為60℃，浸泡至玉米的種皮可以剝離為止，得到浸泡玉米；濾除水分並對浸泡玉米進行破碎，至整粒量為2粒/100g，得到破碎玉米；破碎玉米進行研磨（去除玉米中的胚芽），至研磨液中玉米胚芽的數量為1個/100ml中，得到研磨液；研磨液進行碟片分離，至研磨液中蛋白質含量為3%，得到澱粉乳。
（2）液化：（1）澱粉乳製備完成後，將澱粉乳濃縮至130Be，得到濃縮澱粉乳；對濃縮澱粉乳進行液化，液化溫度120℃，液化時間為25min，得到液化液。
（3）雙水解酶：（2）液化完成後，向液化液中加入複合酶，複合酶包括MThase和MTsase，MThase與MTsase的添加品質比為2:1，MThase、MTsase的活力值均為20U/g；複合酶的品質為澱粉乳的品質的15%，在pH4.5、溫度為62℃的條件下進行水解酶，水解酶時間為36h，得到水解酶液。
（4）過濾去蛋白：（3）雙水解酶完成後，將水解酶液過濾，過濾精度為25μm，迴圈過濾至濾液透光值為95%，即得去蛋白液。
（5）脫色：（4）過濾去蛋白完成後，向去蛋白液中加入活性炭顆粒，活性炭顆粒的品質為濾液品質的1%，在溫度為70℃的條件下脫色60min，然後迴圈過濾去除活性炭顆粒，至濾液透光值達到99%，即得脫色液。
（6）脫鹽：（5）脫色完成後，對脫色液進行離子交換，至離子交換液電導率為30us/cm，即得脫鹽液。
（7）純化：（6）脫鹽完成後，先對脫鹽液進行納濾，納濾膜分子量截留量為300Da，至納濾液中的海藻糖的品質百分含量為99.5%；用純淨水對納濾液進行稀釋，得到稀釋液中的海藻糖濃度為25%；對稀釋液進行色譜法分離，色譜法分離溫度為75℃，得到純化液，純化液中海藻糖的品質百分含量為99.9%。
（8）濃縮結晶：（7）純化完成後，先對純化液進行蒸發結晶，至蒸發結晶液中海藻糖的品質百分含量為70%時，再進行冷卻結晶，冷卻結晶的降溫速率為4℃/h，當冷卻結晶的溫度降至16℃時，得到冷卻結晶液。
（9）分離乾燥：（8）濃縮結晶完成後，對冷卻結晶液進行離心分離，得到濕品；濕品烘乾至含水量為0.4%，得到高含量海藻糖成品。
本實施例中，高含量海藻糖成品中海藻糖含量為100.21%，收率為100.1%，顆粒度為30目以下占70%以上，顆粒度40目以下占60%以上，200目以上占90%以上；保水度好，用於烘焙則烘焙產品的蓬鬆度高，4℃下放置5天後硬度值為369，可延長存放時間，用於化妝品則化妝品的鎖水保濕能力為不加海藻糖的1.4倍左右；用於烘焙梅納反應發生率可降低50%以上，對蔬果的護色能力強，可延長蔬果保質期。
實施例4。
取普通海藻糖產品和本發明分別溶于同溫純水中，並製成濃度為1%的樣品，分別命名為對照組和試驗組，在相同的條件下利用液相色譜法儀對其海藻糖含量進行分析，分析結果如表1所示。
表1 兩組海藻糖含量分析結果。
Figure 108103006-A0304-0001
由表1可知，試驗組海藻糖含量高於對照組，試驗組海藻糖含量為101.2%，表明本發明中海藻糖含量高於普通海藻糖產品，本發明的功能性優於普通海藻糖產品。
實施例5。
一、用於化妝品效果。
製作相同面膜，在其他成分及用量相同的條件下，分別添加品質比為3%的普通海藻糖產品（海藻糖含量98%）和本發明（海藻糖含量99.7%），使用普通海藻糖產品製作的面膜為對照組，使用本發明海藻糖產品製作的面膜為試驗組；將試驗組和對照組在溫度為26℃、其他環境條件相同的情況下放置8h，快速水分儀檢測面膜內水分，檢測結果如表2所示
表2 兩組水分檢測結果。
Figure 108103006-A0304-0002
由表2可知，試驗組保水度較對照組高，表明本發明用於化妝品可提高產品的保濕鎖水能力，降低水分散失速率。
二、用於烘焙糕點的效果。
製作相同的糕點，在其他成分及用量相同的條件下，以普通海藻糖產品（海藻糖含量98%）和本發明（海藻糖含量99.7%）別發替代20-30%的白砂糖，使用普通海藻糖產品製作的糕點為對照組，使用本發明海藻糖產品製作的糕點為對照組；將試驗組和對照組在溫度為4℃、其他環境條件相同的情況下放置5天，利用質構儀檢測對照組和試驗組的硬度，檢測結果如表3所示。
表3 兩組硬度檢測結果。
Figure 108103006-A0304-0003
由表3可知，試驗組硬度較對照組硬度低，表明本發明用於糕點製作可以增加糕點的蓬鬆度，蓬鬆度高的糕點放置時老化速度降低，放置後糕點的硬度值下降，對於糕點品質有明顯改善，可延長糕點的保存時間。
三、梅納反應。
取普通海藻糖產品（海藻糖含量98%）和本發明（海藻糖含量99.7%）溶於同樣的溶劑中並製備成濃度為20%的溶液，普通海藻糖產品製備的溶液為對照組，本發明製備的溶液為試驗組，分別向對照組和試驗組添加品質比為1%脯氨酸並充分溶解，將對照組和試驗組分別置於100℃的水浴中，30min後進行梅納反應的觀察，檢測結果如表4所示。
表4 兩組梅納反應檢測結果。
Figure 108103006-A0304-0004
由表4可知，試驗組反應前後的色度差值較對照組低，表明本發明可降低梅納反應的發生，用於蔬果的護色，護色能力較強。
四、溶解速度。
取同等品質的普通海藻糖產品（海藻糖含量98%）和本發明（海藻糖含量99.7%）分別命名為對照組和試驗組，將對照組和試驗組倒入同溫同量的純水中，分別對溶解時間進行記錄，記錄結果如表5所示。
表5 兩組溶解時間的結果。
Figure 108103006-A0304-0005
由表5可知，試驗組溶解速度較對照組快，表明本發明溶解速度快，使用方便。
以上所述僅為本發明的較佳實施例而已，並不用以限制本發明，凡在本發明的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護範圍之內。

Claims (4)

  1. 高含量海藻糖製備方法，其特徵在於，其依次包括如下步驟：(1)澱粉乳製備；(2)液化；(3)雙水解酶；(4)過濾去蛋白；(5)脫色；(6)脫鹽；(7)納濾和色譜法分離純化；(8)濃縮結晶；(9)分離乾燥製得成品；其中，所述雙水解酶的具體操作步驟為：液化完成後，向所述液化液中加入複合酶，所述複合酶的品質為所述澱粉乳的品質的5-15%，在pH4.0-4.5、溫度為48-62℃的條件下進行水解酶，水解酶時間為36-60h，得到水解酶液；所述複合酶包括MThase和MTsase，所述MThase與所述MTsase的添加品質比為2：1，所述MThase和所述MTsase的活力值均為1-20U/g；其中，澱粉乳以玉米製作而成。
  2. 如請求項1所述的高含量海藻糖製備方法，其中，所述納濾和色譜法分離純化的具體操作步驟為：先對上一步驟得到的脫鹽液進行納濾，納濾膜分子量截留量為200-300Da，至納濾液中的海藻糖的品質百分含量
    Figure 108103006-A0305-02-0017-1
    98%；用純淨水對所述納濾液進行稀釋，得到稀釋液中的海藻糖濃度為15-25%；對所述稀釋液進行色譜法分離，色譜法分離溫度為65-75℃，得到所述純化液，所述純化液中海藻糖的品質百分含量
    Figure 108103006-A0305-02-0017-2
    99.5%。
  3. 如請求項2所述的高含量海藻糖製備方法，其中，所述澱粉乳製備的具體操作步驟為：取玉米浸泡至水中，所述玉米與所述水的比例為5-8：2-5，浸泡水溫為40-60℃，浸泡至所述玉米的種皮可以剝離為止，得到浸泡玉米；濾除水分並對所述浸泡玉米進行破碎，至整粒量為<10粒/100g，得到破碎玉米；所述破碎玉米進行研磨去 除玉米中的胚芽，至研磨液中玉米胚芽的數量小於5個/100ml，得到研磨液；所述研磨液進行碟片分離，至所述研磨液中蛋白質含量
    Figure 108103006-A0305-02-0018-3
    10%，得到所述澱粉乳；所述液化的具體操作步驟為：澱粉乳製備完成後，將所述澱粉乳濃縮至15-30Be，得到濃縮澱粉乳；對所述濃縮澱粉乳進行液化，液化溫度110-120℃，液化時間為15-25min，得到液化液；所述過濾去蛋白的具體操作步驟為：雙水解酶完成後，將所述水解酶液過濾，過濾精度為5-25μm，迴圈過濾至濾液透光值90%以上，即得去蛋白液；所述脫色的具體操作步驟為：過濾去蛋白完成後，向所述去蛋白液中加入活性炭顆粒，所述活性炭顆粒的品質為所述濾液品質的0.1-1%，在溫度為65-70℃的條件下脫色30-60min，然後迴圈過濾去除活性炭顆粒，至濾液透光值達到98%以上，即得脫色液；所述脫鹽的具體操作步驟為：脫色完成後，對所述脫色液進行離子交換，至離子交換液電導率小於50us/cm，即得所述脫鹽液；所述濃縮結晶的具體操作步驟為：純化完成後，先對所述純化液進行蒸發結晶，至蒸發結晶液中海藻糖的品質百分含量
    Figure 108103006-A0305-02-0018-4
    60%時，再進行冷卻結晶，當所述冷卻結晶的溫度降至20℃以下時，得到所述冷卻結晶液；所述分離乾燥製得成品的具體操作步驟為：濃縮結晶完成後，對所述冷卻結晶液進行離心分離，得到濕品；所述濕品烘乾至含水量<1%，得到所述高含量海藻糖成品。
  4. 如請求項3所述的高含量海藻糖製備方法，其中，所述(8)濃縮結晶中，所述冷卻結晶的降溫速率為4-6℃/h。
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