一種環保型高純度低聚異麥芽糖的制備方法
【專利摘要】本發明涉及一種環保型高純度低聚異麥芽糖的制備方法，步驟如下：(1)將淀粉加入去離子水混合，調漿制得漿液；(2)將漿液經α-高溫淀粉酶液化后，制得液化液；(3)液化液經糖化，制得粗糖液；(4)將粗糖液經吸附后，過濾，制得糖液；(5)將糖液通過離子交換系統進行離交，制得精制糖液；(6)將精制糖液濃縮，制得濃縮液，然后經分子排阻色譜分離系統，制得低聚異麥芽糖液體和低聚異麥芽糖分離母液；(7)將低聚異麥芽糖液體經濃縮、干燥，即得。本發明成功將低聚異麥芽糖和葡萄糖進行了分離，同時去除了大分子蛋白質等雜質分子，不僅簡化了現有生產工藝，而且充分利用了原料，獲得了高純度葡萄糖溶液，經濟效益明顯。
【專利說明】一種環保型高純度低聚異麥芽糖的制備方法【技術領域】
[0001]本發明涉及一種環保型高純度低聚異麥芽糖的制備方法，屬于功能糖制備【技術領域】。
【背景技術】
[0002]目前低聚異麥芽糖多以玉米淀粉為原料，利用生物酶技術進行酶解產生低聚異麥芽糖等，然后采用酵母發酵法將葡萄糖分解為二氧化碳和乙醇排走，從而降低產品中的葡萄糖含量，產品中三糖(異麥芽糖+潘糖+異麥芽三糖)含量最高僅達到45-50%，低聚異麥芽糖總量在90-92 %之間。運用此法生產低聚異麥芽糖，酶解后產生的葡萄糖為不需要的成分，須通過酵母分解排掉，在能源及上造成浪費；同時生產出來的低聚異麥芽糖產品發酵味道較濃，產品稍有微黃色，且在發酵過程中，產生的乙醇和二氧化碳給大氣造成污染，雖然在實際生產過程中采用了乙醇回收方式，但是并不能完全進行收集。
[0003]現有關低聚異麥芽糖的專利申請大致分為二類，一類是直接以低聚異麥芽糖和其他食品原料復配制作保健食品或功能性食品，如中國專利文獻CN101744334A (申請號200810306056.4)、中國專利文獻CN101564160A (申請號200910009459.7)和中國專利文獻CN103070332A(申請號201210 289677.2)等；第二類集中在低聚異麥芽糖的生產、制備上，(I)改進生產工藝方面:如中國專利文獻CN1721545A(申請號200410025748.3)將糖化和轉苷分開進行，避免了普魯蘭酶水解α -1.6糖苷鍵造成的低聚異麥芽糖含量的降低；
(2)提高原料的多樣化方面:如中國專利文獻CN102626177A(申請號201210062892.9)提供了一種新鮮木薯為原料生產低聚異麥芽糖和高蛋白飼料添加劑的方法，中國專利文獻CN103555789A(申請號201310473119.6)用芭蕉芋淀粉同時制備出低聚異麥芽糖和磷酸寡糖，提高了芭蕉芋的經濟效益，；(3)生產方法方面:利用糖化酶的擬合作用生產低聚異麥芽糖，如中國專利文獻CN102373257A(申請號201110307159.4)等，利用固定化技術生產低聚異麥芽糖，如中國專利文獻CN101696405A(申請號200910114522.3)等。
[0004]以上文獻多側重于低聚異麥芽糖產量的提升，但是對在低聚異麥芽糖生產過程中如何避免資源的浪費和環境污染卻鮮有研究。
【發明內容】
[0005]本發明針對現有技術的不足，提供一種環保型高純度低聚異麥芽糖的制備方法。
[0006]本發明的技術方案是:
[0007]一種環保型高純度低聚異麥芽糖的制備方法，其特征在于，步驟如下:
[0008](I)將淀粉加入去離子水混合成淀粉乳，調漿制得漿液；
[0009](2)將步驟⑴制得的漿液經α -高溫淀粉酶液化后，制得液化液；
[0010](3)向步驟(2)制得的液化液中加入轉移葡萄糖苷酶和真菌淀粉酶進行糖化，經滅酶活，制得DE ^ 45%的粗糖液；
[0011](4)將步驟(3)制得的粗糖液經活性炭吸附后，過濾，制得糖液；該步驟可以去除蛋白等大分子有機物及可見異物。
[0012](5)將步驟⑷制得的糖液通過離子交換系統進行離交，進料溫度40~50°C，流速12~15m3/h，運行時間90~120min，離子交換柱中填充強酸弱堿型樹脂，制得精制糖液；
[0013](6)將步驟(5)制得的精制糖液濃縮至原體積58~60%，制得濃縮液，然后經分子排阻色譜分離系統，控制料液和水的溫度65~70°C、電導率< 40μ s/cm，在色譜運行壓力2.0~2.5MPa、水料比2.5~3.0:1的條件下，每小時進料2~3m3，制得低聚異麥芽糖液體和低聚異麥芽糖分離母液；
[0014](7)將步驟(6)制得的低聚異麥芽糖液體經濃縮、干燥，制得環保型高純度低聚異麥芽糖。
[0015]根據本發明優選 的，所述步驟(1)中的淀粉為玉米淀粉或小麥淀粉。
[0016]根據本發明優選的，所述步驟(1)中的調漿為調淀粉乳濃度為16~19° Β?、ρΗ5.5 ~6.0。
[0017]根據本發明優選的，所述步驟(2)中的液化，步驟如下:
[0018]按每噸淀粉添加0.23~0.35L α -高溫淀粉酶的比例向溫度降至30~40°C的漿液中加入α -高溫淀粉酶，在105~109°C的溫度下進行一次噴射，制得溫度為93~97°C的液化液；
[0019]根據本發明優選的，所述步驟(3)中的糖化，步驟如下:
[0020]按每噸淀粉加入0.55~0.7L轉移葡萄糖苷酶和0.4~0.6L真菌淀粉酶的比例向液化液中加入轉移葡萄糖苷酶和真菌酶，在溫度58~62°C、pH5.5~6.0的條件下，保溫48h以上。
[0021]根據本發明優選的，所述步驟(3)中的滅酶活為升溫至70~85°C，保溫12~16min。
[0022]根據本發明優選的，所述步驟⑷中的活性炭吸附為按每噸淀粉加入3~8kg的比例向粗糖液中加入活性炭，吸附30~60min。
[0023]所述步驟(5)中的精制糖液的電導≤50 μ s/cm ;在440nm可見光照射Icm的條件下的透光率> 95%。離交步驟可以去除糖化液中的無機鹽離子，使料液清澈透明，無異味。
[0024]根據本發明優選的，所述步驟(6)中的濃縮液中異麥芽糖+潘糖+異麥芽三糖的總質量含量> 38%。
[0025]根據本發明優選的，所述步驟(6)制得的低聚異麥芽糖液體中異麥芽糖+潘糖+異麥芽三糖的總質量占干物質的含量> 70%、低聚異麥芽糖總質量占干物質的含量^ 95% ;此步分離后的低聚異麥芽糖分離母液可用于制造結晶葡萄糖粉或生產果葡糖漿。
[0026]根據本發明優選的，所述步驟(7)中的濃縮為加熱蒸發濃縮，濃縮至低聚異麥芽糖的質量濃度為50%~70%，pH至4.2~5.8。
[0027]根據本發明優選的，所述步驟(7)中的干燥為經噴霧干燥塔或真空干燥裝置進行干燥。
[0028]本發明所述的α -高溫淀粉酶的加入目的是水解淀粉、糖原及其降解物內部的α -1.4葡萄糖苷健，使得膠狀淀粉溶液的粘度迅速下降，產生可溶性糊精和寡聚糖及少量葡糖糖和麥芽糖，因此，本領域技術人員可以根據其加入目的選用普通市售的α -高溫淀粉酶， 如杰能科(中國)生物工程有限公司產α-高溫淀粉酶；
[0029]本發明所述的轉移葡萄糖苷酶作用是將糖液中已游離出的葡萄糖轉移至另一個葡萄糖或麥芽糖分子的α -1，6位上，生成異麥芽糖或潘糖等具有分支結構的低聚糖類，因此，本領域技術人員可以根據其加入目的選用普通市售的轉移葡萄糖苷酶，如日本天野制藥株式會社產轉移葡萄糖苷酶；
[0030]本發明所述的真菌淀粉酶作用是迅速水解膠凝淀粉、直鏈淀粉和支鏈淀粉水溶液內部的α -1，4葡萄糖苷鍵，產生麥芽糖和葡萄糖，因此，本領域技術人員可以根據其加入目的選用普通市售的真菌淀粉酶，如日本天野制藥株式會社產的真菌淀粉酶。
[0031]有益效果
[0032]1、本發明所述的制備方法，首次將分子排阻色譜分離應用于低聚異麥芽糖與葡萄糖的分離過程中，成功將低聚異麥芽糖和葡萄糖進行了分離，同時去除了大分子蛋白質等雜質分子，不僅簡化了現有低聚異麥芽糖的生產工藝，而且充分利用了原料，獲得了高附加值的副產物高純度葡萄糖溶液，避免了資源的浪費，經濟效益明顯；
[0033]2、本發明所述高純度低聚異麥芽糖的制備方法較現有利用微生物消耗副產物葡萄糖的方法，可以極大減少二氧化碳的排放量，并且解決了發酵產物乙醇與低聚異麥芽糖不易分離導致產物純度不高的問題；經檢測，傳統發酵法生產低聚異麥芽糖，每生產I噸低聚異麥芽糖，分解葡萄糖產生的二氧化碳為0.18噸，產生的乙醇為0.19噸，乙醇回收過程中仍有0.10噸乙醇排向大氣中；同時，傳統發酵法生產使后工序離交處理中酸、堿及水的使用量較大，本發明所述的制備方法與傳統發酵法相比較，每噸產品即可減少酸使用量10kg、堿使用量15kg、水使用量2m3 ；
[0034]3、本發明所述制備方法獲得的低聚異麥芽糖產品中，三糖(異麥芽糖+潘糖+異麥芽三糖)含量可高達80%以上，低聚異麥芽糖總含量達到95 %以上，而傳統發酵法生產的低聚異麥芽糖，由于葡萄糖消耗不完全、乙醇分離不徹底等原因，三糖(異麥芽糖+潘糖+異麥芽三糖)含量最高僅達到45-50%，低聚異麥芽糖總量在90-92%之間，無法獲得高純度的低聚異麥芽糖產品；
[0035]4、由于本發明所述制備方法在生產過程中不產生乙醇，因此，不會有傳統發酵法生產獲得的產品所帶有的異味，避免了產品因發酵產生異味對產品的氣味和口感造成的影響。
【具體實施方式】
[0036]下面結合實施例對本發明的技術方案做進一步闡述，但本發明所保護范圍不限于此。
[0037]酶制劑來源
[0038]α -高溫淀粉酶諾維信(中國)生物工程有限公司有售；
[0039]轉移葡萄糖苷酶日本天野制藥株式會社有售；
[0040]真菌淀粉酶日本天野制藥株式會社有售；
[0041]分離設備
[0042]離子交換系統購自山東淄博金洋水處理設備有限公司，型號1500。
[0043]分子排阻色譜分離系統購自上海兆光生物工程設計研究院，型號ZGSP2750-20-6072。
[0044]實施例1
[0045]一種環保型高純度低聚異麥芽糖的制備方法，其特征在于，步驟如下:
[0046](I)將玉米淀粉加入去離子水混合成淀粉乳，調淀粉乳濃度為16° Β?、ρΗ5.5，調漿制得漿液；
[0047](2)按每噸淀粉添加0.35L α -高溫淀粉酶的比例向溫度降至33°C的漿液中加入α -高溫淀粉酶，在109°C的溫度下進行一次噴射，制得溫度為95°C的液化液；
[0048](3)向步驟(2)制得的液化液中按每噸淀粉加入0.7L轉移葡萄糖苷酶和0.6L真菌淀粉酶的比例向液化液中加入轉移葡萄糖苷酶和真菌酶，在溫度62°C、pH6.0的條件下，保溫48h，升溫至85°C，保溫15min，制得DE≥45%的粗糖液；
[0049](4)將步驟(3)制得的粗糖液按每噸淀粉加入8kg活性炭的比例向粗糖液中加入活性炭，吸附60min，過濾，制得糖液；該步驟可以去除蛋白等大分子有機物及可見異物。
[0050](5)將步驟(4)制得的糖液通過離子交換系統進行離交，進料溫度40~46°C，流速13m3/h，運行時間lOOmin，離子交換柱中填充強酸弱堿型樹脂，制得精制糖液；
[0051]所述精制糖液的電導< 50μ s/cm ;在440nm可見光照射Icm的條件下的透光率^ 95%。離交步驟可以去除糖化液中的無機鹽離子，使料液清澈透明，無異味。
[0052](6)將步驟(5)制得的精制糖液濃縮至原體積58~60%，制得異麥芽糖+潘糖+異麥芽三糖的總質量含量> 38%的濃縮液，然后經分子排阻色譜分離系統，溫度66°C，制得異麥芽糖+潘糖+異麥芽三糖的總質量占干物質的含量>70%、低聚異麥芽糖總質量占干物質的含量> 95%的低聚異麥芽糖液體和低聚異麥芽糖分離母液；
[0053](7)將步驟(6)制得的低聚異麥芽糖液體經加熱蒸發濃縮，濃縮至低聚異麥芽糖的質量濃度為60%，pH至4.2，再經噴霧干燥塔干燥，制得環保型高純度低聚異麥芽糖。
[0054]經檢測，干燥產品中麥芽糖+潘糖+異麥芽三糖的總質量含量:72.54%,低聚異麥芽糖總質量含量:95.63%，雜蛋白含量0.49%，步驟(6)中制得的低聚異麥芽糖分離母液中葡萄糖的質量占干物質含量的95.49%。
[0055]實施例2
[0056]一種環保型高純度低聚異麥芽糖的制備方法，其特征在于，步驟如下:
[0057](I)將玉米淀粉加入去離子水混合成淀粉乳，調淀粉乳濃度為19° Β?、ρΗ6.0，調漿制得漿液；
[0058](2)按每噸淀粉添加0.23L α -高溫淀粉酶的比例向溫度降至35°C的漿液中加入α -高溫淀粉酶，在105°C的溫度下進行一次噴射，制得溫度為97°C的液化液；
[0059](3)向步驟(2)制得的液化液中按每噸淀粉加入0.55L轉移葡萄糖苷酶和0.4L真菌淀粉酶的比例向液化液中加入轉移葡萄糖苷酶和真菌酶，在溫度58°C、pH5.5的條件下，保溫72h，升溫至70°C，保溫15min，制得DE≥45%的粗糖液；
[0060](4)將步驟(3)制得的粗糖液按每噸淀粉加入3kg活性炭的比例向粗糖液中加入活性炭，吸附30min，過濾，制得糖液；該步驟可以去除蛋白等大分子有機物及可見異物。
[0061](5)將步驟(4)制得的糖液通過離子交換系統進行離交，進料溫度44~48°C，流速12m3/h，運行時間llOmin，離子交換柱中填充強酸弱堿型樹脂，制得精制糖液；
[0062]所述精制糖液的電導≤50 μ s/cm ;在440nm可見光照射Icm的條件下的透光率^ 95%。離交步驟可以去除糖化液中的無機鹽離子，使料液清澈透明，無異味。
[0063](6)將步驟(5)制得的精制糖液濃縮至原體積58~60%，制得異麥芽糖+潘糖+異麥芽三糖的總質量含量> 38%的濃縮液，然后經分子排阻色譜分離系統，溫度67°C，制得異麥芽糖+潘糖+異麥芽三糖的總質量占干物質的含量>70%、低聚異麥芽糖總質量占干物質的含量> 95%的低聚異麥芽糖液體和低聚異麥芽糖分離母液；
[0064](7)將步驟(6)制得的低聚異麥芽糖液體經加熱蒸發濃縮，濃縮至低聚異麥芽糖的質量濃度為61%，pH至5.8，再經真空干燥裝置干燥，制得環保型高純度低聚異麥芽糖。
[0065]經檢測，干燥產品中麥芽糖+潘糖+異麥芽三糖的總質量含量:73.54%,低聚異麥芽糖總質量含量:96.24%，雜蛋白含量0.52%，步驟(6)中制得的低聚異麥芽糖分離母液中葡萄糖的質量占干物質含量的95.80%。
[0066]對比例
[0067](I)將玉米淀粉加入去離子水混合成淀粉乳，調淀粉乳濃度為19° Β?、ρΗ6.0，調漿制得漿液；
[0068](2)按每噸淀粉添加0.23La-高溫淀粉酶的比例向溫度降至35°C的漿液中加入a -高溫淀粉酶，在105°C的溫度下進行一次噴射，制得溫度為97°C的液化液；
[0069](3)向步驟(2)制得的液化液中按每噸淀粉加入0.55L轉移葡萄糖苷酶和0.4L真菌淀粉酶的比例向液化液中加入轉移葡萄糖苷酶和真菌酶，在溫度58°C、pH5.5的條件下，保溫72h，升溫至70°C，保溫15min，制得DE≥45%的粗糖液；
[0070](4)將步驟(3)制得的粗糖液按每噸淀粉加入3kg活性炭的比例向粗糖液中加入活性炭，吸附30min，過濾，制得糖液；該步驟可以去除蛋白等大分子有機物及可見異物。
[0071](5)將步驟(4)制得的糖液通過離子交換系統進行離交，進料溫度44~48°C，流速12m3/h，運行時間llOmin，離子交換柱中填充強酸弱堿型樹脂，制得精制糖液；
[0072]所述精制糖液的電導≤50 μ s/cm ;在440nm可見光照射Icm的條件下的透光率^ 95%。離交步驟可以去 除糖化液中的無機鹽離子，使料液清澈透明，無異味。
[0073](6)將步驟(5)制得的精制糖液濃縮至原體積58~60%，制得異麥芽糖+潘糖+異麥芽三糖的總質量含量> 38%的濃縮液，然后經離子交換色譜分離系統，溫度67°C，制得異麥芽糖+潘糖+異麥芽三糖的總質量占干物質的含量>50%、低聚異麥芽糖總質量占干物質的含量> 92%的低聚異麥芽糖液體和低聚異麥芽糖分離母液；
[0074](7)將步驟(6)制得的低聚異麥芽糖液體經加熱蒸發濃縮，濃縮至低聚異麥芽糖的質量濃度為61%，pH至5.8，再經真空干燥裝置干燥，制得環保型高純度低聚異麥芽糖。
[0075]經檢測，干燥產品中麥芽糖+潘糖+異麥芽三糖的總質量含量:53.54%,低聚異麥芽糖總質量含量:92.24%，雜蛋白含量0.89%，步驟(6)中制得的低聚異麥芽糖分離母液中葡萄糖的質量占干物質含量的80.24%。
【權利要求】
1.一種環保型高純度低聚異麥芽糖的制備方法，其特征在于，步驟如下: (1)將淀粉加入去離子水混合成淀粉乳，調漿制得漿液； (2)將步驟(1)制得的漿液經α-高溫淀粉酶液化后，制得液化液； (3)向步驟(2)制得的液化液中加入轉移葡萄糖苷酶和真菌淀粉酶進行糖化，經滅酶活，制得DE≥45%的粗糖液； (4)將步驟(3)制得的粗糖液經活性炭吸附后，過濾，制得糖液； (5)將步驟(4)制得的糖液通過離子交換系統進行離交，進料溫度40~50°C，流速12~15m3/h，運行時間90~120min，離子交換柱中填充強酸弱堿型樹脂，制得精制糖液； (6)將步驟(5)制得的精制糖液濃縮至原體積58~60%，制得濃縮液，然后經分子排阻色譜分離系統，控制料液和水的溫度65~70°C、電導率≤ 40 μ s/cm,在色譜運行壓力2.0~2.5MPa、水料比2.5~3.0:1的條件下，每小時進料2~3m3，制得低聚異麥芽糖液體和低聚異麥芽糖分離母液； (7)將步驟(6)制得的低聚異麥芽糖液體經濃縮、干燥，制得環保型高純度低聚異麥芽糖。
2.如權利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述步驟(1)中的淀粉為玉米淀粉或小麥淀粉；根據本發明優選的，所述步驟(1)中的調漿為調淀粉乳濃度為16~19° Β?、ρΗ5.5 ~6.0。
3.如權利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述步驟(2)中的液化，步驟如下: 按每噸淀粉添加0.23~0.35La-高溫淀粉酶的比例向溫度降至30~40°C的漿液中加入a -高溫淀粉酶，在105~109°C的溫度下進行一次噴射，制得溫度為93~97°C的液化液。
4.如權利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述步驟(3)中的糖化，步驟如下: 按每噸淀粉加入0.55~0.7L轉移葡萄糖苷酶和0.4~0.6L真菌淀粉酶的比例向液化液中加入轉移葡萄糖苷酶和真菌酶，在溫度58~62°C、pH5.5~6.0的條件下，保溫48h以上。
5.如權利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述步驟(3)中的滅酶活為升溫至70 ~85°C，保溫 12 ~16min。
6.如權利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述步驟(4)中的活性炭吸附為按每噸淀粉加入3~8kg的比例向粗糖液中加入活性炭,吸附30~60min ； 根據本發明優選的，所述步驟(5)中的精制糖液的電導≤50μ s/cm ;在440nm可見光照射1cm的條件下的透光率≥95%。
7.如權利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述步驟(6)中的濃縮液中異麥芽糖+潘糖+異麥芽三糖的總質量含量≥38%。
8.如權利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述步驟(6)制得的低聚異麥芽糖液體中異麥芽糖+潘糖+異麥芽三糖的總質量占干物質的含量> 70%、低聚異麥芽糖總質量占干物質的含量≥ 95%。
9.如權利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述步驟(7)中的濃縮為加熱蒸發濃縮，濃縮至低聚異麥芽糖的質量濃度為50%~70%，pH至4.2~5.8。
10.如權利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述步驟(7)中的干燥為經噴霧干燥塔或真空干燥裝置進行干燥。
【文檔編號】C12P19/18GK103952452SQ201410188355
【公開日】2014年7月30日 申請日期:2014年5月6日 優先權日:2014年5月6日
【發明者】劉宗利, 楊遠志, 王乃強, 劉峰, 高義國, 李克文, 楊凱琦 申請人:保齡寶生物股份有限公司