一種低聚異麥芽糖的制備方法
【專利摘要】本發明涉及一種低聚異麥芽糖的制備方法，包括如下步驟：(1)向淀粉原料中加入水調漿濃度，調節pH后加入耐高溫α-淀粉酶，制得淀粉漿；(2)將淀粉漿保溫后，經二次噴射液化，制得液化液；(3)向液化液中加入α-葡萄糖苷轉移酶，反應后，滅酶活，制得轉苷糖液；(4)將轉苷糖液經脫色、過濾、離交、色譜分離、濃縮和干燥后，制得低聚異麥芽糖。本發明減少了糖化酶降解聚合度≥3的糖，使反應后的料液成分以潘糖、異麥芽三糖、四糖等聚合度≥3的糖為主，而且由于省去糖化過程，反應時間縮短20-30h，大大提高了生產效率，綜合節約成本達10％。
【專利說明】一種低聚異麥芽糖的制備方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種低聚異麥芽糖的制備方法，屬于功能糖制造【技術領域】。
【背景技術】
[0002]低聚異麥芽糖(Isomaltooligosacharide)又稱分枝低聚糖，是指葡萄糖基以α-1，6糖苷鍵結合而成的單糖數在2~6不等的一類低聚糖，由于分子構象不同，為區別于麥芽糖而稱為低聚異麥芽糖。
[0003]低聚異麥芽糖具有良好的理化性質和生理功能，如甜度低，為蔗糖的40%~50%，且甜味柔和美，口感較爽；難以被胃酶消化，熱量低，基本上不增加血糖血脂；促進人體腸道內雙歧桿菌的增殖，能抑制腸道內有害菌及腐敗物質的形成。另外，低聚異麥糖具有抗齲齒的性能等。鑒于低聚異麥芽糖的特性和保健功能，其應用范圍十分廣泛，可以應用到食品、醫藥、飼料、化妝品等行業。
[0004]我國功能性低聚糖的研究開發始于90年代初，1995年8月，由當時的無錫糖果食品廠首家實現了低聚異麥芽糖漿工業化生產。這是我國第一個工業化生產的功能性低聚糖產品。目前低聚異麥芽糖已成為市場上銷售量最多的低聚糖品種。低聚異麥芽糖主要成份由異麥芽糖、潘糖、異麥芽三糖、四糖以上的低聚糖及麥芽糖、葡萄糖組成，其中功能因子是以a_l，6糖苷鍵結臺的低聚糖。目前國內低聚異麥芽糖生產中仍存在著葡萄糖、麥芽糖、異麥芽糖含量過高，而潘糖、異麥芽三糖、四糖以上的低聚糖含量較低的問題，如何提高這些聚合度> 3的糖的含量從而提高低聚異麥芽糖的功能性，成為行業亟待解決的問題。
[0005]如中國專利文獻CN102690851A(申請號201110075431.0)公開了利用麥芽糖生產低聚異麥芽糖的方法，工藝流程為:調漿一液化一糖化一脫色一離交一轉苷一脫色一離交—濃縮一噴霧干燥；其特征在于轉苷酶的添加量在300-800ml/T.DS，利用凈化工藝將待糖化的料液凈化，生成的凈化料液在葡萄糖基轉移酶300-800ml/T.DS的作用下，溫度控制為50-62攝氏度之間，pH控制在4.6-6.0之間。
[0006]如中國專利文獻CN103667392A(申請號201210325318.8)公開了一種高純度95低聚異麥芽糖的制備方法，以淀粉或淀粉乳為原料，經過噴射液化，采用麥芽糖生成酶(真菌α -淀粉酶或β -淀粉酶)協同α -葡萄糖轉移酶糖化轉苷生成50型低聚異麥芽糖粗糖液，然后利用強效液體糖化酶降解其中的非“三糖”(異麥芽糖+潘糖+異麥芽三糖，以下簡稱“三糖”)成分，轉化成葡萄糖，采用色譜分離提純技術分離去除葡萄糖，再經脫色、脫鹽精制，制得高純度95低聚異麥芽糖(“三糖”含量> 95% )。
[0007]上述技術方案均存在潘糖、異麥芽三糖、四糖以上的低聚糖含量較低的問題，從而導致低聚異麥芽糖的功能性較差。
【發明內容】
[0008]本發明針對現有技術的不足，本發明提供一種低聚異麥芽糖的制備方法，該方法生產的低聚異麥芽糖中潘糖、異麥芽三糖、四糖等聚合度> 3的糖的含量> 99%且收率大幅提聞，從而大大提聞了低聚異麥芽糖的功能性和經濟效益。
[0009]為了實現本發明的目的，本發明采用如下技術方案:
[0010]一種低聚異麥芽糖的制備方法，包括如下步驟:
[0011](I)向淀粉原料中加入水調漿濃度，調節pH后加入耐高溫α-淀粉酶，制得淀粉漿；
[0012](2)將步驟(1)制得的淀粉漿在80~90°C保溫25~40分鐘，經二次噴射液化后，制得DE值30~40 %的液化液；
[0013]所述一次噴射液化溫度為100~110°C，二次噴射液化溫度為121~140°C ；
[0014](3)向步驟⑵制得的液化液中加入α -葡萄糖苷轉移酶，α -葡萄糖苷轉移酶的加入量為每噸淀粉原料添加3.0X 18~4.5 X 18U,在55~65°C的條件下反應20~30h，滅酶活，制得轉苷糖液；
[0015]經檢測，轉苷糖液中各種糖占總糖質量百分比為:葡萄糖10~15%、麥芽糖2%~5%、異麥芽糖5%~10 %、麥芽三糖5%~10 %、潘糖20%~25 %、異麥芽三糖10%~15%、四糖以上30%~45%。
[0016](4)將步驟(3)制得的轉苷糖液經脫色、過濾、離交、色譜分離、濃縮和干燥后，制得低聚異麥芽糖。
[0017]根據本發明優選的，所述步驟(1)中，加水調漿濃度為10~15波美度，調節pH值至 5.5 ~6.2。
[0018]根據本發明優選的，所述步驟(1)中，耐高溫α -淀粉酶的加入量為每噸淀粉原料添加 1.2 X 17 ~2.0XlO7Uo
[0019]根據本發明優選的，所述步驟(3)中，滅酶活的溫度為85~90°C。
[0020]根據本發明優選的，所述步驟⑷中，脫色步驟如下:調節步驟(3)制得的轉苷糖液pH至5.0~5.6，加入絮凝劑，80~85°C靜止保溫35~40min，然后按質量百分比1.5~2%的比例加入活性炭,攪拌30~40min,即得。
[0021]根據本發明進一步優選的，所述的絮凝劑為聚氯化鋁，添加量為10~20mg/L。
[0022]根據本發明優選的，所述步驟(4)中，過濾采用板框過濾，過濾壓力0.35Mpa，水流量 5.5 ~6.5t/h。
[0023]根據本發明優選的，所述步驟(4)中，離交為采用連續離子交換系統處理料液，離交后料液透光率> 99%。處理后的料液清澈透明，無異味。
[0024]根據本發明優選的，所述步驟⑷中，色譜分離步驟為:
[0025]將離交后料液濃縮至體積為60~65%后，進入色譜分離系統，色譜運行壓力
0.25~0.35MPa，溫度65~70°C，水耗比1:1.2 ~ 1: 1.5，每小時進料1.4~1.7m3，收集聚合度> 3的糖，制得色譜分離后糖液；其它部分收集經濃縮后可作為普通糖漿進行出售。
[0026]根據本發明優選的，所述步驟⑷中，濃縮為采用八效板式蒸發濃縮系統濃縮至料液體積的50~60%。
[0027]經檢測，制得的低聚異麥芽糖中潘糖、異麥芽三糖、四糖等聚合度> 3的糖的含量占總糖的質量百分比≤97wt%。
[0028]本發明采用的耐高溫α -淀粉酶作用為使淀粉迅速液化而生成低分子，因此本領域技術人員可以根據實際需要選擇相應的耐高溫α-淀粉酶，如杰能科公司銷售的耐高溫α -淀粉酶。
[0029]本發明采用的α-葡萄糖苷轉移酶作用為打斷麥芽糖的α_1，4糖苷鍵，并將游離的一個葡萄糖殘基以α -1, 6糖苷鍵的形式連接到另一個葡萄糖或麥芽糖分子上，生成異麥芽糖和潘糖等非發酵性糖，因此本領域技術人員可以根據實際需要選擇相應的α -葡萄糖苷轉移酶，如日本天野公司銷售的α-葡萄糖苷轉移酶。
[0030]有益效果
[0031]1、本發明采用二次噴射液化技術并加長液化時間最終使液化液DE值為30~40%，液化液中以麥芽四糖、麥芽五糖為主，還含有少量的葡萄糖；然后省略添加糖化酶的糖化步驟，直接加入α -葡萄糖苷轉移酶與麥芽四糖、麥芽五糖和葡萄糖進行反應，不僅減少了糖化酶降解聚合度> 3的糖，使反應后的料液成分以潘糖、異麥芽三糖、四糖等聚合度^ 3的糖為主，而且由于省去糖化過程，反應時間縮短20-30h，大大提高了生產效率，綜合節約成本達10% ；
[0032]2、本發明采用色譜分離系統，將濃縮后的料液中聚合度< 3葡萄糖、麥芽糖、異麥芽糖、麥芽三糖和聚合體> 3的糖分離，聚合度< 3的糖濃縮后可作為普通糖漿出售，聚合體> 3的糖經濃縮干燥后含量達到99%以上，大大提高了低聚異麥芽的功能性，可作為高端產品出售，大大提高了產品的附加值；
[0033]3、本發明生產的低聚異麥芽糖由于聚合體≥3的糖達到97%以上，根據低聚異麥芽糖聚合度越高滲透壓越低的特性，大大降低了該產品的輕泄性，提高了機體的耐受量，擴大了本產品的應用范圍。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0034]圖1是實施例2所制得低聚異麥芽糖的高效液相色譜圖。
【具體實施方式】
:
[0035]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。
[0036]耐高溫α -淀粉酶杰能科公司公司有售，酶活為酶活20000U/mL ；
[0037]α -葡萄糖苷轉移酶日本天野公司有售，酶活為300000U/mL ；
[0038]連續離子交換系統廈門世達膜科技有限公司產starmem-12型號的連續離子交換系統；
[0039]色譜分離系統為廈門世達膜科技有限公司產StarS印-30025型號的色譜分離系統；
[0040]八效板式蒸發濃縮系統成都天立液壓特種設備有限公司有售。
[0041]實施例1
[0042]一種低聚異麥芽糖的制備方法，包括如下步驟:
[0043](I)加水調淀粉漿濃度至10波美，調pH值至5.5，加入耐高溫α -淀粉酶，耐高溫α -淀粉酶的添加量為每噸淀粉原料添加0.6L，制得淀粉漿；
[0044](2)將步驟(1)制得的淀粉漿在層流罐中80°C保溫40分鐘，經溫度為100°C的一次噴射液化和溫度為121 °C的二次噴射液化，制得DE值為30%的液化液；
[0045](3)向步驟(2)制得的液化液中加入α _葡萄糖苷轉移酶，α -葡萄糖苷轉移酶的添加量為每噸淀粉原料添加1L，55°C反應20h，85°C滅酶活，制得轉苷糖液；
[0046]經檢測，轉苷糖液中各種糖占總糖質量百分比為:葡萄糖10%、麥芽糖2%、異麥芽糖9%、麥芽三糖8%、潘糖20%、異麥芽三糖15%、四糖以上36% ；
[0047](4)調節步驟(3)制得的轉苷糖液pH至5.0，加入聚氯化鋁，添加量為10mg/L，85°C靜止保溫35min，然后按質量百分比1.5%的比例加入活性炭，攪拌30min，采用板框過濾，過濾壓力0.35Mpa，水流量5.5t/h ;然后采用連續離子交換系統處理料液，離交后料液透光率> 99% ；
[0048]然后再經色譜分離，步驟如下:
[0049]將離交后料液濃縮至體積為60%后,進入色譜分離系統,色譜運行壓力0.25MPa,溫度65°C，水耗比1: 1.2，每小時進料1.7m3，收集聚合度> 3的糖，制得色譜分離后糖液；其它部分收集經濃縮后可作為普通糖漿進行出售。
[0050]然后經八效板式蒸發濃縮系統濃縮至料液體積的50%，經干燥制得低聚異麥芽糖。
[0051]經檢測，低聚異麥芽糖中潘糖、異麥芽三糖、四糖等聚合度> 3的糖的含量占總糖的質量百分比為97.1%，收率為75.8%。
[0052]實施例2
[0053]一種低聚異麥芽糖的制備方法，包括如下步驟:
[0054](I)加水調淀粉漿濃度至15波美，調pH值至6.2，加入耐高溫α -淀粉酶，耐高溫α -淀粉酶的添加量為每噸淀粉原料添加1.0L,制得淀粉漿；
[0055](2)將步驟⑴制得的淀粉漿在層流罐中90°C保溫25分鐘，經溫度為110°C的一次噴射液化和溫度為140°C的二次噴射液化，制得DE值為40%的液化液；
[0056](3)向步驟⑵制得的液化液中加入α -葡萄糖苷轉移酶，α -葡萄糖苷轉移酶的添加量為每噸淀粉原料添加1.5L，65°C反應30h，90°C滅酶活，制得轉苷糖液；
[0057]經檢測，轉苷糖液中各種糖占總糖質量百分比為:葡萄糖15%、麥芽糖5%、異麥芽糖10%、麥芽三糖5%、潘糖20%、異麥芽三糖10%、四糖以上35% ；
[0058](4)調節步驟(3)制得的轉苷糖液pH至5.6，加入聚氯化鋁，添加量為20mg/L，85°C靜止保溫40min，然后按質量百分比2 %的比例加入活性炭，攪拌40min，采用板框過濾，過濾壓力0.35Mpa，水流量6.5t/h ;然后采用連續離子交換系統處理料液，離交后料液透光率> 99% ；
[0059]然后再經色譜分離，步驟如下:
[0060]將離交后料液濃縮至體積為65%后,進入色譜分離系統,色譜運行壓力0.35MPa,溫度70°C，水耗比1: 1.5，每小時進料1.7m3，收集聚合度> 3的糖，制得色譜分離后糖液；其它部分收集經濃縮后可作為普通糖漿進行出售。
[0061]然后經八效板式蒸發濃縮系統濃縮至料液體積的60%，經干燥制得低聚異麥芽糖。
[0062]經檢測，低聚異麥芽糖中潘糖、異麥芽三糖、四糖等聚合度> 3的糖的含量占總糖的質量百分比為97.3%，收率為71.5%。
[0063]實施例3
[0064]一種低聚異麥芽糖的制備方法，包括如下步驟:
[0065](I)加水調淀粉漿濃度至13波美，調pH值至5.8，加入耐高溫α -淀粉酶，耐高溫α -淀粉酶的添加量為每噸淀粉原料添加0.8L，制得淀粉漿；
[0066](2)將步驟(1)制得的淀粉漿在層流罐中85°C保溫35分鐘，經溫度為105°C的一次噴射液化和溫度為130°C的二次噴射液化，制得DE值為35%的液化液；
[0067](3)向步驟⑵制得的液化液中加入α -葡萄糖苷轉移酶，α -葡萄糖苷轉移酶的添加量為每噸淀粉原料添加1.5L，58°C反應25h，87°C滅酶活，制得轉苷糖液；
[0068]經檢測，轉苷糖液中各種糖占總糖質量百分比為:葡萄糖13%、麥芽糖4%、異麥芽糖8%、麥芽三糖8%、潘糖23%、異麥芽三糖13%、四糖以上31% ；
[0069](4)調節步驟(3)制得的轉苷糖液pH至5.3，加入聚氯化鋁，添加量為15mg/L，83°C靜止保溫37min，然后按質量百分比1.7%的比例加入活性炭，攪拌35min，采用板框過濾，過濾壓力0.35Mpa，水流量7.0t/h ;然后采用連續離子交換系統處理料液，離交后料液透光率> 99% ；
[0070]然后再經色譜分離，步驟如下:
[0071]將離交后料液濃縮至體積為63%后，進入色譜分離系統，色譜運行壓力0.30MPa,溫度68°C，水耗比1: 1.3，每小時進料1.6m3，收集聚合度> 3的糖，制得色譜分離后糖液；其它部分收集經濃縮后可作為普通糖漿進行出售。
[0072]然后經八效板式蒸發濃縮系統濃縮至料液體積的55%，經干燥制得低聚異麥芽糖。
[0073]經檢測，低聚異麥芽糖中潘糖、異麥芽三糖、四糖等聚合度> 3的糖的含量占總糖的質量百分比為97.5%，收率為73.7%。
[0074]對比例I
[0075]—種低聚異麥芽糖的制備方法，包括如下步驟:
[0076](I)加水調淀粉漿濃度至15波美，調pH值至6.2，加入耐高溫α -淀粉酶，耐高溫α -淀粉酶的添加量為每噸淀粉原料添加1.0L,制得淀粉漿；
[0077](2)將步驟(1)制得的淀粉漿經溫度為110°C的一次噴射液化和溫度為140°C的二次噴射液化，制得DE值為40%的液化液；
[0078](3)將步驟⑵制得的液化液冷卻后，調節pH至5.0，然后加入復合糖化酶GenencorOPTIMAX VHP1.0L/噸，60°C保溫糖化40小時后，85°C滅酶活，制得糖化液；
[0079](4)向步驟(2)制得的液化液中加入α _葡萄糖苷轉移酶，α -葡萄糖苷轉移酶的添加量為每噸淀粉原料添加1.5L，65°C反應30h，90°C滅酶活，制得轉苷糖液；
[0080]經檢測，轉苷糖液中各種糖占總糖質量百分比為:葡萄糖35%、麥芽糖10%、異麥芽糖8%、麥芽三糖6%、潘糖10%、異麥芽三糖10%、四糖以上21% ；
[0081](5調節步驟(3)制得的轉苷糖液pH至5.6，加入聚氯化鋁，添加量為20mg/L，85°C靜止保溫40min，然后按質量百分比2 %的比例加入活性炭，攪拌40min，采用板框過濾，過濾壓力0.35Mpa，水流量6.5t/h ;然后采用連續離子交換系統處理料液，離交后料液透光率≥ 99% ；
[0082]然后再經色譜分離，步驟如下:
[0083]將離交后料液濃縮至體積為65%后,進入色譜分離系統,色譜運行壓力0.35MPa,溫度70°C，水耗比1: 1.5，每小時進料1.7m3，收集聚合度> 3的糖，制得色譜分離后糖液；其它部分收集經濃縮后可作為普通糖漿進行出售。
[0084]然后經八效板式蒸發濃縮系統濃縮至料液體積的60%，經干燥制得低聚異麥芽糖。
[0085]經檢測，低聚異麥芽糖中潘糖、異麥芽三糖、四糖等聚合度> 3的糖的含量占總糖的質量百分比為88.2%，收率為45.1 %。
[0086]對比例2
[0087]一種低聚異麥芽糖的制備方法，包括如下步驟:
[0088](I)加水調淀粉漿濃度至15波美，調pH值至6.2，加入耐高溫α -淀粉酶，耐高溫α -淀粉酶的添加量為每噸淀粉原料添加1.0L,制得淀粉漿；
[0089](2)將步驟(1)制得的淀粉漿在層流罐中保溫5分鐘后經溫度為110°C的一次噴射液化，制得DE值為20%的液化液；
[0090](3)向步驟⑵制得的液化液中加入α -葡萄糖苷轉移酶，α -葡萄糖苷轉移酶的添加量為每噸淀粉原料添加1.5L，65°C反應30h，90°C滅酶活，制得轉苷糖液；
[0091]經檢測，轉苷糖液中各種糖占總糖質量百分比為:葡萄糖10%、麥芽糖8%、異麥芽糖10%、麥芽三糖15%、潘糖15%、異麥芽三糖12%、四糖以上30% ；
[0092](4)調節步驟(3)制得的轉苷糖液pH至5.6，加入聚氯化鋁，添加量為20mg/L，85°C靜止保溫40min，然后按質量百分比2 %的比例加入活性炭，攪拌40min，采用板框過濾，過濾壓力0.35Mpa，水流量6.5t/h ;然后采用連續離子交換系統處理料液，離交后料液透光率> 99% ；
[0093]然后再經色譜分離，步驟如下:
[0094]將離交后料液濃縮至體積為65%后,進入色譜分離系統,色譜運行壓力0.35MPa,溫度70°C，水耗比1: 1.5，每小時進料1.7m3，收集聚合度> 3的糖，制得色譜分離后糖液；其它部分收集經濃縮后可作為普通糖漿進行出售。
[0095]然后經八效板式蒸發濃縮系統濃縮至料液體積的60%，經干燥制得低聚異麥芽糖。
[0096]經檢測，低聚異麥芽糖中潘糖、異麥芽三糖、四糖等聚合度> 3的糖的含量占總糖的質量百分比為88.3%，收率為49.5%。
【權利要求】
1.一種低聚異麥芽糖的制備方法，其特征在于，包括如下步驟: (1)向淀粉原料中加入水調漿濃度，調節pH后加入耐高溫α-淀粉酶，制得淀粉漿； (2)將步驟(1)制得的淀粉漿在80~90°C保溫25~40分鐘，經二次噴射液化后，制得DE值30~40%的液化液； 所述一次噴射液化溫度為100~110°C，二次噴射液化溫度為121~140°C ； (3)向步驟(2)制得的液化液中加入α-葡萄糖苷轉移酶，α-葡萄糖苷轉移酶的加入量為每噸淀粉原料添加3.0 X 18~4.5 X 18U,在55~65°C的條件下反應20~30h，滅酶活，制得轉苷糖液； (4)將步驟(3)制得的轉苷糖液經脫色、過濾、離交、色譜分離、濃縮和干燥后，制得低聚異麥牙糖。
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，加水調漿濃度為10~.15波美度，調節pH值至5.5~6.2。
3.如權利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述步驟(1)中，耐高溫α-淀粉酶的加入量為每噸淀粉原料添加1.2 X 17~2.0X 107U。
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，滅酶活的溫度為85~.90。。。
5.如權利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述步驟(4)中，脫色步驟如下:調節步驟(3)制得的轉苷糖液pH至5.0~5.6，加入絮凝劑，80~85°C靜止保溫35~40min，然后按質量百分比1.5~2%的比例加入活性炭，攪拌30~40min，即得。
6.如權利要求5所述的制備方法，其特征在于，所述的絮凝劑為聚氯化鋁，添加量為.10 ~20mg/L。
7.如權利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述步驟(4)中，過濾采用板框過濾，過濾壓力0.35Mpa,水流量5.5~6.5t/h。
8.如權利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述步驟(4)中，離交為采用連續離子交換系統處理料液，離交后料液透光率> 99%。處理后的料液清澈透明，無異味。
9.如權利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述步驟(4)中，色譜分離步驟為: 將離交后料液濃縮至體積為60~65%后，進入色譜分離系統，色譜運行壓力0.25~.0.35MPa，溫度65~70°C，水耗比1:1.2~1:1.5，每小時進料1.4~1.7m3，收集聚合度≤3的糖，制得色譜分離后糖液。
10.如權利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述步驟(4)中，濃縮為采用八效板式蒸發濃縮系統濃縮至料液體積的50~60%。
【文檔編號】C12P19/12GK104131051SQ201410391108
【公開日】2014年11月5日 申請日期:2014年8月8日 優先權日:2014年8月8日
【發明者】邵先豹, 竇光朋, 干昭波, 楊騰騰, 蘇靜 申請人:山東百龍創園生物科技有限公司