本發明涉及制糖領域，更具體地，涉及一種低gi值紅糖及其制備方法。
背景技術：
：紅糖作為一種天然營養甜味劑，主要成份是蔗糖，又含有甘蔗天然的營養保健成份，是人類生命活動和生理代謝所必不可少的物質，但因進食不當會誘發某些現代疾病。生活水平的改善及運動量的減少，導致肥胖人群的比例日益增高，糖尿病等也已成為常見病。據不完全統計，我國的糖尿病患者已超過1億人，并且每年以10％的速度遞增。人類的味覺偏愛甜食，但一提到紅糖，老年人恐患糖尿病、高血壓，中年人懼怕肥胖癥，家長怕兒童得齲齒，都產生了“恐糖癥”；同時又由于人們嗜愛甜食的習性無法改變，因此不得不采用一些無熱量、不致齲齒、高甜度的化學合成甜味劑為替代品。異麥芽酮糖作為蔗糖的同分異構體，也是由葡萄糖和果糖所組成的一種雙糖，是目前公認的健康糖。在蜂蜜和甘蔗汁液中可發現微量的天然健康糖，和蔗糖一樣具有純正的甜味。但其溶解度比蔗糖低且化學結構穩定，絕大多數口腔微生物不能利用它作為碳源，唾液、胃液及胰液又不能降解它，只能被小腸內的非特異性酶類降解而消化吸收，使它能夠持久穩定地為身體提供能量，其指標反應在低的血液升糖指數(gi)和低的胰島素上升指數(ii)上，被稱為二十一世紀的功能性新食品，因此通過生物工程手段開發低gi值紅糖，不僅兼具甘蔗豐富保健成份，滿足人們對甜品的需求，而且可以防蛀護齒、強腦健身、瘦身抑胖、防病益生等多種功能，具有巨大的潛在市場。技術實現要素：本發明的目的在于提供一種低gi值紅糖及其制備方法。本發明所采取的技術方案是：一種低gi值紅糖的制備方法，包括如下步驟：(1)將復合酶固定化于蔗渣炭中，得到蔗渣炭固定化酶；所述復合酶為葡萄糖異構酶和蔗糖異構酶；(2)將蔗渣炭固定化酶充填到轉化柱中；將蔗汁通入轉化柱中循環，得到轉化糖液；經煮糖，加工，即得低gi值紅糖。作為上述方法的改進，步驟(1)中，蔗渣炭為混合酸活化的蔗渣炭，所述混合酸含有磷酸和硝酸。作為上述方法的優選，步驟(1)中，蔗渣炭的粒徑為0.1～2mm。作為上述方法的優選，步驟(1)中，蔗渣炭的粒徑為0.45～1.5mm。作為上述方法的優選，步驟(1)中，比表面積為600～1200m2/g。作為上述方法的優選，步驟(1)中，將復合酶固定化于蔗渣炭中的方法為：將復合酶與蔗渣炭混合，動態吸附至固定完全，去除殘留酶，干燥。作為上述方法的優選，復合酶中，葡萄糖異構酶和蔗糖異構酶的酶活比為1：(10～20)。作為上述方法的優選，步驟(2)中，蔗汁先濃縮至可溶性固形物含量為25～40°brix。作為上述方法的優選，步驟(2)中，循環至轉化糖液中異麥芽酮糖和果糖二者的總重量占總糖重量的40～60％。一種低gi值紅糖，采用上述任一種制備方法獲得。本發明的有益效果是：本發明將蔗糖異構酶和葡萄糖異構酶固定化于蔗渣炭，形成蔗渣炭固定化酶，將蔗汁通過固定化酶轉化，最后經煮糖，加工，獲得低gi值紅糖。本發明方法具有下述優點：(1)本發明方法利用蔗糖異構酶和葡萄糖異構酶協同催化，使得產品的gi值更低，而僅使用蔗糖異構酶則難以使產品滿足低gi值的要求。(2)本發明方法采用蔗渣炭作為固定化載體，相比于常規的凝膠固定化載體，本發明的蔗渣炭用于固定復合酶的時間短，蔗糖異構酶負載率更高，固定化載體價格低廉，大大節約了生產成本，提高了生產效率；此外，蔗渣炭來源于剩余的廢棄蔗渣，可實現廢棄物資源化利用，并且使用更安全和簡便。(3)本發明的低gi值紅糖的果糖、異麥芽酮糖含量高，gi值實測均值51，滿足低gi食品標準；低gi值紅糖不僅風味獨特，甜度適宜，還有強腦健身、防蛀護齒、瘦身抑胖、防病益生等多種功能，克服傳統紅糖蔗糖含量高，過甜過膩等缺點，老少皆宜，特別適合肥胖、糖尿病人群。具體實施方式本發明中，術語“gi”是指血糖生成指數(glycemicindex)，表示某種食物升高血糖效應與標準食品(通常為葡萄糖)升高血糖效應之比，通常反映食物引起人體血糖升高程度的指標，是人體進食后機體血糖生成的應答狀況。本發明中，術語“低gi”是指食物的gi可分為三種等級：高gi為：gi值≥70；中gi為：gi值56～69；低gi為：gi值≤55。本發明的低gi值紅糖可以根據其他功效需求，在制備方法中額外復合其他輔料，進一步獲得具有復合功能的低gi值紅糖。本發明中，蔗渣炭是固定化載體，任何與蔗渣炭有類似的物理和/或化學特性的生物炭，也應該屬于本發明的類似技術方案，如采用秸稈、椰殼、稻殼、鋸末、木屑、玉米芯、花生殼、棉殼等制備的生物炭。本發明中，蔗渣炭可以不經過處理，也可以經過酸活化，酸活化方法包括但不限于本發明實施例所提供的方案，可以是單一的酸，也可以是混合酸，酸可以是鹽酸、硝酸、磷酸、硫酸、醋酸等，本發明優選采用含有磷酸和硝酸的混合酸進行活化；酸活化方法中，酸浸泡時長優選為18～24h，再進行高溫活化，高溫活化條件同一般生物炭制備方法；酸活化后的蔗渣炭擁有更好的負載性能。本發明中，復合酶的固定化方法不僅限于實施例所提供的方案，可以采用常規的固定化方法，提供的優選方案是將復合酶通過動態吸附于蔗渣炭中，動態吸附時長以復合酶固定完全為準，通常的吸附時長為6～10h，但不限于此。本發明中，蔗渣炭固定化酶還可以用微波活化的方法提高酶活水平，活化條件不限于本發明實施例所提供的方案，優選的微波活化條件為功率250～500w，溫度45～55℃，活化時間15～25min。本發明中，蔗汁通入固定化酶轉化柱循環，為了提高轉化率，優選的方法是將蔗汁先經過濃縮，提高糖含量，同時根據酶活性需求，調節ph為6.0～7.5，通入溫度為30～55℃，但不限于此。本發明中，加工方法包括但不僅限于起晶，打砂，注模等工藝。下面將結合具體實例進一步闡述本發明。具體實施方式中未特別注明的具體實驗條件的實驗方法，通常按照常規條件操作；未特別注明的具體試劑均為市售。本發明中未特別說明的體積質量比或質量體積比，都是按照ml與g相對應為單位。本發明采用的葡萄糖異構酶為市售，酶活為80萬u/g，蔗糖異構酶為沙雷氏桿菌發酵獲得，酶活為1000～4000u/g。實施例1一種低gi值紅糖的制備方法，包括如下步驟：(1)將蔗渣粉碎，按蔗渣與混合酸的質量體積比為1g：5ml添加混合酸，混合酸是體積分數為15％的磷酸和硝酸混合酸，磷酸和硝酸按體積比1：1混合；浸漬24小時，800℃活化0.55h，冷卻，用蒸餾水洗滌至中性，烘干，粉碎至粒徑0.65mm，比表面積1013m2/g，獲得酸活化的蔗渣炭；(2)將葡萄糖異構酶和蔗糖異構酶按酶活比為1:15混合，溶于ph值為6.8的磷酸緩沖液中，配置得到含酶量為8mg/ml的復合酶液，將復合酶液與酸活化的蔗渣炭按體積質量比為6ml/g混合，動態吸附至固定完全，無菌過濾去除酶液，用無菌水清洗去除表面殘留酶，干燥，得到蔗渣炭固定化酶；(3)將蔗渣炭固定化酶通過微波活化，活化條件為微波功率400w，溫度設置50℃，活化20min，充填到轉化柱中；(4)甘蔗榨汁后，將榨汁濃縮至可溶性固形物含量為30°brix，調節ph至7；在40℃下，用流動泵將濃縮蔗汁通入固定化酶轉化柱中，循環至轉化糖液中異麥芽酮糖、果糖二者的總重量占總糖重量的52％，得到轉化糖液；(5)采用列管式真空濃縮機將轉化糖液濃縮熬糖，加工，即得低gi值紅糖。實施例2一種低gi值紅糖的制備方法，包括如下步驟：(1)將蔗渣粉碎，按蔗渣與混合酸的質量體積比為1g：4ml添加混合酸，混合酸是體積分數為20％的磷酸和硝酸混合酸，磷酸和硝酸按體積比1：1混合；浸漬20小時，800℃活化1h，冷卻，用蒸餾水洗滌至中性，烘干，粉碎至粒徑0.65mm，比表面積1013m2/g，獲得酸活化的蔗渣炭；(2)將葡萄糖異構酶和蔗糖異構酶按酶活比為1:14混合，溶于ph值為7.5的磷酸緩沖液中，配置得到含酶量為10mg/ml的復合酶液，將復合酶液與酸活化的蔗渣炭按體積質量比為5ml/g混合，動態吸附至固定完全，無菌過濾去除酶液，用無菌水清洗去除表面殘留酶，干燥，得到蔗渣炭固定化酶；(3)將蔗渣炭固定化酶通過微波活化，活化條件為微波功率500w，溫度設置45℃，活化15min，充填到轉化柱中；(4)甘蔗榨汁后，將榨汁濃縮至可溶性固形物含量為40°brix，調節ph至7.5；在55℃下，用流動泵將濃縮蔗汁通入轉化柱中，循環至轉化糖液中異麥芽酮糖、果糖二者的總重量占總糖重量的60％，得到轉化糖液；(5)采用列管式真空濃縮機將轉化糖液濃縮熬糖，加工，即可得到低gi值紅糖。實施例3一種低gi值紅糖的制備方法，包括如下步驟：(1)將粒徑為0.65mm未處理的蔗渣炭為固定化載體；將葡萄糖異構酶和蔗糖異構酶按酶活比為1:16混合，溶于ph值為6.5的磷酸緩沖液中，配置得到含酶量為5mg/ml的復合酶液，將復合酶液與蔗渣炭按體積質量比為10ml/g混合，動態吸附至固定完全，無菌過濾去除酶液，用無菌水清洗去除表面殘留酶，干燥，得到蔗渣炭固定化酶；.(2)將蔗渣炭固定化酶通過微波活化，活化條件為微波功率300w，溫度設置55℃，活化25min，充填到轉化柱中；(3)甘蔗榨汁后，將榨汁濃縮至可溶性固形物含量為25°brix，調節ph至6.5；在30℃下，用流動泵將濃縮蔗汁通入轉化柱中，循環至轉化糖液中異麥芽酮糖、果糖二者的總重量占總糖重量的45％，得轉化糖液，；(4)采用列管式真空濃縮機將轉化糖液濃縮熬糖，加工，即得低gi值紅糖。對實施例1的低gi值紅糖進行血糖生成指數評定隨機選擇不同年齡段試驗對象10人，以葡萄糖為基準，紅糖gi值＝服用紅糖后120min的血糖應答曲線下增加的面積/服用葡萄糖后120min的血糖應答曲線下增加的面積×100，用實施例1制備的低gi值紅糖進行測試。表1、血糖生成指數測定結果試驗對象gi值1532513554455496547538529501047平均值51試驗結果如下表1所示，gi值實測均值51，gi值≤55，滿足低gi食品標準；而市售紅糖gi值一般在90～105，gi值≥70，屬于高gi值紅糖。對比例僅用蔗糖異構酶作為固定化酶，通入濃縮糖液進行轉化，其他實施條件同實施例1，最終制備得到的轉化糖液中，異麥芽酮糖、果糖的二者總量占總糖量的35％。獲得的紅糖gi值為60～70，不符合低gi食品要求。實驗例1、混合酸法制備蔗渣炭固定化載體對比實驗將實施例1所述混合酸法制備蔗渣炭固定化載體，對比單一酸法(硝酸法、磷酸法)，利用比表面積測定儀檢測，結果如表2所示，混合酸法制備的蔗渣炭固定化載體比表面積為1032.6m2g-1，優于單一酸法。表2、混合酸法對比實驗硝酸法磷酸法混合酸法比表面積/m2g-1672.7806.31032.6實驗例2、復合酶酶活比優化將實施例1葡萄糖異構酶和蔗糖異構酶分別按酶活比1:10、1:12、1:14、1:16，1:18混合，其他實施條件同實施例1，測定轉化糖液中葡萄糖、蔗糖、異麥芽酮糖、果糖的含量；葡萄糖、果糖、蔗糖測定方法參照gb5009.8-2016；異麥芽酮糖測定方法參照國標gb1886.182-2016。表3、復合酶酶活比優化結果如表3所示，當葡萄糖異構酶和蔗糖異構酶的酶活比為1：(14～18)，異麥芽酮糖含量為48％～50％，蔗糖含量低于48％，可見采用特定酶活比的葡萄糖異構酶和蔗糖異構酶作為固定化酶，能夠降低轉化糖液中蔗糖含量，提高異麥芽酮糖含量。實驗例3、蔗渣炭粒徑優選將實施例1蔗渣炭粒徑選為0.1mm、0.25mm、0.45mm、0.65mm、0.85mm五種粒徑，其他實施條件同實施例1，測定蔗渣炭固定化酶中蔗糖異構酶負載率、葡萄糖異構酶負載率、糖液活性炭殘留、酶轉化柱的情況；負載率＝固定化酶活力/投入總酶活力。表4、蔗渣炭粒徑的優選結果如表4所示，隨著蔗渣炭粒徑的增大，蔗糖異構酶負載率、葡萄糖異構酶負載率逐步降低，但是糖液蔗渣炭粉殘留及酶轉化柱的堵塞情況逐步減少，其中，0.65mm的蔗渣炭粒徑表現出較高的負載率及較低的殘留率；說明一定粒徑的蔗渣炭固定化載體適用于蔗糖異構酶和葡萄糖異構酶的共固定化，擁有更好的回收性能。實驗例4、固定化載體對比實驗將實施例1的蔗渣炭固定化載體與常規的凝膠固定化載體相對比，二者應用于蔗糖異構酶和葡萄糖異構酶的共固定化中的性能對比，常規的固定化載體的制備方法為：以明膠為固定化載體，以戊二醛為交聯劑，制備得到復合酶固定化載體，配置ph為8.6的27wt％的明膠，加熱至80℃使其完全溶解，待溫度下降到50～60℃，按比例加入兩種酶，攪拌均勻后加入0.15wt％戊二醛，再迅速攪拌均勻置于4℃凝固過夜，用0.05wt％戊二醛二次交聯，反復清洗凝膠，切塊備用，其他技術方案同實施例1。表5、固定化載體性能對比結果固定化載體蔗渣炭固定化酶明膠-戊二醛固定化酶固定化時間16h48h蔗糖異構酶負載率56.8％45.7％葡萄糖異構酶負載率76.6％81.3％固定化載體價格3～8元/kg60～100元/kg如表5所示，實施例1的蔗渣炭固定化載體更適于蔗糖異構酶和葡萄糖異構酶的共固定化，其固定化時間更短，蔗糖異構酶負載率更高，載體價格更低。當前第1頁12