一种低聚异麦芽糖的制备方法
【专利摘要】本发明涉及一种低聚异麦芽糖的制备方法，包括如下步骤：(1)向淀粉原料中加入水调浆浓度，调节pH后加入耐高温α-淀粉酶，制得淀粉浆；(2)将淀粉浆保温后，经二次喷射液化，制得液化液；(3)向液化液中加入α-葡萄糖苷转移酶，反应后，灭酶活，制得转苷糖液；(4)将转苷糖液经脱色、过滤、离交、色谱分离、浓缩和干燥后，制得低聚异麦芽糖。本发明减少了糖化酶降解聚合度≥3的糖，使反应后的料液成分以潘糖、异麦芽三糖、四糖等聚合度≥3的糖为主，而且由于省去糖化过程，反应时间缩短20-30h，大大提高了生产效率，综合节约成本达10％。
【专利说明】一种低聚异麦芽糖的制备方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种低聚异麦芽糖的制备方法，属于功能糖制造【技术领域】。
【背景技术】
[0002]低聚异麦芽糖(Isomaltooligosacharide)又称分枝低聚糖，是指葡萄糖基以α-1，6糖苷键结合而成的单糖数在2~6不等的一类低聚糖，由于分子构象不同，为区别于麦芽糖而称为低聚异麦芽糖。
[0003]低聚异麦芽糖具有良好的理化性质和生理功能，如甜度低，为蔗糖的40%~50%，且甜味柔和美，口感较爽；难以被胃酶消化，热量低，基本上不增加血糖血脂；促进人体肠道内双歧杆菌的增殖，能抑制肠道内有害菌及腐败物质的形成。另外，低聚异麦糖具有抗龋齿的性能等。鉴于低聚异麦芽糖的特性和保健功能，其应用范围十分广泛，可以应用到食品、医药、饲料、化妆品等行业。
[0004]我国功能性低聚糖的研究开发始于90年代初，1995年8月，由当时的无锡糖果食品厂首家实现了低聚异麦芽糖浆工业化生产。这是我国第一个工业化生产的功能性低聚糖产品。目前低聚异麦芽糖已成为市场上销售量最多的低聚糖品种。低聚异麦芽糖主要成份由异麦芽糖、潘糖、异麦芽三糖、四糖以上的低聚糖及麦芽糖、葡萄糖组成，其中功能因子是以a_l，6糖苷键结台的低聚糖。目前国内低聚异麦芽糖生产中仍存在着葡萄糖、麦芽糖、异麦芽糖含量过高，而潘糖、异麦芽三糖、四糖以上的低聚糖含量较低的问题，如何提高这些聚合度> 3的糖的含量从而提高低聚异麦芽糖的功能性，成为行业亟待解决的问题。
[0005]如中国专利文献CN102690851A(申请号201110075431.0)公开了利用麦芽糖生产低聚异麦芽糖的方法，工艺流程为:调浆一液化一糖化一脱色一离交一转苷一脱色一离交—浓缩一喷雾干燥；其特征在于转苷酶的添加量在300-800ml/T.DS，利用净化工艺将待糖化的料液净化，生成的净化料液在葡萄糖基转移酶300-800ml/T.DS的作用下，温度控制为50-62摄氏度之间，pH控制在4.6-6.0之间。
[0006]如中国专利文献CN103667392A(申请号201210325318.8)公开了一种高纯度95低聚异麦芽糖的制备方法，以淀粉或淀粉乳为原料，经过喷射液化，采用麦芽糖生成酶(真菌α -淀粉酶或β -淀粉酶)协同α -葡萄糖转移酶糖化转苷生成50型低聚异麦芽糖粗糖液，然后利用强效液体糖化酶降解其中的非“三糖”(异麦芽糖+潘糖+异麦芽三糖，以下简称“三糖”)成分，转化成葡萄糖，采用色谱分离提纯技术分离去除葡萄糖，再经脱色、脱盐精制，制得高纯度95低聚异麦芽糖(“三糖”含量> 95% )。
[0007]上述技术方案均存在潘糖、异麦芽三糖、四糖以上的低聚糖含量较低的问题，从而导致低聚异麦芽糖的功能性较差。
【发明内容】
[0008]本发明针对现有技术的不足，本发明提供一种低聚异麦芽糖的制备方法，该方法生产的低聚异麦芽糖中潘糖、异麦芽三糖、四糖等聚合度> 3的糖的含量> 99%且收率大幅提闻，从而大大提闻了低聚异麦芽糖的功能性和经济效益。
[0009]为了实现本发明的目的，本发明采用如下技术方案:
[0010]一种低聚异麦芽糖的制备方法，包括如下步骤:
[0011](I)向淀粉原料中加入水调浆浓度，调节pH后加入耐高温α-淀粉酶，制得淀粉浆；
[0012](2)将步骤(1)制得的淀粉浆在80~90°C保温25~40分钟，经二次喷射液化后，制得DE值30~40 %的液化液；
[0013]所述一次喷射液化温度为100~110°C，二次喷射液化温度为121~140°C ；
[0014](3)向步骤⑵制得的液化液中加入α -葡萄糖苷转移酶，α -葡萄糖苷转移酶的加入量为每吨淀粉原料添加3.0X 18~4.5 X 18U,在55~65°C的条件下反应20~30h，灭酶活，制得转苷糖液；
[0015]经检测，转苷糖液中各种糖占总糖质量百分比为:葡萄糖10~15%、麦芽糖2%~5%、异麦芽糖5%~10 %、麦芽三糖5%~10 %、潘糖20%~25 %、异麦芽三糖10%~15%、四糖以上30%~45%。
[0016](4)将步骤(3)制得的转苷糖液经脱色、过滤、离交、色谱分离、浓缩和干燥后，制得低聚异麦芽糖。
[0017]根据本发明优选的，所述步骤(1)中，加水调浆浓度为10~15波美度，调节pH值至 5.5 ~6.2。
[0018]根据本发明优选的，所述步骤(1)中，耐高温α -淀粉酶的加入量为每吨淀粉原料添加 1.2 X 17 ~2.0XlO7Uo
[0019]根据本发明优选的，所述步骤(3)中，灭酶活的温度为85~90°C。
[0020]根据本发明优选的，所述步骤⑷中，脱色步骤如下:调节步骤(3)制得的转苷糖液pH至5.0~5.6，加入絮凝剂，80~85°C静止保温35~40min，然后按质量百分比1.5~2%的比例加入活性炭,搅拌30~40min,即得。
[0021]根据本发明进一步优选的，所述的絮凝剂为聚氯化铝，添加量为10~20mg/L。
[0022]根据本发明优选的，所述步骤(4)中，过滤采用板框过滤，过滤压力0.35Mpa，水流量 5.5 ~6.5t/h。
[0023]根据本发明优选的，所述步骤(4)中，离交为采用连续离子交换系统处理料液，离交后料液透光率> 99%。处理后的料液清澈透明，无异味。
[0024]根据本发明优选的，所述步骤⑷中，色谱分离步骤为:
[0025]将离交后料液浓缩至体积为60~65%后，进入色谱分离系统，色谱运行压力
0.25~0.35MPa，温度65~70°C，水耗比1:1.2 ~ 1: 1.5，每小时进料1.4~1.7m3，收集聚合度> 3的糖，制得色谱分离后糖液；其它部分收集经浓缩后可作为普通糖浆进行出售。
[0026]根据本发明优选的，所述步骤⑷中，浓缩为采用八效板式蒸发浓缩系统浓缩至料液体积的50~60%。
[0027]经检测，制得的低聚异麦芽糖中潘糖、异麦芽三糖、四糖等聚合度> 3的糖的含量占总糖的质量百分比≤97wt%。
[0028]本发明采用的耐高温α -淀粉酶作用为使淀粉迅速液化而生成低分子，因此本领域技术人员可以根据实际需要选择相应的耐高温α-淀粉酶，如杰能科公司销售的耐高温α -淀粉酶。
[0029]本发明采用的α-葡萄糖苷转移酶作用为打断麦芽糖的α_1，4糖苷键，并将游离的一个葡萄糖残基以α -1, 6糖苷键的形式连接到另一个葡萄糖或麦芽糖分子上，生成异麦芽糖和潘糖等非发酵性糖，因此本领域技术人员可以根据实际需要选择相应的α -葡萄糖苷转移酶，如日本天野公司销售的α-葡萄糖苷转移酶。
[0030]有益效果
[0031]1、本发明采用二次喷射液化技术并加长液化时间最终使液化液DE值为30~40%，液化液中以麦芽四糖、麦芽五糖为主，还含有少量的葡萄糖；然后省略添加糖化酶的糖化步骤，直接加入α -葡萄糖苷转移酶与麦芽四糖、麦芽五糖和葡萄糖进行反应，不仅减少了糖化酶降解聚合度> 3的糖，使反应后的料液成分以潘糖、异麦芽三糖、四糖等聚合度^ 3的糖为主，而且由于省去糖化过程，反应时间缩短20-30h，大大提高了生产效率，综合节约成本达10% ；
[0032]2、本发明采用色谱分离系统，将浓缩后的料液中聚合度< 3葡萄糖、麦芽糖、异麦芽糖、麦芽三糖和聚合体> 3的糖分离，聚合度< 3的糖浓缩后可作为普通糖浆出售，聚合体> 3的糖经浓缩干燥后含量达到99%以上，大大提高了低聚异麦芽的功能性，可作为高端产品出售，大大提高了产品的附加值；
[0033]3、本发明生产的低聚异麦芽糖由于聚合体≥3的糖达到97%以上，根据低聚异麦芽糖聚合度越高渗透压越低的特性，大大降低了该产品的轻泄性，提高了机体的耐受量，扩大了本产品的应用范围。
【专利附图】
【附图说明】
[0034]图1是实施例2所制得低聚异麦芽糖的高效液相色谱图。
【具体实施方式】
:
[0035]下面结合实施例对本发明的技术方案做进一步阐述，但本发明所保护范围不限于此。
[0036]耐高温α -淀粉酶杰能科公司公司有售，酶活为酶活20000U/mL ；
[0037]α -葡萄糖苷转移酶日本天野公司有售，酶活为300000U/mL ；
[0038]连续离子交换系统厦门世达膜科技有限公司产starmem-12型号的连续离子交换系统；
[0039]色谱分离系统为厦门世达膜科技有限公司产StarS印-30025型号的色谱分离系统；
[0040]八效板式蒸发浓缩系统成都天立液压特种设备有限公司有售。
[0041]实施例1
[0042]一种低聚异麦芽糖的制备方法，包括如下步骤:
[0043](I)加水调淀粉浆浓度至10波美，调pH值至5.5，加入耐高温α -淀粉酶，耐高温α -淀粉酶的添加量为每吨淀粉原料添加0.6L，制得淀粉浆；
[0044](2)将步骤(1)制得的淀粉浆在层流罐中80°C保温40分钟，经温度为100°C的一次喷射液化和温度为121 °C的二次喷射液化，制得DE值为30%的液化液；
[0045](3)向步骤(2)制得的液化液中加入α _葡萄糖苷转移酶，α -葡萄糖苷转移酶的添加量为每吨淀粉原料添加1L，55°C反应20h，85°C灭酶活，制得转苷糖液；
[0046]经检测，转苷糖液中各种糖占总糖质量百分比为:葡萄糖10%、麦芽糖2%、异麦芽糖9%、麦芽三糖8%、潘糖20%、异麦芽三糖15%、四糖以上36% ；
[0047](4)调节步骤(3)制得的转苷糖液pH至5.0，加入聚氯化铝，添加量为10mg/L，85°C静止保温35min，然后按质量百分比1.5%的比例加入活性炭，搅拌30min，采用板框过滤，过滤压力0.35Mpa，水流量5.5t/h ;然后采用连续离子交换系统处理料液，离交后料液透光率> 99% ；
[0048]然后再经色谱分离，步骤如下:
[0049]将离交后料液浓缩至体积为60%后,进入色谱分离系统,色谱运行压力0.25MPa,温度65°C，水耗比1: 1.2，每小时进料1.7m3，收集聚合度> 3的糖，制得色谱分离后糖液；其它部分收集经浓缩后可作为普通糖浆进行出售。
[0050]然后经八效板式蒸发浓缩系统浓缩至料液体积的50%，经干燥制得低聚异麦芽糖。
[0051]经检测，低聚异麦芽糖中潘糖、异麦芽三糖、四糖等聚合度> 3的糖的含量占总糖的质量百分比为97.1%，收率为75.8%。
[0052]实施例2
[0053]一种低聚异麦芽糖的制备方法，包括如下步骤:
[0054](I)加水调淀粉浆浓度至15波美，调pH值至6.2，加入耐高温α -淀粉酶，耐高温α -淀粉酶的添加量为每吨淀粉原料添加1.0L,制得淀粉浆；
[0055](2)将步骤⑴制得的淀粉浆在层流罐中90°C保温25分钟，经温度为110°C的一次喷射液化和温度为140°C的二次喷射液化，制得DE值为40%的液化液；
[0056](3)向步骤⑵制得的液化液中加入α -葡萄糖苷转移酶，α -葡萄糖苷转移酶的添加量为每吨淀粉原料添加1.5L，65°C反应30h，90°C灭酶活，制得转苷糖液；
[0057]经检测，转苷糖液中各种糖占总糖质量百分比为:葡萄糖15%、麦芽糖5%、异麦芽糖10%、麦芽三糖5%、潘糖20%、异麦芽三糖10%、四糖以上35% ；
[0058](4)调节步骤(3)制得的转苷糖液pH至5.6，加入聚氯化铝，添加量为20mg/L，85°C静止保温40min，然后按质量百分比2 %的比例加入活性炭，搅拌40min，采用板框过滤，过滤压力0.35Mpa，水流量6.5t/h ;然后采用连续离子交换系统处理料液，离交后料液透光率> 99% ；
[0059]然后再经色谱分离，步骤如下:
[0060]将离交后料液浓缩至体积为65%后,进入色谱分离系统,色谱运行压力0.35MPa,温度70°C，水耗比1: 1.5，每小时进料1.7m3，收集聚合度> 3的糖，制得色谱分离后糖液；其它部分收集经浓缩后可作为普通糖浆进行出售。
[0061]然后经八效板式蒸发浓缩系统浓缩至料液体积的60%，经干燥制得低聚异麦芽糖。
[0062]经检测，低聚异麦芽糖中潘糖、异麦芽三糖、四糖等聚合度> 3的糖的含量占总糖的质量百分比为97.3%，收率为71.5%。
[0063]实施例3
[0064]一种低聚异麦芽糖的制备方法，包括如下步骤:
[0065](I)加水调淀粉浆浓度至13波美，调pH值至5.8，加入耐高温α -淀粉酶，耐高温α -淀粉酶的添加量为每吨淀粉原料添加0.8L，制得淀粉浆；
[0066](2)将步骤(1)制得的淀粉浆在层流罐中85°C保温35分钟，经温度为105°C的一次喷射液化和温度为130°C的二次喷射液化，制得DE值为35%的液化液；
[0067](3)向步骤⑵制得的液化液中加入α -葡萄糖苷转移酶，α -葡萄糖苷转移酶的添加量为每吨淀粉原料添加1.5L，58°C反应25h，87°C灭酶活，制得转苷糖液；
[0068]经检测，转苷糖液中各种糖占总糖质量百分比为:葡萄糖13%、麦芽糖4%、异麦芽糖8%、麦芽三糖8%、潘糖23%、异麦芽三糖13%、四糖以上31% ；
[0069](4)调节步骤(3)制得的转苷糖液pH至5.3，加入聚氯化铝，添加量为15mg/L，83°C静止保温37min，然后按质量百分比1.7%的比例加入活性炭，搅拌35min，采用板框过滤，过滤压力0.35Mpa，水流量7.0t/h ;然后采用连续离子交换系统处理料液，离交后料液透光率> 99% ；
[0070]然后再经色谱分离，步骤如下:
[0071]将离交后料液浓缩至体积为63%后，进入色谱分离系统，色谱运行压力0.30MPa,温度68°C，水耗比1: 1.3，每小时进料1.6m3，收集聚合度> 3的糖，制得色谱分离后糖液；其它部分收集经浓缩后可作为普通糖浆进行出售。
[0072]然后经八效板式蒸发浓缩系统浓缩至料液体积的55%，经干燥制得低聚异麦芽糖。
[0073]经检测，低聚异麦芽糖中潘糖、异麦芽三糖、四糖等聚合度> 3的糖的含量占总糖的质量百分比为97.5%，收率为73.7%。
[0074]对比例I
[0075]—种低聚异麦芽糖的制备方法，包括如下步骤:
[0076](I)加水调淀粉浆浓度至15波美，调pH值至6.2，加入耐高温α -淀粉酶，耐高温α -淀粉酶的添加量为每吨淀粉原料添加1.0L,制得淀粉浆；
[0077](2)将步骤(1)制得的淀粉浆经温度为110°C的一次喷射液化和温度为140°C的二次喷射液化，制得DE值为40%的液化液；
[0078](3)将步骤⑵制得的液化液冷却后，调节pH至5.0，然后加入复合糖化酶GenencorOPTIMAX VHP1.0L/吨，60°C保温糖化40小时后，85°C灭酶活，制得糖化液；
[0079](4)向步骤(2)制得的液化液中加入α _葡萄糖苷转移酶，α -葡萄糖苷转移酶的添加量为每吨淀粉原料添加1.5L，65°C反应30h，90°C灭酶活，制得转苷糖液；
[0080]经检测，转苷糖液中各种糖占总糖质量百分比为:葡萄糖35%、麦芽糖10%、异麦芽糖8%、麦芽三糖6%、潘糖10%、异麦芽三糖10%、四糖以上21% ；
[0081](5调节步骤(3)制得的转苷糖液pH至5.6，加入聚氯化铝，添加量为20mg/L，85°C静止保温40min，然后按质量百分比2 %的比例加入活性炭，搅拌40min，采用板框过滤，过滤压力0.35Mpa，水流量6.5t/h ;然后采用连续离子交换系统处理料液，离交后料液透光率≥ 99% ；
[0082]然后再经色谱分离，步骤如下:
[0083]将离交后料液浓缩至体积为65%后,进入色谱分离系统,色谱运行压力0.35MPa,温度70°C，水耗比1: 1.5，每小时进料1.7m3，收集聚合度> 3的糖，制得色谱分离后糖液；其它部分收集经浓缩后可作为普通糖浆进行出售。
[0084]然后经八效板式蒸发浓缩系统浓缩至料液体积的60%，经干燥制得低聚异麦芽糖。
[0085]经检测，低聚异麦芽糖中潘糖、异麦芽三糖、四糖等聚合度> 3的糖的含量占总糖的质量百分比为88.2%，收率为45.1 %。
[0086]对比例2
[0087]一种低聚异麦芽糖的制备方法，包括如下步骤:
[0088](I)加水调淀粉浆浓度至15波美，调pH值至6.2，加入耐高温α -淀粉酶，耐高温α -淀粉酶的添加量为每吨淀粉原料添加1.0L,制得淀粉浆；
[0089](2)将步骤(1)制得的淀粉浆在层流罐中保温5分钟后经温度为110°C的一次喷射液化，制得DE值为20%的液化液；
[0090](3)向步骤⑵制得的液化液中加入α -葡萄糖苷转移酶，α -葡萄糖苷转移酶的添加量为每吨淀粉原料添加1.5L，65°C反应30h，90°C灭酶活，制得转苷糖液；
[0091]经检测，转苷糖液中各种糖占总糖质量百分比为:葡萄糖10%、麦芽糖8%、异麦芽糖10%、麦芽三糖15%、潘糖15%、异麦芽三糖12%、四糖以上30% ；
[0092](4)调节步骤(3)制得的转苷糖液pH至5.6，加入聚氯化铝，添加量为20mg/L，85°C静止保温40min，然后按质量百分比2 %的比例加入活性炭，搅拌40min，采用板框过滤，过滤压力0.35Mpa，水流量6.5t/h ;然后采用连续离子交换系统处理料液，离交后料液透光率> 99% ；
[0093]然后再经色谱分离，步骤如下:
[0094]将离交后料液浓缩至体积为65%后,进入色谱分离系统,色谱运行压力0.35MPa,温度70°C，水耗比1: 1.5，每小时进料1.7m3，收集聚合度> 3的糖，制得色谱分离后糖液；其它部分收集经浓缩后可作为普通糖浆进行出售。
[0095]然后经八效板式蒸发浓缩系统浓缩至料液体积的60%，经干燥制得低聚异麦芽糖。
[0096]经检测，低聚异麦芽糖中潘糖、异麦芽三糖、四糖等聚合度> 3的糖的含量占总糖的质量百分比为88.3%，收率为49.5%。
【权利要求】
1.一种低聚异麦芽糖的制备方法，其特征在于，包括如下步骤: (1)向淀粉原料中加入水调浆浓度，调节pH后加入耐高温α-淀粉酶，制得淀粉浆； (2)将步骤(1)制得的淀粉浆在80~90°C保温25~40分钟，经二次喷射液化后，制得DE值30~40%的液化液； 所述一次喷射液化温度为100~110°C，二次喷射液化温度为121~140°C ； (3)向步骤(2)制得的液化液中加入α-葡萄糖苷转移酶，α-葡萄糖苷转移酶的加入量为每吨淀粉原料添加3.0 X 18~4.5 X 18U,在55~65°C的条件下反应20~30h，灭酶活，制得转苷糖液； (4)将步骤(3)制得的转苷糖液经脱色、过滤、离交、色谱分离、浓缩和干燥后，制得低聚异麦牙糖。
2.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中，加水调浆浓度为10~.15波美度，调节pH值至5.5~6.2。
3.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中，耐高温α-淀粉酶的加入量为每吨淀粉原料添加1.2 X 17~2.0X 107U。
4.如权利要求1所述的 制备方法，其特征在于，所述步骤(3)中，灭酶活的温度为85~.90。。。
5.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(4)中，脱色步骤如下:调节步骤(3)制得的转苷糖液pH至5.0~5.6，加入絮凝剂，80~85°C静止保温35~40min，然后按质量百分比1.5~2%的比例加入活性炭，搅拌30~40min，即得。
6.如权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述的絮凝剂为聚氯化铝，添加量为.10 ~20mg/L。
7.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(4)中，过滤采用板框过滤，过滤压力0.35Mpa,水流量5.5~6.5t/h。
8.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(4)中，离交为采用连续离子交换系统处理料液，离交后料液透光率> 99%。处理后的料液清澈透明，无异味。
9.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(4)中，色谱分离步骤为: 将离交后料液浓缩至体积为60~65%后，进入色谱分离系统，色谱运行压力0.25~.0.35MPa，温度65~70°C，水耗比1:1.2~1:1.5，每小时进料1.4~1.7m3，收集聚合度≤3的糖，制得色谱分离后糖液。
10.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(4)中，浓缩为采用八效板式蒸发浓缩系统浓缩至料液体积的50~60%。
【文档编号】C12P19/12GK104131051SQ201410391108
【公开日】2014年11月5日 申请日期:2014年8月8日 优先权日:2014年8月8日
【发明者】邵先豹, 窦光朋, 干昭波, 杨腾腾, 苏静 申请人:山东百龙创园生物科技有限公司