专利名称：菊苣菊糖、菊糖水解物和衍生物的制造工艺及改良的菊苣菊糖产物、水解物和衍生物的制作方法
发明的领域本发明涉及菊苣菊糖、菊糖的水解物和衍生物的制造工艺，某些菊苣根在这种工艺中的用途以及改良的菊苣菊糖产物、水解物和衍生物。
背景和先有技术菊糖是在许多植物中存在的一种碳水化合物，某些细菌可产生菊糖。
植物来源的菊糖由寡糖和多糖链的多分散成份构成，寡糖和多糖由通过β(2-1)果糖基-果糖键互相连接的果糖单位组成，大部分末端是一个葡萄糖单位。植物来源的菊糖通常由直链组成，但也含一些支链。
菊糖的主要植物来源是菊苣(Cichorium intybus)的根，大丽花和耶路撒冷蓟(Jerusalem artichoke)的块茎；在这些植物中，菊糖存在的浓度分别约15～18％，12％和14～18％(新鲜重量)。菊糖易从这些植物中提取、纯化和分馏除去杂质、单糖、双糖及不需要的寡糖，以提供各种等级的菊糖。
菊糖一般用通式GFn和Fm表示，G代表葡萄糖单位，F代表果糖单位，n是整数代表连接末端葡萄糖单位的果糖单位数，m是整数代表在碳水化合物链上相互连接的果糖单位数。
在一个分子中的糖类单位(果糖和葡萄糖)的数量，即以上公式中的值n+1，通常指聚合度，由(DP)表示。也采用(DP)表示平均聚合度。在完全水解后计算的DPn值如下 在天然菊糖中，Fm部分被认为是忽略不计的(在公式中％指％W/W)。此外，在此计算中不必考虑在分散的多糖中存在的葡萄糖(G)、果糖(F)和蔗糖(GF)。平均聚合度是菊糖的(DPn)，在这里可互换地简称为(DP)菊糖或(DP)[参阅DeLeenheer的“菊糖的生产和用途”；碳水化合物作为有机原料，第3卷，67-92页，1996年]。
植物来源的天然菊糖的多糖链通常具有的聚合度(DP)约为3～100，而DP大多取决于植物来源，植物的生长期，收获时间，贮存条件和用于天然菊糖提取和纯化的工艺条件。
天然菊糖指从新鲜植物或植物的部分中提取得到的不采用任何方法增加或减少(DP)的菊糖。而采取措施抑制植物的水解酶活性(例如简单地煮沸提取物)，以避免水解。
天然菊糖的(DP)基本上与植物或植物部分中存在的菊糖的(DP)一致。
通过常规生产技术，包括提取、纯化和分离从植物或植物某些部分中得到的菊糖，不需任何过程增加天然菊糖的(DP)可互称为标准(DP)级菊糖或标准级菊糖。由于生产工艺的结果，标准级菊糖的(DP)比相应的天然菊糖的(DP)通常约低1～1.5。
根据标准级菊苣菊糖的平均聚合度(DP)在点的(DP)之间产生一个区别，即在特定生长期或加工期从加工的菊苣根中得到的菊糖的(DP)；平均(DP)是从菊苣根中得到的菊糖的(DP)的平均值，化去接近生长期的预定的加工期。根的加工期是指接近生产期直到菊苣根加工成颗粒状为止，或到菊糖生产中的一个阶段，在此时得到的中间物可贮存不会分解。
加工期包括在生长期以后的收获期，在那时菊糖链没有进一步伸长(即没有进一步增加(DP))，但根仍留在土壤内时，照这样的收获，根的贮存期最好小规模，照这样加工成菊糖或达到菊糖生产中的一个阶段，如用喷雾干燥可得到不会降解的能贮藏的中间物。因此，这里根的加工期意指收获(包括收获期和收获)，可能的贮藏和加工；这里已加工的根意指收获(收获期和收获)，可能的贮藏，和将根加工成菊糖或中间物。
由于寻求商品标准化的结果，商业标准级菊糖的(DP)值一般与化去整个加工期的平均(DP)值一致，加工期通常约60～90天。
天然菊苣菊糖的聚合度(DP)范围约为3～70。从常规条件下生产和加工的菊苣根中得到的天然菊糖的点的(DP)范围约为10～14。
已知的标准级菊苣菊糖的平均(DP)即从常规条件下生长和加工的菊苣根中得到的菊糖，范围约为9～11，典型的约为10。
通式GFn和Fm的菊糖具有较低的聚合度，通常规定(DP)＜10，一般命名为低聚果糖。
菊糖可在市场上购得，例如比利时ORAFTI生产的菊苣来源的菊糖，商品名RAFTILINE(R)。典型的RAFTIILINE(R)产品有ST，ST-Gel和GR(即所有标准(DP)级菊糖，但物理形状不同，菊糖的平均(DP)约为10，且作为副产物按葡萄糖、果糖和蔗糖的重量计算约占最大总量的8％；LS(即具有菊糖的平均(DP)约为10的低糖标准(DP)级菊糖，按葡萄糖果糖和蔗糖的重量计算，其作为副产物的总含量小于1％。
HP和HP-Gel(即均为高性能级菊糖，但物理形状不同，均由分级的、具(DP)菊糖至少23(不是平均(DP)菊糖)的高(DP)级菊糖组成，基本上没有副产物葡萄糖、果糖和蔗糖)。
虽然在工业规模上获得菊糖仅从1990年起，但已发现主要用于食品工业，且日益用于非食品工业。
菊糖在水溶液中易分散，在冷水中的溶解性差，但微溶于热水，有良好的热稳定性。取决于副产物的存在和浓度，尤其是单糖、双糖和低聚糖；菊糖的味觉范围从微甜到几乎无味觉，例如，在食品中菊糖可改善结构和口感，在低脂肪制品中产生一种平滑的、含奶油的结构。菊糖还可改善乳化剂、分散剂、奶油冻、发泡状物和奶油的稳定性。此外，如EP-A-0607187所披露的那样，菊糖可与水形成一种稳定，像脂肪、似奶油的结构(在一定的浓度和温度范围内，在经受混合或剪切力时)。然后，菊糖本身，当不考虑单糖和双糖在多分散的多糖中作为副产物可能存在时具有低卡值，因为在摄取时，在人体和许多脊椎动物的小肠内不消化，但几乎定量进入大肠，在那里被细菌，尤其是被双歧杆菌发酵。鉴于其独特的特性，菊糖在各种食品中广泛用作一种低卡糖代用品、脂肪代用品和/或增稠剂。例如巧克力、糖果、焙烘食品、早餐谷类制品、乳制品(如甜点心、奶油、牛奶、干酪和酸奶)，涂抹食品、色拉调味料、水果制品、冷冻甜品、肉制品，如馅饼和饮料，正如EP-A-0599830，EP-A-0607187，EP-A-0607189和EP-A-0651614所披露的例子。菊糖还广泛用于各种饲料制品。
菊糖是一种天然的饮食纤维素，对人体和许多脊椎动物有合乎需要的健康效果，例如有益的益生作用，由于菊糖已广泛用于食品和饮料以改善消化系统的功能，包括促进双歧杆菌的生长、代谢和活动，减少不合乎需要的肠道细菌的活动。
菊糖对脂质代谢具有利的作用，且对乳房癌(EP-A-0692252)、人和非牛哺乳动物的结肠癌(EP97870069.8)的生成和发展有预防和治疗作用。
而且大量菊糖用作生产低聚果糖和果糖的原料，产品广泛用于食品工业，例如乳制品和饮料的生产。此外，菊糖用作生产各种化学衍生物的原料。
目前，普通承认的是，与实际应用和所用的量相比，菊糖作为一种原料仍有很大的潜力。
菊糖的技术强度、营养特性和效果及其适合作为一种原料生产低聚果糖、果糖和菊糖衍生物基本上与其平均聚合度(DP)成正比(DP)愈高愈好。
已披露了从植物来源生产菊糖的各种工艺包括提取、纯化和分级分离。
在美国专利4,285,735中，W.A.Mitchell等披露了由大丽花块茎生产结晶菊糖的工艺，首先是分离，将块茎磨成细粉，从水溶物中除去水不溶物；第二步得到水相煮沸几分钟，接着除去凝结物，澄清液浓缩到40～70％干物含量，用菊糖晶体引晶，于1℃～15℃冷却和储藏约12小时；最后一步从母液中分离生成的结晶菊糖，干燥。没有披露干燥结晶菊糖的产量和平均聚合度。
在WO94/12541中，Raffinerie Tirlemontoise S.A.公司披露的工艺是通过柱层析技术从标准级菊苣菊糖中基本上除去葡萄糖、果糖和蔗糖。此工艺包括用含水的、亚稳定的菊糖溶液(含20～40％干物质)通过阳离子交换树脂柱，接着最好于65～75℃用水洗脱，生产具有上述糖的总浓度1％以下重量的菊糖。此低糖标准级菊糖的(DP)约为10，与菊苣菊糖的(DP)基本一致。
因为提高平均聚合度有助于影响菊糖的许多特性，所以已开发了各种工艺从植物来源中制备菊糖，此植物来源菊糖的(DP)比相应的天然菊糖的(DP)稍高。
在国际专利申请WO96/01849中叙述了一种方法，是通过添加一种低级醇逐步降低菊糖在溶液中的溶解度，从水溶液中分级沉淀菊糖。较长的多糖链沉淀物可通过过滤或离心从混合液中选择几部分从较短的多糖中分离出来。得到了一种具有比源菊糖的(DP)较高(DP)的颇纯产品。但该工艺复杂、费力，且产量很低，使用该方法在技术上和经济上对工业生产都没有吸引力。
采用经典的分级结晶技术可制备具有比天然或源菊糖的(DP)较高的菊糖。这种方法已在Le Sillon Belge，1989年4月24日中叙述。根据此方法，采用上限温度(40℃和10℃之间)，逐步冷却一种温和的含水多分散菊糖溶液，必需在菊糖晶种下进行。因为具有较高聚合度的菊糖分子比具有较低聚合度的菊糖分子溶解度小，故前者会在后者之前沉淀，用过滤或离心法能将它们互相分开，且能从混合液中分离它们。但方法费力，在经济上无吸引力，难以适合工业规模生产。
E.Berghofer叙述了一种相似方法(菊糖和含蜜囊的菊糖，A.Fuches编，Elseviers科学出版公司，77页，1993年)。按照此方法，在添加菊糖晶体下，用缓慢冷却方法(3℃/小时，从95℃～4℃)，对多分散的菊苣菊糖的水溶液进行结晶。较长的菊糖链在较短的菊糖链之前沉淀，用过滤或离心法分离，前者可从后者中分开。但此方法与上述Le Sillon Belge披露的方法相比有缺点。
根据Sudzucker A.G在EP0627490中叙述的方法，多分散的天然菊糖用菊糖酶处理，分解具有低聚合度的菊糖部分，提高剩余的菊糖部分的(DP)。必须通过补充的纯化步骤除去形成的降解产物(主要是葡萄糖和果糖)，在技术和经济上都有障碍。
在WO 96/01849中，Tiense Suikerraffinaderij)叙述了一种在经济上更有吸引力的工艺，工业生产具有平均聚合度的菊糖几乎是源菊糖的(DP)的一倍，甚至更高。该工艺包括从多分散源菊糖的亚稳定的水溶液中直接结晶菊糖，产生形成结晶的菊糖颗粒的悬液。上述源菊糖是粗的菊苣菊糖，即从根中提取的菊糖，接着经净化处理(如加石灰、碳酸盐化和过滤)或标准级菊苣菊糖的(DP)约为10。用过滤或离心分离形成的菊糖颗粒。在干燥前，用冷的去离子水洗，从颗粒中除去大部分剩余的杂质、单糖和双糖及大部分剩余的低级低聚多糖(DP＜10)。这样，源菊苣菊糖(DP)范围约为3～70，(DP)约为10，得到的高性能菊苣菊糖的(DP)范围约为10～70，(DP)约为20～30，平均产量约为30～35％。通过喷雾干燥技术可将分离的结晶菊糖转为粉型。
考虑到菊糖的天然来源，理想的技术特征和它是一种有利于人和脊椎动物健康的饮食纤维素，所以在食品、饲料和制药工业及非食品工业上对菊糖，尤其对具有较高(DP)级的菊糖的需求日益增加。
在工业上面临的问题是，提供在技术和经济上有吸引力的方法和工艺，能工业生产菊糖，最好是改进产量和/或改进特征和特性，例如提高平均聚合度。
从菊苣菊糖中提取菊糖，继之以纯化，按常规包括净化、精制(即包括用离子交换剂、活性炭处理和过滤)，接着分级分离得到颗粒状菊糖，构成了最重要的工业生产菊糖的方法。这是由于菊苣根的利用率好，根的菊糖含量和大规模加工根的适合性。一般采用的生产技术是已知技术。
菊苣常规在西欧的北部地区栽培，在春季(通常在4月)播种，在秋季末(一般约从9月中到11月底)收获、贮藏和加工根生产菊糖。用常规技术生产的标准级菊苣菊糖的平均(DP)约为10。整个生产和加工周期约150～230天。已知在生长约150天后，生长期达到最高时，菊糖的聚合度(DP)和点的(DP)及菊苣根中的菊糖含量(即新鲜材料中菊糖％含量)增加了，而根的生物量和菊糖的产量(吨/公顷)要到生长季节末才能增加。生长季节末是根的生物量停止增加的时间(即生长约180～200天后)，通常相当于10月底。到了生长季节末，残留在土壤中及收获和储藏的根内菊糖的(DP)和点(DP)随时间而减少。约从11月开始减少率明显提高。此情况大大地限制了生长期(包括播种和生长)，对加工来说，包括收获(收获期和收获)、储藏和加工菊苣根，用技术和经济上具吸引力的方法生产菊糖和菊糖的水解物和衍生物。
虽然从菊苣根中生产菊糖是菊糖的最主要途径，但上述生产面临相当大的障碍和问题，包括1、有限的周期，包括周期延续及年周期的限制，在菊苣根播种、生长、收获、储藏和加工，用技术和经济上具吸引力的方法生产菊糖期间，根内菊糖的(DP)没有显著的减少；2、标准级菊苣菊糖的平均(DP)颇低(DP约为10)；3、在菊苣菊糖生产工艺中需包括分级分离步骤，例如为技术或营养原因，所需的菊糖(DP)要略高于(DP)约为10的已知的标准菊苣菊糖；4、当标准级(具平均(DP)约为10)的菊苣菊糖用作源菊糖时，已知的分级分离工艺生产具有较高(DP)的菊糖，但产量很低；5、加工菊苣根的工厂在经济上没有吸引力。这些工厂一般一年仅运转数月，大量加工菊苣根的周期非常有限。加工根生产菊糖或中间物一般仅化一天，而加工周期包括根的收获(收获期)、储藏和加工一般持续约60～90天。
发明的目的本发明目的是通过提供一种生产菊苣菊糖的新工艺来解决一个或几个上述的问题。尤其是，本发明目的是提供从部分或整个秋季生长期和/或加工期的菊苣根中生产菊苣菊糖、菊糖的部分水解物、完全水解物和衍生物的工艺。此外，本发明目的是与已知的标准级菊苣菊糖相比，提供一种生产具有提高平均(DP)的标准级菊苣菊糖的工艺，可能提供技术和经济方面的优点，提供改良的标准级菊苣菊糖，以及提供产量增加的高性能级菊苣菊糖的生产工艺。本发明还提供一种改进的工业生产菊苣菊糖的水解物和衍生物。发明的描述菊苣菊糖的生产是一种酶促工艺，包括菊苣基因组的所谓的SST基因和FFT基因。
对催化果糖转化反应的转化酶进行SST基因编码，此果糖来源于菊苣合成的蔗糖，形成一种低-(DP)低聚果糖(主要是GF2)，如以下公式(1)所示，这里G、F和GF分别代表葡萄糖、果糖和蔗糖单位，GFF代表低-(DP)低聚果糖GF2(1)GF+GF→GFF+G催化从一种低聚果糖，通常是GF2低聚果糖转化果糖为另一种(果糖)的转化酶进行FFT基因编码，结果提高了低聚果糖底物的一个单位(DP)，最后产生具有(DP)＞10的总式GFn的菊糖链，如以下公式(2a，2b和2c)所示，其中G，F，n和GFF的表示如上所定，GFFF、GFFFF，GFn-1和GFn代表低聚糖或多糖(菊糖)取决于n的值(2a) GFF+GFF→GFF+GF(2b) GFF+GFFF→GFFF+GF(2c) GFF+GFn-1→GFn+GF
另一方面，已知在菊苣根中菊糖链也可经受降解，接着是合成。
现已发现降解主要是被一种或几种具有外水解酶活性的酶催化(在下文指外水解酶)，由菊苣基因组的一种或几种FEH基因(在下文指FEH基因)编码。
通过重复反应发生的降解可用以下公式(3a)和(3b)表示，这里G、F、GFn和n的表示如上所定(3a)GFn→GFn-1+F(3b)GFn-1→GFn-2+F；等。
发明人现在发现菊苣植物中的FEH基因活性，外水解酶的产生和菊苣根中菊糖链的降解主要是被加工期和根的大部分生长期出现的低温条件所激发，尤其是从生长期起的第三个月开始。
上述低温条件不但是指菊苣根冻结的温度条件(即根内的植物细胞被破坏的条件)，而且是指根被霜冻的条件(即根内的细胞没有被破坏的条件，但由于FEH基因活性结果，按照根开始代谢菊糖分子的情况，引起一种代谢的改变)。尤其是上述低温条件相当于温度计中的温度，约在-1℃以下，相当于土壤表面约-3℃～-5℃的温度。
易发现的是，菊苣根中的FEH基因是否已被触发，因为菊苣根中果糖浓度明显地增加是FEH基因触发的特征(见以上公式(3a)和(3b))。
发明人发现在适合菊苣生长的地区具有合适气象温度条件下，菊苣根能生长和加工成菊糖或菊糖的水解物或衍生物，除了已知的、常规的生长期和加工期。他们还发现可以获得改进的菊苣菊糖产物，尤其是改进的标准级菊苣菊糖，以及从已生长的菊苣根中获得改进的菊糖的水解物和衍生物，且在合适的气象温度条件下的地区进行加工。
适合的地区是指已知的菊苣生长条件，如有关土壤和湿度的条件。
合适的气象温度条件是指低温条件的出现不触发菊苣根中的FEH基因。
基于以上发现，但不希望受到上述理论的束缚，本文现提供了解决上述有关菊苣菊糖、菊糖水解物和衍生物的措施。
在发明的第一实施例中，提供用常规技术从菊苣根中生产菊苣菊糖、菊糖水解物或衍生物的工艺，原料是在适合地区生长的菊苣根。
在合适的气象温度条件下生长和加工；至少从生长期的第三个月开始，直到菊苣根的加工结束，低温条件的出现不触发菊苣根内的FEH基因(即一点也不触发或没有触发到明显的程度)。菊苣根的生长期至少150天，至少160天最好，约180天更好。在北半球选择菊苣的播种期从12月1日～3月14日，5月15日～5月31日，6月1日(最好6月15日)～11月30日。如果从5月15日～5月31日或6月1日～6月14日播种菊苣，那么菊苣根的生长期至少180天，或者在南半球选择播种期从6月1日～9月14日，9月15日～9月30日，10月1日～11月14日，11月15日～11月30日，12月1日(最好12月15日)～5月31日。
在最佳实施例中，菊苣菊糖是标准级菊苣菊糖(DP至少约为10)，低糖标准级菊苣菊糖的DP至少约为10，或高性能级菊苣菊糖的DP至少约为20。
在进一步的实施例中，菊苣菊糖是改进的标准级菊苣菊糖(标准级菊苣菊糖的平均(DP)至少12，至少14更好)，改进的低糖标准级菊苣菊糖(低糖标准级菊苣菊糖的平均(DP)至少12，至少14更好)，或改进的高性能级菊苣菊糖的平均(DP)至少20，至少23更好，至少25最好)，平均(DP)至少化去60天加工期。为了制备平均(DP)的菊糖，要化去一定加工期，在周期联合期间，如掺合，获得了批量菊糖。
在进一步的最佳实施例中，产生菊糖的部分水解物工艺最好是一种低聚糖混合物，或菊糖的完全水解物是一种果糖混合物，尤其是一种果糖丰富的果糖糖浆。
发明人发现在适合地区，在合适的气象温度条件下，菊苣根可以生长和加工成菊糖，包括菊苣的生长期至少160天，最好约180天；根的加工期至少60天，最好约90天，在根内没有出现大量菊糖链降解，根在这些合适的气象温度条件下生长和加工，用常规的方法不用任何分级分离，可得到改良的标准级菊苣菊糖，平均(DP)至少化去60天加工期，最好90天，至少高20％，通常高30～50％，典型的约高40％，然而平均(DP)化去已知的标准级菊苣菊糖的相应的加工期。
在此实施例中，上述合适的气象温度条件意指至少在220天，最好至少在240天内，在根的加工结束之前，低温条件的出现不触发菊苣根内的FEH基因(即一点也不触发或没有触发到明显的程度)。
已知标准级菊苣菊糖意指用常规技术(无需一个工艺步骤来提高天然菊糖的(DP))从菊苣根中得到菊糖。菊苣根是在常规的气象温度条件下生长和加工的。
常规的气象温度条件意指在根加工结束之前的不到220天期间出现的低温条件对菊苣根内的FEH基因有明显的触发。
已知的标准级菊糖的平均(DP)约为10(至少超过60天的加工期)，在合适的气象条件下从生长和加工的菊苣根中得到的改良的标准级菊糖平均(DP)至少为12，一般为13～16，典型的至少为14。(至少超过60天的加工期)。
在本发明的一个进一步的实施例中，提供了通过常规技术从菊苣根中生产改良的标准级菊苣菊糖的工艺。原料是在适合地区生长的菊苣根，在合适的气象温度条件下生长和加工，至少在220天内，最好至少240天，在根的加工期结束之前，不出现触发菊苣根内的FEH基因的低温条件，根至少已生长了160天，至少从生长期的第三个月起直到根的加工结束，在此期间出现的低温条件不触发菊苣根内的FEH基因。得到的产物是具平均(DP)改良的标准级菊苣菊糖，至少化去接近生长期的60天加工期，平均(DP)至少12，一般是13～16，至少14最好。
在上述工艺的一个实施例中，总周期270天，最好是300天，在根加工期结束之前，在复盖全年的周期内更好，不出现触发菊苣根内的FEH基因的低温条件。
在生产改良的标准级菊苣菊糖的上述工艺的一个进一步的最佳实施例中，在北半球选择菊苣播种期从12月1日～3月14日，3月15日～5月14日，5月15日～5月31日，6月1日～11月30日；或者在南半球选择播种期从6月1日～9月14日，9月15日～11月14日，11月15日～11月30日，12月1日～5月31日。
在根据发明的工艺中，上述合适的气象温度条件最好是菊苣根的加工期结束之前温度百叶箱中的温度不跌至-1℃以下，一般与土壤表面温度约-3℃～-5℃相符合。最好温度百叶箱中的温度不跌至0℃以下，通常与土壤表面温度约-2℃～-4℃相符合。温度百叶箱中的温度不跌至+3℃以下更好。
发明人发现除菊苣生长合适的气象温度条件外，适合菊苣生长的地区在美国、欧洲、非洲、南美洲、澳洲和亚洲的某些地区。在美国的加州地区，智利的某些山谷和欧洲、土耳其、中国、印度、摩络哥、阿尔及利亚和南非的某些沿海地区发现具有适合的气象温度条件。
在根据本发明的合适的气象温度条件下，每公顷菊苣根的产量(约为25-100顿/公顷)，根内的碳水化合物的总含量和菊糖的含量分别约为14～20％和13～19％(新鲜根的重量)可与在常规气象温度条件下生长的菊苣根中所观察的产量相比。
与已知的标准级菊苣菊糖相比，根据发明的上述工艺不仅提供了新的、改良的标准级菊苣菊糖，其改良的特性是由于其较高的(DP)，还提供了改良的中间物或原料，如净化菊糖、精制菊糖或纯菊糖液或浓缩液。按照常规技术生产特级菊糖，如改良的低糖标准级菊苣菊糖和改良的高性能级菊苣菊糖、菊糖水解物和衍生物。
采用现有技术可进行以上工艺的各种工艺步骤生产标准级、改良的标准级、低糖标准级、改良的低糖标准级，高性能级、改良的高性能级菊苣菊糖，标准级和改良级菊苣菊糖的部分和完全水解物及衍生物。有些技术与由甜菜或甘蔗制糖的常用技术完全相符合。
在标准级菊苣菊糖和改良的标准级菊苣菊糖的生产工艺中，常规的生产技术包括以下步骤(1)从菊苣根中分离菊糖，提供粗菊糖的水溶液。
(2)将第1步中得到的粗菊糖纯化，产生纯化的菊糖水溶液，接着部分除去水浓缩此溶液，产生纯化的菊糖浓缩液；(3)从第2步中得到的纯化的菊糖水溶液或浓缩液中分离菊糖，分别产生标准级菊苣菊糖和改良的标准级菊苣菊糖(颗粒型)。
从菊苣根中分离菊糖的合适技术包括菊苣根的研磨、湿磨或碾碎，或最好用热水从新鲜切片或碎片的菊苣根中提取菊糖。
对第1步中得到的粗菊糖进行纯化的合适技术包括对第1步中得到的水溶液净化(如加石灰和碳酸盐化或其它絮凝技术，过滤)，接着精制(如用离子交换剂处理，用活性炭处理和过滤，或超滤)，溶液可借助加热和/或减压部分除水进行浓缩。
对第2步中得到的纯化的菊糖水溶液或浓缩液进行分离，得到标准级菊苣菊糖或改良的标准级菊苣菊糖(颗粒型)是采用喷雾干燥进行的(如WO94/19973中所述)。
本发明提供了生产改良的低糖标准级菊苣菊糖的生产工艺，该菊糖含低于1％重量的总单糖和蔗糖。在上述工艺第3步中得到的改良的标准级菊苣菊糖或上述工艺第2步中得到纯化的菊糖溶液或浓缩液作为一种原料，按照已知的生产技术进行以下步骤(4)除去单糖和蔗糖，产生低糖标准级菊糖溶液或浓缩液。
(5)从第4步中得到的溶液或浓缩液中分离低糖标准级菊糖，产生具有平均(DP)改良的低糖标准级菊苣菊糖，化去至少60天的加工期，平均(DP)至少12，典型是13～16，最好至少14。
可以进行单糖和蔗糖的除去，如PCT专利申请WO94/12541中所述，含水的源菊糖、亚稳定的溶液通过柱层析，分离得到改良的低糖标准级菊苣菊糖可通过喷雾干燥成颗粒形，如PCT专利申请WO94/19973中所述。
此外，发明人还发现从改良的标准级菊苣菊糖或其中间物开始，在上述工艺第2步中得到的净化的菊糖或纯化的菊糖溶液或浓缩液，具有(DP)至少为12。当已知的标准级菊糖或其中间物、净化或精制的菊糖溶液或浓缩液(具(DP)约10)用作原料时，与用上述常规技术得到的产量比较，通过常规分级分离技术得到的高性能级菊苣菊糖的产量明显提高了。
高性能级菊苣菊糖意指经一个或几个分级分离过程的菊糖提高了源菊糖的(DP)以便达到(DP)至少20。
从已知的标准级菊苣菊糖或相应的中间物、净化或精制的菊苣菊糖(具(DP)约为10)开始，通过常规技术得到的高性能级菊糖的产量一般约30～35％(以原料的干物质计算)，如PCT专利申请WO 96/01849中所述。当在按本发明的工艺中得到的改良的标准级菊糖或其中间物，净化或精制的菊糖(具(DP)至少12，最好至少14)用作原料时，通过上述常规技术得到的高性能级菊糖的产量为40％以上，具有(DP)至少20。
本发明为生产高性能级菊苣菊糖((DP)至少20)提供了一种改进的工艺，该菊糖没有低分子单糖、二聚糖、低聚果糖、色素、盐、蛋白质、有机酸和技术手段，如影响产品的溶解度。在按照本发明的上述工艺的第2步中得到的改良的标准级菊苣菊糖或其中间物、净化或精制的菊糖溶液或浓缩液用作原料，根据已知的生产技术需经以下步骤(6)分级分离；(7)从第6步得到的分级分离的产物中分离高性能级菊糖(颗粒形)。
产生的高性能级菊苣菊糖具(DP)至少20，产量为≥40％(以源菊糖为基础)。
在最佳实施例中获得高性能级菊糖，产量为45％，(DP)在20～35之间。最好至少23。
在上述工艺的另一个最佳实施例中，原料为改良的标准级菊苣菊糖或中间物，例如净化或精制的菊苣菊糖的平均(DP)至少14，得到的产物是改良的高性能级菊苣菊糖，产量在40％以上，最好至少45％，典型的在45％～50％之间(以原料为基础)，平均(DP)至少23，最好至少25，化去加工期至少60天。
上述生产高性能级或改良的高性能级菊苣菊糖的工艺可按现有的常规技术进行。最好进行分级分离，通过直接结晶含水、亚稳定的菊糖溶液，产生分级分离的菊糖的含水悬浮液。
通常采用过滤、离心或类似技术，从悬浮液中分离分级分离的菊糖(颗粒形)，接着用水洗和干燥分离的颗粒，如PCT专利申请WO 96/01849中所述。净化的菊糖用作原料有利于分级分离过程中的精制步骤。
分离的高性能级菊糖用水稀释，再经喷雾干燥可将得到的高性能级菊糖或改良的高性能级菊糖转变成由微粒体和/或聚集体或凝集体组成的粉末。如PCT专利申请WO 94/19973和WO 96/01849中所述的例子。
接照本发明得到的菊苣菊糖与菊糖颗粒的分离步骤或补充的步骤有关，并通过已知的技术，如EP 96870099.7中所述的共喷雾干燥与食品或饲料成份有关，例如蔗糖、高强度甜味剂、乳品、咖啡提取物、可可或茶叶。
本发明提供了一种改进的工艺生产多分散低聚果糖组分，采用已知技术，如菊糖的部分水解、酸水解或酶水解，接着纯化，如专利申请PCT/BE 97/00087所述，按本发明的工艺得到的改良的标准级菊苣菊糖具(DP)至少12，最好至少14，或其中间物、净化或精制的菊糖溶液或浓缩液用作原料，得到的多分散低聚糖组分的DP范围从2～10，含量至少90％(以干物质计算)，公式Fm和GFn的多糖链，G和F分别表示葡萄糖单位和果糖单位，n和m是整数。
本发明为菊苣菊糖的完全水解，如酸水解或酶水解，继以纯化生产果糖组份的现有技术提供了一种改进的方法，如专利申请EP 97870111.8所述。按本发明的工艺得到的改良的标准级菊苣菊糖具(DP)至少12，最好至少14，或其中间物、净化或精制的菊糖溶液或浓缩液用作原料，直接产生(即不需分级分离步骤)一种果糖组分，如果糖糖浆，至少含89％果糖(以干物质计算)。在得到的果糖组分中，F/G比率稍高于用常规技术从已知的标准级菊糖或从其中间物、净化或精制的菊糖溶液或浓缩液中得到的果糖组分。
本发明根据已知技术提供了生产改良的菊糖衍生物的工艺，如醚化、酯化、羧甲基化、具环氧乙烷的乙氧基化，阳离子化或交联。
在按本发明叙述的工艺中得到的改良级菊苣菊糖或其中间物、净化或精制的菊糖溶液或浓缩液，或高性能级菊糖用作原料。
根据另一实施例，本发明涉及改良的标准级菊苣菊糖，菊糖含量至少约为92％(以干物重量表示)，葡萄糖、果糖或蔗糖的最高总含量为8％(按重量计算)，具有平均(DP)(加工后)至少12，典型的13～16，最好至少14，化去用作原料的菊苣根的加工期，菊糖的生产过程至少60天，最好至少90天。
本发明涉及改良的低糖标准级菊苣菊糖，菊糖含量＞99(以干物重量表示)，葡萄糖、果糖和蔗糖总含量不到1％(按重量计算)，具有(DP)至少12，典型13～16，最好至少14。
在更进一步方面，本发明涉及改良的高性能级菊苣菊糖基本上没有低分子单糖、二聚糖和低聚果糖，色素、盐、蛋白质、有机酸和影响产物的溶解度，具平均(DP)至少20，更好至少23，最好至少25，化去菊苣根加工期至少60天。
上述改良级菊苣菊糖最好以喷雾干燥的颗粒或喷雾干燥的聚集和/或凝聚的颗粒形状存在，是按本发明的上述生产工艺获得的。
在更进一步方面，本发明涉及改良的多分散低聚糖组分，根据本发明可分别采用部分和完全水解改良的标准级或高性能级菊苣菊糖得到改良的果糖组分。
在另一实施例中，本发明涉及采用在适合地区生长的菊苣根作为生产菊苣菊糖，菊糖的部分水解物或完全水解物或菊糖衍生物的原料。根在合适的气象温度条件下生长和加工，至少从生长期的第三个月开始，直到加工期结束，低温条件的出现不触发菊苣根内的FEH基因，菊苣根的生长期至少150天，最好至少160天，更好至少180天。在北半球选择菊苣的播种期从12月1日～3月14日，5月15日～5月30日，6月1日(最好6月15日)～11月30日，如果从5月15日～5月31日或6月1日～6月14日播种菊苣，那么菊苣根的生长期至少180天，或者在南半球选择播种期从6月1日到9月14日，9月15日～9月30日，10月1日～11月14日，11月15日～11月30日，从12月1日(最好12月15日)～5月31日。
在进一步的实施例中，本发明涉及采用在适合地区生长的菊苣根作为原料，生产菊苣菊糖、菊糖部分水解物和完全水解物或衍生物的工艺。根在合适的气象温度条件下生长和加工，至少连续220天，最好至少连续240天，至少连续270天更好，至少连续300天甚至更好。最好复盖在全年期间，不出现触发菊苣根内的FEH基因的低温。根的生长期至少160天，最好至少180天，从生长期的第三个月开始直到根的加工期结束，不出现触发根内的FEH基因的低温条件。
典型级菊苣菊糖、菊糖的部分水解物和完全水解物的典型生产工艺如上所述。
在另一实施例中，本发明涉及采用改良的标准级菊苣菊糖、改良的低糖标准级菊苣糖和改良的高性能级菊苣菊糖。按照本发明生产食品、饲料、饮料、尤其是生产低卡、营养、功能性和益生的食品成分、饲料成分和饮料及生产非食品成分。
在进一步的实施例中，本发明涉及改良的标准级菊苣菊糖、改良的低糖标准级菊苣菊糖和改良的高性能级菊苣菊糖。按照本发明用于生产一种预防性和/或治疗性药物成分和用于预防性和/或治疗性方法治疗人和脊椎动物，尤其是促进钙摄取，增加矿物质骨密度，预防或治疗骨质疏松症、癌症，典型的是乳房癌和结肠癌。
在最后的实施例中，本发明涉及采用改良的标准级菊苣菊糖、改良的低糖标准级菊苣菊糖和改良的高性能级菊苣菊糖作为原料生产菊糖的化学衍生物，如通过醚化、酯化、羧甲基化、乙氧基化、阳离子作用和交联得到的衍生物。
按照本发明作为一种原料用于各种实施例，最好选择菊苣的变种，此变种在生长条件下有一点抽苔，最好的菊苣变种常规分为“抗抽苔性”，例如变种“Orchies”。
此外，在考虑土壤持点和根生长地区的气象条件的特点时，最好常规地选择菊苣变种。与菊苣生长的常规地区比较，湿度低和/或温度高的某些地区，菊苣根最好采用灌溉栽培。按照土壤种类和/或气象条件，最好选择灌溉类型，如沟槽型、洒水型或喷淋型灌溉。
根据本发明生产各种等级的菊糖、菊糖的水解物和衍生物、改良的产物的工艺及其用途，以及用菊苣根生产上述产物。这些根在合适的气象温度条件下生长和加工。目前在技术、营养和/或经济上均优于已知的工艺和产物。例如，本发明采用常规技术可直接生产改良的标准级菊苣菊糖及改良的高性能级菊苣糖，具平均(DP)化去预定的加工期，比相应的已知等级的菊苣菊糖(DP)明显高。获得改良的菊糖需要这种成本节省明显的结果，因为没有分级分离步骤，没有补充的分级分离步骤，这样节省了时间和生产成本。此外，往往可采用较小量的改良的菊糖产物与相应的已知菊糖产物比较，在某一组分中获得预定的技术效果，如稳定效果或增稠效果。这也产生产品节省和成本节省，且增加了成分含量的灵活性，如食品、饲料和饮料成分。与来源于已知的标准级菊糖的水解物相比，来源于改良的标准级菊糖及其中间物的水解物有较高的果糖和低聚果糖含量；源产物或水解物不需附加的精制，在有关营养方面、生产时间和成本的优点上有明显的结果。
根据本发明，与从已知的标准级菊苣菊糖中得到的相应衍生物比较，来源于改良的标准级菊苣菊糖的化学衍生物显示改进的物化特性和/或改进的官能度。
此外，根据本发明选择具有合适的气象温度条件的适合地区生长和加工菊苣根，有可能在持续期及一年的时间周期中扩大常规的生长期和加工期。在具有合适的气象温度条件的地区，菊苣不但能在春季开始，而且能在秋季播种或植苗(移植)。由于在合适的气象温度条件下不触发FEH基因，与常规周期50天左右相比，播种期可至少扩大到8个月。生产菊糖或水解物用的菊苣根的收获、储藏和加工不局限于秋季末，可分布于一年中的大部分时间。具合适的气象温度条件的周期愈长，适合菊苣根播种、生长、收获、储藏和加工的周期愈长。
在适当的选择地区，全年有可能播种、生长、收获、储藏和加工菊苣根生产菊糖、菊糖的水解物和衍生物。这种扩大菊苣根的生长期和加工期生产菊糖、菊糖的水解物或衍生物在技术和经济上产生了显著的优点。例如，一年的大部分时间，甚至全年都可供应菊苣根。因此，加工厂每年不再碰到菊苣根加工的短缺期。这有可能缩减加工厂和/或以经济上更有吸引力的方法更有效地开发这些加工厂。
本发明举例说明如下例1(对比)在常规气象温度条件下，从比利时生长的菊苣根中得到的标准级菊苣菊糖(秋季收获)4月16日在比利时奥普利瑟姆播种菊苣的Madonna变种的被膜种子。在非灌溉的条件下生长，总数150,000棵/公顷。
从9月16日∽12月10日二周进行人工收获，立刻加工根。
A、实验室规模从菊苣的搓碎物中提取菊糖。
制备搓碎物的方法将根切成薄片约2cm/1cm/0.5cm，置Warring(商品名)掺合机中掺合，直到完全均匀。
用煮沸的蒸馏水处理搓碎物(在500ml Duran(商品名)瓶内放300g水，60g搓碎物)进行提取。为了获得完全提取，将搓碎物和水混合液置密闭瓶内于75℃孵化60分钟，搅拌(135rpm)。必要时在孵化前将混合液的PH设定在5.5和7之间，以避免酸水解。最后离心10分钟(4,500rpm)使固体和上清液分开，产生粗(天然)的菊糖溶液。为保存起见，在溶液内添加0.01％叠氮化钠。
测定果糖、葡萄糖和蔗糖在用Fructozym酶(母麦NOVO NORDISK的商品名)完全水解前后，借助高效液相色谱(HPLC)测定上清液中的果糖、葡萄糖和蔗糖进行菊糖的平均聚合度(DP)的分析，并应用下列公式Fa-(Fb+GFB/2)Ga-(Gb+GFb/2)+1=(DP‾)]]>菊糖Fa和Fb分别为水解后和水解前的果糖Ca和Gb分别为水解后和水解前的葡萄糖GFb水解前蔗糖得到的菊糖(DP)值与天然菊糖的聚合度(DP)相符合(不考虑葡萄糖、果糖和蔗糖的存在)。
以水解前后用HPLC测定葡萄糖、果糖和蔗糖为基础，采用相同方法测定菊糖，用1.09除结果以补偿由水解引起的增重。由于提取、叠氮化钠的稳定作用、缓冲作用和酶水解作用等，也要考虑不同的稀释度。
用以下公式得到％菊糖(重量％菊糖) 结果列于表1。
表1新鲜根的结果收获日期生长+加工期(天) 新鲜根的菊糖含量 天然菊糖的(DP)(重量％)9月17 155 17.4 14.210月1日 169 17.0 1410月15 183 17.2 13.110月29日197 16.3 12.111月12 211 16.5 9.611月26 225 16.2 8.712月10日231 15.6 8.2B、在10月1日、10月29日和11月26日收获的300公斤根在中试规模进行加工。
用甜菜加工中采用的逆流扩散器提取切片的菊苣根(于15公斤/小时)(扩散温度70～75℃；抽干，停留时间1小时，(PH5.4～5.8)。
用类似甜菜加工的加石灰和碳酸盐化进行净化(温度65～75℃，接着于85℃过滤)。净化处理是用强阳离子交换剂和弱阳离子交换剂进行的(处理两次)，避免PH降至4.5以下，接着用1％活性炭处理和过滤。将产生的糖浆蒸发到浓度35白利糖度，用Buchi(商品名)实验室干燥器喷雾干燥到96％干物颗粒，并进行分析。结果列于表2。得到的标准级菊苣菊糖产量大于80％(以菊糖为基础)。
表2中试规模加工得到的标准级菊苣菊糖的结果收获日期 天*(DP) (DP)经加工损失的(DP)***天然菊糖 标准级菊糖**10月1日169 14 12.8 1.210月29日 197 12.1 11.7 1.411月26日 225 8.77.0 1.7*生长期+加工期的总天数**加工后(DP)***中试规模加工C、工业规模生产菊糖在比利时主要含有变种Madonna、Orchies和Cassel的菊苣根在4月期间播种(平均约4月16日)，从9月19日∽12月15日在比利时奥赖的一家工厂加工。在与上述相似的条件下，以中试规模进行加工(于72～76℃扩散，抽干135％，PH5.4～5.8)。在中试规模，用上述方法进行净化和精制。用活性炭处理后过滤，在蒸发前用滤器灭菌连续加工。产生的糖浆置工业喷雾干燥器(商品名NIRO干燥塔)喷雾干燥，产生96％干物含量的颗粒，并进行分析。结果列于表3。得到的标准级菊糖产量大于85％(以菊糖为基础)。
表3 工业规模加工得到的标准级菊苣菊糖的结果收获日期生产期+加工期(天)*(DP) (DP) 经加工损失的(DP)**天然菊糖 标准级菊糖10月1日 16913.9 12.7 1.210月15日18312.5 11.2 1.310月29日19711.9 10.6 1.311月12日2119.6 8.1 1.511月26日2258.9 7.3 1.612月10日2318.5 6.9 1.6*从4月16日起计算**工业规模加工得到的工业规模生产标准级菊苣菊糖的平均(DP)(平均DP)值化去指定的周期)列于表4。
表4标准级菊苣菊糖的平均(DP)周期 加工期天数平均(DP) 平均(DP)天然菊糖标准级菊糖10月1日～11月12日4312.010.710月1日～11月26日5711.410.010月1日～12月10日7110.99.5这是在比利时普遍实施的。为了能销售具有(DP)约10的标准级菊苣菊糖，在北半球的大部分地区在11月底前停止生产菊糖。这种没有达到(DP)要求的包括来自较迟的收获日期的产品。
例2根据本发明，在气象温度条件下，从美国加州生长的菊苣根中得到的菊苣菊糖(秋季收获)3月26日在灌溉条件下，在美国狄克森种植菊苣栽培品种Orchies的被膜种子。播种量为85,000根/公顷。约从8月21日到11月26日每月人工收获。立刻加工根。按照例1所述的方法进行天然菊糖的分析。结果列于表5。
表5新鲜根的结果收获日期生长期+加工期(天) 新鲜根的菊糖含量(重量％)(DP)天然菊糖8月21日 14915.816.69月24日 18317.118.010月29日21816.517.911月26日24615.717.5
例3根据本发明在气象温度条件下，从美国加州生长的菊苣根中得到的菊苣菊糖(秋季收获)4月4日在灌溉条件下，在美国阿图瓦种植菊苣栽培品种Cassel的被膜种子。约从8月21日-11月26日每月人工收获，立刻加工根。按照例1所述方法进行天然菊糖的分析。结果列于表6。
表6新鲜根的结果收获日期 生长期+加工期(天) 新鲜根的菊糖含量(重量％)(DP)天然菊糖8月21日 140 15.315.09月19日 169 16.717.410月24日204 17.018.211月26日237 17.115.4例4根据本发明在气象温度条件下，从美国加州生长的菊苣根中得到的菊苣菊糖(春季收获)a.10月3日和10月30日在灌溉条件下，在美国加州戴维斯种植菊苣栽培品种Orchies的被膜种子。在第二年的5月和6月开始进行人工收获，按照例1所述方法立刻分析根。结果列于表7。
表7 栽培品种Orchies的结果(在美国戴维斯春季收获)种植日期 收获日期 生长期+加工期(天) 新鲜根的菊糖含量(DP)(重量％) 天然菊糖10月3日5月8日217 13.7 16.06月2日242 14.5 16.010月30日 6月3日216 13.5 14.6b、10月2日和10月31日在灌溉条件下，在加州科灵加种植菊苣栽培品种Orchies和Madonna的被膜种子。在第二年的6月底开始进行人工收获，按照例1所述方法立刻分析根。结果列于表8。
表8 栽培品种Orchies和Madonna的结果(在美国科灵加春季收获)种植日期 收获日期 生长期+加工期(天) 新鲜根的菊糖含量(DP)(重量％)天然菊糖Orchies10月2日6月9日 25013.717.16月29日27016.919.610月31日 6月9日 22114.9196月29日24117.017.5Madonna10月2日6月9日 25014.218.16月29日27014.720.610月31日 6月9日 22113.016.86月29日24113.818.8例5 根据本发明在气象条件下，从美国加州阿图瓦生长的菊苣根中生产净化的菊糖(秋季收获)按照例1将来自例3的15公斤菊苣根(栽培物Cassel；11月26日收获，具菊糖含量17.1％和天然菊糖(DP)15.4)加工成粗(天然)菊糖糖浆用3批5公斤根进行提取，将根切成小片(厚0.3-0.8cm、宽0.3-0.8cm、长2-6cm)。提取切片用7公斤沸水处理，混合液于PH 5.4～5.8，75℃维持90分钟。
从提取物中分离切片，合并从3批中得到的混浊液体作进一步处理。
在得到的总共18.1kg的提取糖汁中约有2,200克粗菊糖。此糖汁可添加0.01％叠氮化钠贮存直到进一步加工。经净化步骤连续加工，包括-糖汁加热到85℃，15分钟，有利于菊糖的再增溶；-糖汁冷却到65℃和预加石灰；-首先于70～75℃加石灰-碳酸盐化，于80-85℃过滤，接着于70～75℃第二次加石灰-碳酸盐化，于80-85℃过滤。在进一步加工之前，将得到的溶液经蒸发从约15白利糖度浓缩到约32白利糖度。在总共7.4公斤净化的糖汁中得到的32白利糖度显示85％纯度。
如果不立刻加工，糖汁可冷冻保存直到进一步加工。
例6根据本发明在气象条件下，从美国加州阿图瓦生长的菊苣根中生产标准级菊糖(秋季收获)在例5中得到的3公斤净化的糖汁(32白利糖度)于95℃加热20分钟，冷却到35℃，置1立升强阳离子交换剂、1立升弱阴离子交换剂、0.5立升强阳离子交换剂和0.5立升弱阴离子交换剂。溶液用1％粉状活性炭于60℃处理、过滤、蒸发到35白利糖度，用Buchi(商品名)实验室喷雾干燥器喷雾干燥，产生的颗粒含量为95℃干物质。
获得的产物是改良的标准级菊苣菊糖(纯度＞99.7％菊糖，(DP)14.2，由于加工(DP)损失1.2)。
用HPLC进行产品分析结果列于表9。
表9 改良的标准级菊苣菊糖的成分(％总干物质的结果)改良的标准级菊糖％ 标准级菊糖*果糖 1.1 3.4葡萄糖0.5 1.2蔗糖 4.7 10.2菊糖 93.385共计 99.699.8*将相同方法应用于例1的粗菊糖溶液得到的比较数据(10月29日收获)。
将这些结果推广到例3，在一个加工期间(包括收获和加工)从9月19日～11月26日产生改良的标准级菊糖，具平均(DP)16.5，化去加工期69天。
例7根据本发明在气象条件下，从美国加州阿图瓦生长的菊苣根中生产高性能级菊糖(秋季收获)采用专利申请WO 96/01849所述的方法(附参考文献)，包括对金属稳定、含水、多分散的菊糖溶液来源的菊糖直接结晶。
在例5中得到的1公斤净化的糖汁(32白利糖度，含270克净化的菊糖)倒入Duran(商品名)瓶内，在压力蒸锅中加热15分钟使菊糖完全溶解。此溶液冷却至20℃(在5分钟内)，接着直接添加菊糖晶种悬浮液，比率为1/500重量％(晶种干物/菊糖干物)，放置20小时以结晶，然后置真空滤器过滤，滤饼用330克蒸馏水洗，产生滤饼(42％干物)。干燥后得到127克高性能(HP)级菊苣菊糖(纯度＞99.5％，(DP)29)。这与产量47％(以菊糖为基础)相符合。
当相同步骤(净化和直接结晶)应用于来自具(DP)12.1天然菊糖的粗菊糖溶液(例1；10月29日收获)时，产生的高性能级菊糖具(DP)25，产量仅29％(以菊糖为基础)。
例8根据本发明在气象温度条件下，从美国加州阿图瓦生长的菊苣根中生产果糖-低聚糖(秋季收获)在例5中得到的1公斤净化的糖汁(32白利糖度)于95℃加热20分钟，冷却到60℃，用HCl调节PH值至5.4。
根据发明申请PCT/BE 97/00087叙述的工艺，附参考文献，添加160单位的内菊糖酶制备物(根据B.Norman等《Denpun化学》36卷，103-111页，1989年叙述的无花果曲霉的菊糖酶的分级分离得到的)。
糖汁于60℃孵化24小时，煮沸2分钟使酶失活，冷却到15℃，如例1所述的方法进一步精制，产生改良的果糖-低聚糖(低聚果糖)组分。与来源于具(DP)12.1天然菊糖的根的粗菊糖糖汁(例1)中得到的组分相比，对得到的组分进行气相色谱分析，结果列于表10。
表10 改良的果糖-低聚糖组分(结果以％总干物计，(以白利糖度测定))改良的低聚果糖组分 标准的低聚果糖组分*果糖 4.0 4.4葡萄糖0.5 1.0蔗糖 4.2 9.4其它DP2 3.3 2.8GF2＝DP3 2.8 6.3F3＝DP3 27.521.8GF3＝DP4 7.5 11.4F4＝DP4 20.113.4GF4＝DP5 10.012.4F5＝DP5 6.5 3.8GF5＝DP6 7.8 9.4F6＝DP6 3.8 1.9GF6＝DP7 1.1 1.3F7＝DP7 0.4 0GF7＝DP8 0.3 0.3GF8＝DP9 0.1 0.1GF9＝DP10 0.1 0.0共计 99.999.7％低聚果糖91.284.9*将相同方法应用于例1的粗菊糖溶液得到的比较数据(10月29日收获)例9根据本发明在气象温度条件下，从美国加州阿图瓦生长的菊苣根中生产果糖(秋季收获)在例5中得到的1公斤净化的糖汁(32白利糖度)于95℃加热20分钟，冷却到60℃，用HCl调节PH值至4.5。添加755单位Fructozym酶(丹麦NOVONORDISK的商品名)。混合液于60℃孵化24小时，煮沸2分钟使酶失活，冷却15℃，按例1所述进一步精制，产生改良的果糖组分。与来源于具(DP)12.1的天然菊糖的根的粗菊糖糖汁(例1)中得到的组分相比，对得到的组分进行气相色谱分析，结果列于表11。
表11 改良的果糖的组分(结果以％总干物计(以白利糖度测定))改良的果糖组分 标准果糖组分*果糖 90.0 86.5葡萄糖 8.2 11.3蔗糖 0.3 0.4双果糖二酐 1.3 1.6DP3 00共计 99.8 99.8*比较数据
权利要求
1.采用常规生产技术，从菊苣根中生产菊苣菊糖的工艺，工艺原料是菊苣根，在适合的地区生长，在合适的气象温度条件下生长和加工，周期至少从生长期的第三个月开始到菊苣根的加工期结束，低温条件的出现不触发菊苣根内的FEH基因，上述菊苣根生长期至少150天，上述菊苣在北半球选择的播种期从12月1日～3月14日，5月15日～5月31日，6月1日～6月14日，6月15日～11月30日，如果从5月15日～5月31日，6月1日～6月14日播种上述菊苣，那么菊苣根的生长期至少180天，或者在南半球选择的播种期从6月1日～9月14日，9月15日～9月30日，10月1日～11月14日，11月15日～11月30日，12月1日～5月31日。
2.根据权利要求1所述的工艺，菊苣的生长期至少180天。
3.根据权利要求1或2所述的工艺，菊苣菊糖是标准级或低糖标准级菊苣菊糖具(DP)至少10，改良的标准级或改良的低糖标准级菊苣菊糖具平均(DP)至少12，高性能级菊苣糖具(DP)至少20，或者改良的高性能级菊苣菊糖具平均(DP)至少20，平均(DP)化去加工期至少60天。
4.通过常规生产技术，从菊苣根中生产改良的标准级菊苣菊糖，工艺原料是在适合地区生长的菊苣根，这些根在合适的气象温度条件下生长和加工，周期至少连续220天，在根的加工结束之前，不出现触发菊苣根内的FEH基因的低温条件，上述根的生长期至少160天，至少从生长期的第三个月开始到根的加工结束期间，低温条件的出现不触发菊苣根内的FEH基因，得到的产物是改良的标准级菊苣菊糖，具平均(DP)至少12，化去加工期至少60天。
5.根据权利要求4所述的工艺，气象温度条件是指在总周期至少连续240天内不出现触发菊苣根内的FEH基因的低温条件，菊苣的生长期至少180天，得到的产物是改良的标准级菊苣菊糖，具平均(DP)至少12，化去加工期至少60天。
6.根据权利要求4或5所述的工艺，在北半球选择菊苣的播种期从12月1日～3月14日，3月15日～5月14日，5月15日～5月31日，6月1日～11月30日，或在南半球选择的播种期从6月1日～9月14日，9月15日～11月14日，11月15日～11月30日，12月1日～5月31日。
7.根据权利要求1～6中的任何一项所述的工艺，上述合适的气象温度条件是指在菊苣根加工结束之前的有关周期，温度百叶箱内的温度不跌到-1℃以下。
8.根据权利要求1～7中的任何一项所述的工艺，适合菊苣生长地区除已知的菊苣生长条件外，上述合适的气象温度条件包括从美国加州地区、智利的某山谷、欧洲、土耳奇、澳大利亚、摩洛哥、阿尔及利亚、南非、中国和印度等沿海地区中选择的一个地区。
9.根据权利要求1～8中的任何一项所述的工艺生产标准级菊苣菊糖或改良的标准级菊苣菊糖，常规的生产技术包括以下步骤(1)从菊苣根中分离菊糖产生粗菊糖的水溶液；(2)纯化第1步中得到的粗菊糖产生纯化的菊糖的水溶液，接着通过部分除去水浓缩此溶液，产生一种纯化的菊糖浓缩物；(3)对来自水溶液的颗粒形菊糖或第2步中得到的纯化的菊糖浓缩液进行分离，分别产生标准级菊苣菊糖或改良的标准级菊苣菊糖。
10.根据权利要求9所述的工艺，生产技术包括第1步用热水从菊苣根的新鲜切片或碎片中提取菊糖，产生粗菊糖的水溶液；第2步通过净化对第1步中得到的粗菊糖的水溶液进行纯化，接着精制；第3步用喷雾干燥分别分离标准级菊苣菊糖或改良的标准级菊苣菊糖(颗粒形)。
11.用常规技术从菊苣根中生产低糖标准级菊苣菊糖或改良的低糖标准级菊苣菊糖的工艺，单糖和蔗糖的总含量不到1重量％，原料是在权利要求1-8中任何一项所述的条件下生长和加工的菊苣根。
12.生产低糖标准级菊苣菊糖或改良的低糖标准级菊苣菊糖的工艺含单糖和蔗糖的总重量不到1％，用权利要求1～10中任何一项所述的工艺得到的标准级菊苣菊糖或改良的标准级菊苣菊糖或相应的中间物纯化的菊糖作原料，按照已知的技术进行的附加步骤如下(4)除去单糖和蔗糖生产低糖菊糖溶液或浓缩液；(5)从第4步得到的溶液或浓缩液中分离低糖菊糖(颗粒形)，得到的产物分别是具平均(DP)至少10的低糖标准级菊苣菊糖或具平均(DP)至少12的改良的低糖标准级菊苣菊糖，平均(DP)化去加工期至少60天。
13.采用常规技术从菊苣根中生产高性能级菊苣菊糖，具平均(DP)至少20或改良的高性能级菊苣菊糖，具平均(DP)至少20，化去菊苣根的加工期至少60天，菊糖基本上没有低分子单糖、二聚糖和低聚果糖，且基本上设有色素、盐、蛋白质、有机酸和技术手段，原料是在权利要求1-2，4-8的任何一项中所述的条件下生长和加工的菊苣根。
14.生产高性能级菊苣菊糖(具(DP)至少20)，或改良的高性能级菊苣菊糖(具平均(DP)至少20)的工艺，化去菊苣根加工期至少60天，这些菊糖基本上没有低分子单糖、二聚糖和低聚果糖，基本上没有色素、盐、蛋白质、有机酸和技术手段。标准级菊苣菊糖具平均(DP)至少12，改良的标准级菊苣菊糖(具平均(DP)至少12)，化去菊苣根的加工期至少60天，或者用权利要求10-10中的任何一项所述的工艺得到的中间物、净化或精制的菊糖用作原料，按已知技术进行以下步骤(6)分级分离；(7)从第6步得到的分级分离的产物中，分离颗粒形高性能级菊糖，提供高性能级菊苣菊糖、改良的高性能级菊苣菊糖的产量至少40％(以源菊糖为基础)。
15.根据权利要求14所述的工艺，分级分离是通过对原料的含水、金属稳定的溶液直接结晶进行的，经过滤或离心(包括用水洗)进行分级分离得到颗粒形菊糖。
16.根据权利要求13-15中的任何一项所述的工艺，源菊糖具(DP)，平均(DP)至少14，得到的高性能级菊苣菊糖，改良的高性能菊苣菊糖的产量至少45％(以原料为基础)，具(DP)、平均(DP)至少20，平均(DP)化去源菊苣根的加工期至少60天。
17.采用常规技术从菊苣根中生产菊苣菊糖的部分水解物的工艺，原料是在权利要求1-2和4-8中的任何一项所述的条件下生长和加工的菊苣根，得到的产物是多分散的低聚果糖组份。
18.采用常规技术生产菊苣菊糖的部分水解物的工艺，用权利要求1-10所述的工艺得到的标准级或改良级菊苣菊糖或相应的中间物、净化或精制的菊糖作原料，得到的产物是多分散的低聚果糖组分(至少含90％重量干物)和低聚果糖具(DP)2-10。
19.采用常规技术从菊苣根中生产菊苣菊糖的完全水解物的工艺，原料是在权利要求1-2和4-8中的任何一项所述的条件下生长和加工的菊苣根，得到的产物是一种果糖组分。
20.采用已知技术生产菊糖的完全水解物的工艺，由权利要求1-10中的任何一项所述的工艺得到的标准级或改良的标准级菊糖或相应的中间物、净化或精制的菊糖用作原料，得到的产物是一种果糖组分(至少含89％重量果糖，以干物计算)。
21.采用常规技术从菊苣菊糖或中间物中生产一种菊苣菊糖衍生物的工艺，菊糖的原料是在权利要求1-2和4-8中的任何一项所述的条件下生长和加工的菊苣根。
22.具菊糖含量的改良的标准级菊苣菊糖(以干重表示)按重量计算至少92％，葡萄糖、果糖和蔗糖的最大总含量为8％(以重量计算)，其特征在于菊糖具平均(DP)至少12，化去源菊苣根的加工期至少60天，按照权利要求1-10中的任何一项所述的工艺是可以得到的。
23.具菊糖含量＞99％(按重量计算)的改良的低糖标准级菊苣菊糖(以干重表示)，葡萄糖、果糖和蔗糖的最大总含量＜1％(以重量计算)，其特征在于菊糖具平均(DP)至少12，化去源菊苣菊根的加工期至少60天，按照权利要求1-3和11-12中的任何一项所述的工艺是可以得到的。
24.改良的高性能级菊苣菊糖基本上没有低分子单糖、二聚糖和低聚果糖，且基本上没有色素、盐、蛋白质、有机酸和技术手段，具平均(DP)至少20，化去源菊苣根的加工期至少60天，按照权利要种1-3和13-16中的任何一项所述的工艺是可以得到的。
25.改良的多分散低聚果糖组分至少含90％干重(以重量计算)，低聚果糖具(DP)2-10，按照权利要求17或18的工艺是可以得到的。
26.改良的果糖组分至少含89％果糖(以重量计算)，具果糖/葡萄糖比率至少90/10，按照权利要求19或20的工艺是可以得到的。
27.采用菊苣根作为原料，生产菊苣菊糖、菊糖的部分或完全水解物，或菊糖衍生物的工艺，其特征在于在权利要求1-2中的任何一项所述的合适的气象温度条件下，在适合地区生长和加工的根，上述根的加工期至少60天接近生长期，及在权利要求4-8中的任何一项所述的条件下。
28.采用如权利要求22-26中的任何一项所述的改良的标准级菊苣菊糖，改良的低糖标准级菊苣菊糖，改良的高性能级菊苣菊糖，改良的多分散低聚果糖组分或改良的果糖组分作为一种成分用于生产食品、饲料、饮料、一种预防性或治疗性组份，或一种非食品组分。
全文摘要
本发明提供一种改良的工艺采用常规生产技术从在适合地区生长的菊苣根中生产菊苣菊糖、菊糖的水解物和衍生物。这些菊苣根是在合适气象温度条件下生长和加工的。选择合适的条件能提供菊苣根的生长期和/或加工期可部分或全部扩大超出常规周期。本发明还涉及改良级菊苣菊糖、菊苣菊糖的水解物,例如一种多分散的低聚果糖组分和一种果糖组分、及利用这些产物生产食品、饲料、饮料、预防性和治疗性组分、化学衍生物和非食品组分。根据本发明改良的标准级菊苣菊糖具有聚合度(DP)比常规的标准级菊苣菊糖(DP)≥20%。
文档编号C08B37/00GK1288472SQ99802251
公开日2001年3月21日 申请日期1999年1月13日 优先权日1998年1月21日
发明者乔治·斯米茨, 林恩·德利恩赫尔 申请人:蒂西苏克拉菲纳德里有限公司