专利名称：高纯度水苏糖的制备方法
技术领域：
本发明涉及一种水苏糖的制备方法，特别是涉及一种高纯度水苏糖的制备方法。
背景技术：
水苏糖是唇形科水苏属植物中天然存在的能显著促进人体肠道有益菌群增殖的功能性 低聚糖，被誉为"天然超强双歧因子"。水苏糖结构明确，分子式C2孔A,，分子量666.59， 它由果糖、葡萄糖、半乳糖、半乳糖聚合组成，简单的结构表示为果糖-葡萄糖-半乳糖-半乳糖。
水苏糖产品是近10年开发出来的新产品，它是一种以水苏糖为主要成分的糖类混合 物。从草石蚕等原料提板水苏糖产品的技术已经成熟，目前市场上可以提供的产品水苏糖 含量(占总糖)在70%左右。
所査文献"水苏糖制备关键技术的研究"中提及的水苏糖制备工艺为物理方法，最终 所得水苏糖含量最高达到73. 10%，单双糖含量达15%,其提取方法及得到的产品纯度和最 终得率与微生物法从天然植物中提纯水苏糖均不同。文献"地黄中寡糖的提取分离工艺研 究"所釆用的原料、提取方法、得到的产品纯度及最终得率与微生物法从天然植物中提纯 水苏糖均不同。文献"发酵法精制大豆低聚糖的研究"及"乳酸菌发酵法生产高活性大豆 低聚糖的研究"中所用菌种、原料与微生物法从天然植物中提纯水苏糖不同，最终所得水 苏糖纯度及得率也不同。
所查专利"以水苏糖为主的棉籽糖族低聚糖及其生产方法(申请号200510071045. 9)"， 主要内容是对地黄、草石蚕、地笋等植物的水提液用壳聚糖和活性炭配合澄清脱色，1-4 组因阳离子交换树脂配合进行脱盐，最终得到水苏糖含量为62-71%。专利"一种利用地瘤 块根制取双岐因子低聚糖的方法(申请号01109692. 6)"涉及利用地瘤为原料经过水提后， 再经去渣、除杂、脱色、过滤、精制、浓縮和喷雾干燥等工艺过程制得糖粉，其中水苏糖 含量在75%左右。专利"纳滤膜法提纯大豆低聚糖的方法(申请号01101966. 2)"提及将分 离大豆乳清蛋白后的大豆乳清水用纳滤膜进行处理，脱去其中的盐类，提高大豆低聚糖中 水苏糖和棉籽糖的含量。以上几种水苏糖提取工艺均采用了物理方法，所得水苏糖纯度及 功能性成分保留率与利用微生物发酵法从天然植物中提纯水苏糖均不同。
以水作为溶剂从植物中提取水苏糖，植物中各种可溶性的组分均被溶入水中，包括各 种糖类(单糖、双糖、三糖、四糖等)以及可溶性蛋白质、各种有机酸、无机盐等。现有 的提取方法是通过沉淀、脱色、离子交换、膜过滤等，可以把蛋白质、有机酸、无机盐含 量降到最低的水平，但是各种可溶性的糖类基本被保留了下来。例如用草石蚕为原料，以 前的产品水苏糖的含量在70%左右(占总糖)。
经资料査询，以草石蚕等为原料，通过微生物发酵，去除提取液中的单、双糖组分，保留功能性多糖水苏糖并使最终产品水苏糖的含量达到85%以上的相关的加工工艺技术既
未见有相关专利问世也未见市场上有这类产品销售。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种高纯度水苏糖的制备方法。 本发明的技术方案概述如下
一种高纯度水苏糖的制备方法，其特征是由如下步骤组成-
(1) 搾汁按质量比为l: 3-6的比例，将干燥草石蚕或银白条加水于6(rC-9(TC浸提0.5 小时-l. 5小时，榨汁，取残渣，加1-3倍于残渣质量的水6(TC-90。C浸提0. 5小时-l. 5小 时复搾，混合两次搾汁；
(2) 发酵按质量比为1000: (2-6): (2-4): (0.4-1): (0.3-1.5)的比例，将搾汁、酵
母膏、酪蛋白胨、K2HP04、碳酸钙混合，杀菌，冷却至常温后按1L: 10-30ml: l_4g的比例， 向混合液中加入孢子浓度为2*108个/1111的曲霉菌悬液和乳酸菌，20-3(TC恒温静置培养40 小时-50小时，再35-42'C恒温静置培养15小时_25小时，终止发酵，得发酵液，其水苏 糖占总糖的质量含量由发酵前的50-75%升至80-90%;
(3) 除杂将所述发酵液升温至100-12rC，加热15-30分钟，除去沉淀物，过滤，按5-12g : 1L的比例将澄清剂氢氧化钙加入到滤液中，取上清液；
(4) 脱色按1L : 4-10g的比例，在上清液中加入活性炭，加热至60-90。C，脱色30-60 分钟，过滤除去活性炭；
(5) 脱盐将脱色后的液体依次经过阳离子交换树脂、阴离子交换树脂，得到精制糖液；
(6) 浓縮和干燥将所述精制糖液用微孔滤膜过滤，在45-75。C真空浓縮，干燥，得到一 种高纯度水苏糖。
所述步骤(1)优选的是按质量比为l: 4的比例，将干燥草石蚕或银白条加水于80
。C浸提l小时，榨汁，取残渣，加2倍于残渣质量的水80。C浸提1小时复搾，混合两次搾 汁。
所述步骤(2)优选的是按质量比为1000: 4: 3: 0.8: l的比例，将搾汁、酵母膏、
酪蛋白胨、K2HP04、碳酸钙混合，杀菌，冷却至常温后按1L: 20ml: 2g的比例，向混合液 中加入孢子浓度为2*108个、1的曲霉菌悬液和乳酸菌，25'C恒温静置培养47小时，再39°C 恒温静置培养21小时，终止发酵，得发酵液。
所述步骤(3)优选的是将所述发酵液升温至12FC，加热20分钟，除去沉淀物， 过滤，按8g : 1L的比例将澄清剂氢氧化钙加入到滤液中，取上清液。
所述步骤(4)优选的是按1L : 7g的比例，在上清液中加入活性炭，加热至8(TC， 脱色40分钟，过滤除去活性炭。
本发明利用微生物对不同"碳源"利用的特殊性，通过微生物发酵，使其利用提取液 中的单糖、双糖组分，并通过控制发酵工艺条件，去除提取液中的单糖、双糖等成分，保 留功能性多糖成分，从而提高了提取液中水苏糖的比例，结合水苏糖现有的提取分离技术， 最终产品水苏糖含量达到85%以上，达到国际先进水平。提高了草石蚕、银白条等原料的利用价值，能增加农民的收入，创造了较高的社会效益。高纯度水苏糖中单双糖含量极低，
扩大了产品的受用人群和应用领域。
图1为发酵前糖液的HPLC图。 图2为发酵后糖液的HPLC图。
具体实施例方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步的说明。 实施例1
一种高纯度水苏糖的制备方法，由如下步骤组成
(1) 榨汁按质量比为l: 4的比例，将干燥草石蚕加水于8(TC浸提1小时，搾汁，取残 渣，加2倍于残渣质量的水8(TC浸提1小时复搾，混合两次榨汁；
(2) 发酵按质量比为1000: 4: 3: 0.8: l的比例，将榨汁、酵母膏、酪蛋白胨、K2HP04、
碳酸钙混合，杀菌，冷却至常温后按1L: 20ml: 2g的比例，向混合液中加入孢子浓度为 2*108个/1 1的曲霉菌悬液和乳酸菌，25'C恒温静置培养47小时，再39X:恒温静置培养21 小时，终止发酵，得发酵液，其水苏糖占总糖的质量含量由发酵前的74°/。升至86%;
(3) 除杂将所述发酵液升温至12rC，加热20分钟，除去沉淀物，过滤，按8g : 1L 的比例将澄清剂氢氧化钙加入到滤液中，取上清液；
(4) 脱色按1L : 7g的比例，在上清液中加入活性炭，加热至8(TC，脱色40分钟，过 滤除去活性炭；
(5) 脱盐将脱色后的液体依次经过阳离子交换树脂、阴离子交换树脂，得到精制糖液；
(6) 浓縮和干燥将所述精制糖液用微孔滤膜过滤，在45'C真空浓縮，干燥，得到一种 高纯度水苏糖，纯度为86% (占总糖w/w)。
实施例2
一种高纯度水苏糖的制备方法，由如下步骤组成
(1) 榨汁按质量比为l: 3的比例，将干燥银白条加水于6(TC浸提0.5小时，搾汁，取 残渣，加3倍于残渣质量的水90。C浸提1.5小时复搾，混合两次搾汁；
(2) 发酵按质量比为1000: 2: 3: 1: l的比例，将搾汁、酵母膏、酪蛋白胨、K2HP04、
碳酸钙混合，杀菌，冷却至常温后按1L: 20ml: 3g的比例，向混合液中加入孢子浓度为 2*108个/11]1的曲霉菌悬液和乳酸菌，23'C恒温静置培养49小时，再37"C恒温静置培养25 小时，终止发酵，得发酵液，其水苏糖占总糖的质量含量由发酵前的74%升至85%;
(3) 除杂将所述发酵液升温至IO(TC，加热30分钟，除去沉淀物，过滤，按7g : 1L 的比例将澄清剂氢氧化钙加入到滤液中，取上清液；
(4) 脱色按1L : 6g的比例，在上清液中加入活性炭，加热至8(TC，脱色40分钟，过 滤除去活性炭；
(5) 脱盐将脱色后的液体依次经过阳离子交换树脂、阴离子交换树脂，得到精制糖液；
(6) 浓縮和干燥将所述精制糖液用微孔滤膜过滤，在65'C真空浓縮，干燥，得到一种高纯度水苏糖，其纯度为85% (占总糖w/w)。 实施例3
一种高纯度水苏糖的制备方法，由如下步骤组成
(1) 搾汁按质量比为1:6的比例，将干燥草石蚕加水于9(TC浸提1.5小时，榨汁，
取残渣，加1倍于残渣质量的水6(TC浸提0.5小时复榨，混合两次搾汁；
(2) 发酵按质量比为1000: 6: 2: 0. 4: 0. 3的比例，将榨汁、酵母膏、酪蛋白胨、K2HPO" 碳酸钙混合，杀菌，冷却至常温后按1L: 10ml: lg的比例，向混合液中加入孢子浓度为
2*108个/1111的曲霉菌悬液和乳酸菌，28。C恒温静置培养45小时，再42。C恒温静置培养17 小时，终止发酵，得发酵液，其水苏糖占总糖的质量含量由发酵前的74%升至90%;
(3) 除杂将所述发酵液升温至12rC，加热15分钟，除去沉淀物，过滤，按12g : 1L 的比例将澄清剂氢氧化钙加入到滤液中，取上清液；
(4) 脱色按1L : 4g的比例，在上清液中加入活性炭，加热至60。C，脱色60分钟，过 滤除去活性炭；
(5) 脱盐将脱色后的液体依次经过阳离子交换树脂、阴离子交换树脂，得到精制糖液；
(6) 浓縮和干燥将所述精制糖液用微孔滤膜过滤，在75'C真空浓縮，干燥，得到一种 高纯度水苏糖，其纯度为90% (占总糖w/w)。
实施例4
一种高纯度水苏糖的制备方法，由如下步骤组成
(1) 榨汁按质量比为l: 5的比例，将干燥银白条加水于7(TC浸提1.2小时，榨汁，取 残渣，加2倍于残渣质量的水80'C浸提1.0小时复榨，混合两次榨汁；
(2) 发酵按质量比为1000: 4: 4: 0.8: 1.5的比例，将榨汁、酵母膏、酪蛋白胨、K2HP04、 碳酸钙混合，杀菌，冷却至常温后按1L: 30ml: 4g的比例，向混合液中加入孢子浓度为 2*108个/1!11的曲霉菌悬液和乳酸菌，25'C恒温静置培养46小时，再42。C恒温静置培养20 小时，终止发酵，得发酵液，其水苏糖占总糖的质量含量由发酵前的74%升至87%;
(3) 除杂将所述发酵液升温至U9。C，加热20分钟，除去沉淀物，过滤，按5g : 1L 的比例将澄清剂氢氧化钙加入到滤液中，取上清液；
(4) 脱色按1L : 10g的比例，在上清液中加入活性炭，加热至9(TC，脱色30分钟， 过滤除去活性炭；
(5) 脱盐将脱色后的液体依次经过阳离子交换树脂、阴离子交换树脂，得到精制糖液；
(6) 浓縮和干燥将所述精制糖液用微孔滤膜过滤，在55'C真空浓縮，干燥，得到一种 高纯度水苏糖，其纯度为87% (占总糖w/w)。
实施例5
一种高纯度水苏糖的制备方法，由如下步骤组成-
(1) 榨汁将1000g干草石蚕洗净后加4L水8(TC热浸提l小时，搾汁后取残渣加2倍于 残渣质量的水8(TC热浸提1小时复搾，混合两次搾汁;
(2) 发酵按质量比为1000: 4: 4: 0.8: 1.5的比例，将搾汁、酵母膏、酪蛋白胨、K異、
6碳酸钙混合，杀菌，冷却至常温后按1L: 20ml: 2g的比例，向混合液中加入孢子浓度为
2*108个/1!11的曲霉菌悬液和乳酸菌，先放入25'C恒温箱中静置培养45小时，再放入39°C 恒温箱静置培养20小时，得发酵液，其水苏糖占总糖的质量含量由发酵前的74.2%升至 85. 7%;
(3) 除杂将所述发酵液升温至U5。C，加热20分钟，除去沉淀物，过滤，按5g : 1L 的比例将澄清剂氢氧化钙加入到滤液中，取上清液；
(4) 脱色按1L : 10g的比例，在上清液中加入活性炭，加热至9(TC，脱色30分钟， 过滤除去活性炭；
(5) 脱盐将脱色后的液体依次经过阳离子交换树脂、阴离子交换树脂，得到精制糖液；
(6) 浓縮和干燥将所述精制糖液用微孔滤膜过滤，在6(TC真空浓縮，干燥，得到一种 高纯度水苏糖，其纯度为85.7% (占总糖w/w)。见图1和图2。
糖分 /%果糖葡萄 糖蔗糖麦芽 糖棉籽 糖甘露 三糖水苏 糖毛蕊 糖
发酵 刖0. 7811.90. 544. 680. 6374. 22. 12
发酵 后0. 500. 492. 100. 534. 990. 7885. 72.25
实施例6
一种高纯度水苏糖的制备方法，如下步骤组成
(1) 搾汁将1000g干草石蚕洗净后加4L水80。C热浸提l小时，榨汁后取残渣加2倍于 残渣质量的水8(TC热浸提1小时复榨，混合两次榨汁；
(2) 发酵按质量比为1000: 4: 3: 1: 1.5的比例，将搾汁、酵母膏、酪蛋白胨、K2HP04、
碳酸钙混合，杀菌，冷却至常温后按1U 25ml: 2g的比例，向混合液中加入孢子浓度为 2*108个/1111的曲霉菌悬液和乳酸菌，3(TC恒温静置培养40小时，再35恒温静置培养25 小时，终止发酵，得发酵液，其水苏糖占总糖的质量含量由发酵前的50%升至80%;
(3) 除杂将所述发酵液升温至12rC，加热15分钟，除去沉淀物，过滤，按12g : 1L 的比例将澄清剂氢氧化钙加入到滤液中，取上清液；
(4) 脱色:按1L : 8g的比例，在上清液中加入活性炭，加热至8(TC，脱色40分钟，过 滤除去活性炭；
(5) 脱盐将脱色后的液体依次经过阳离子交换树脂、阴离子交换树脂，得到精制糖液；
(6) 浓縮和干燥将所述精制糖液用微孔滤膜过滤，在45。C真空浓縮，干燥，得到一种 高纯度水苏糖。
实施例7
一种高纯度水苏糖的制备方法，如下步骤组成-(1)搾汁将1000g干草石蚕洗净后加4L水80。C热浸提l小时，搾汁后取残渣加2倍于 残渣质量的水8(TC热浸提1小时复搾，混合两次榨汁；(2) 发酵按质量比为1000: 4: 3: 1: 1.5的比例，将搾汁、酵母膏、酪蛋白胨、K2HP04、 碳酸钙混合，杀菌，冷却至常温后按1L: 25ml: 2g的比例，向混合液中加入孢子浓度为
2承l(T个/ml的曲霉菌悬液和乳酸菌，2(TC恒温静置培养50小时，再42。C恒温静置培养15 小时，终止发酵，得发酵液，其水苏糖占总糖的质量含量由发酵前的55%升至84%;
(3) 除杂将所述发酵液升温至121°C，加热15分钟，除去沉淀物，过滤，按8g : 1L 的比例将澄清剂氢氧化钙加入到滤液中，取上清液；
(4) 脱色按1L : 8g的比例，在上清液中加入活性炭，加热至70。C，脱色40分钟，过 滤除去活性炭；
(5) 脱盐将脱色后的液体依次经过阳离子交换树脂、阴离子交换树脂，得到精制糖液；
(6) 浓縮和干燥将所述精制糖液用微孔滤膜过滤，在45。C真空浓縮，干燥，得到一种 高纯度水苏糖。
权利要求
1.一种高纯度水苏糖的制备方法，其特征是由如下步骤组成(1)榨汁∶按质量比为1∶3-6的比例，将干燥草石蚕或银白条加水于60℃-90℃浸提0.5小时-1.5小时，榨汁，取残渣，加1-3倍于残渣质量的水60℃-90℃浸提0.5小时-1.5小时复榨，混合两次榨汁；(2)发酵按质量比为1000∶(2-6)∶(2-4)∶(0.4-1)∶(0.3-1.5)的比例，将榨汁、酵母膏、酪蛋白胨、K2HPO4、碳酸钙混合，杀菌，冷却至常温后按1L∶10-30ml∶1-4g的比例，向混合液中加入孢子浓度为2*108个/ml的曲霉菌悬液和乳酸菌，20-30℃恒温静置培养40小时-50小时，再35-42℃恒温静置培养15小时-25小时，终止发酵，得发酵液，其水苏糖占总糖的质量含量由发酵前的50-75％升至80-90％；(3)除杂将所述发酵液升温至100-121℃，加热15-30分钟，除去沉淀物，过滤，按5-12g∶1L的比例将澄清剂氢氧化钙加入到滤液中，取上清液；(4)脱色按1L∶4-10g的比例，在上清液中加入活性炭，加热至60-90℃，脱色30-60分钟，过滤除去活性炭；(5)脱盐将脱色后的液体依次经过阳离子交换树脂、阴离子交换树脂，得到精制糖液；(6)浓缩和干燥将所述精制糖液用微孔滤膜过滤，在45-75℃真空浓缩，干燥，得到一种高纯度水苏糖。
2. 根据权利要求1所述的一种高纯度水苏糖的制备方法，其特征是所述步骤(1)为按 质量比为1: 4的比例，将干燥草石蚕或银白条加水于8(TC浸提1小时，搾汁，取残渣， 加2倍于残渣质量的水8CTC浸提1小时复搾，混合两次榨汁。
3. 根据权利要求1所述的一种高纯度水苏糖的制备方法，其特征是所述步骤(2)为按 质量比为1000: 4: 3: 0.8: 1的比例，将榨汁、酵母膏、酪蛋白胨、K2HP04、碳酸钙混合， 杀菌，冷却至常温后按1L: 20ml: 2g的比例，向混合液中加入孢子浓度为2H4(T个/ml的 曲霉菌悬液和乳酸菌，25i:恒温静置培养47小时，再39'C恒温静置培养21小时，终止发 酵，得发酵液。
4. 根据权利要求1所述的一种高纯度水苏糖的制备方法，其特征是所述步骤(3)为将 所述发酵液升温至12rC，加热20分钟，除去沉淀物，过滤，按8g : 1L的比例将澄清剂 氢氧化钙加入到滤液中，取上清液。
5. 根据权利要求1所述的一种高纯度水苏糖的制备方法，其特征是所述步骤(4)为按 1L : 7g的比例，在上清液中加入活性炭，加热至8(TC，脱色40分钟，过滤除去活性炭。
全文摘要
本发明公开了一种高纯度水苏糖的制备方法，由如下步骤组成(1)榨汁；(2)发酵将榨汁、酵母膏、酪蛋白胨、K<sub>2</sub>HPO<sub>4</sub>、碳酸钙混合，杀菌，冷却，加入曲霉菌悬液和乳酸菌，20-30℃恒温静置培养40小时-50小时，再35-42℃恒温静置培养15小时-25小时，终止发酵，得发酵液；(3)除杂；(4)脱色；(5)脱盐；(6)浓缩和干燥，得到一种高纯度水苏糖。本发明利用微生物对不同“碳源”利用的特殊性，通过发酵，使其优先利用提取液中的单糖、双糖组分，并通过控制发酵工艺条件，去除提取液中的单糖、双糖等成分，从而提高了提取液中水苏糖的比例。
文档编号C12P39/00GK101597635SQ20091008390
公开日2009年12月9日 申请日期2009年5月12日 优先权日2009年5月12日
发明者张金泽, 明 曾, 段素芳, 雪 王, 高加涛 申请人:中国食品发酵工业研究院