本发明涉及饮料制备技术领域，具体涉及一种富含低聚果糖蔗汁饮料的生产方法。
背景技术
甘蔗汁含有大量的铁、锌、锰等人体必需的微量元素，其中铁的含量特别多，达9mg/kg，居水果之首，素有“补血果”的美称。此外，甘蔗汁还含有谷氨酸、天门冬酸、丝氨酸等多种氨基酸，并含有苹果酸、柠檬酸等有机酸。甘蔗鲜汁具有营养丰富、味道鲜美、通便解结、缓解酒精中毒等特点，具有清热、生津、下气、润燥、补肺益胃等功效，深受广大消费者喜爱。但蔗汁中含有大量的蔗糖、果糖和葡萄糖，其中蔗糖含量12%-18%，这些糖分的大量摄入，容易导致一些健康问题，比如蛀牙、肥胖等问题，因此人们的对蔗汁是既爱又怕。
低聚果糖是一种天然活性物质，甜度为蔗糖的0.3-0.6倍，既有蔗糖的纯正甜味，又比蔗糖甜味清爽，是一种具有调节肠道菌群，增殖双歧杆菌，促进钙的吸收，调节血脂，免疫调节，抗龋齿等功能的新型甜味剂。如果能将蔗汁中的蔗糖转化为低聚果糖，一方面可以降低蔗汁的糖分含量，同时也提高了蔗汁的功效。
果糖基转移酶能催化蔗糖转化为蔗果低聚糖，但该酶易溶于水，价格昂贵，生产后从底物中分离困难，只能利用一次，造成生产成本高。
技术实现要素：
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种富含低聚果糖蔗汁饮料的生产方法，该方法利用固定化的果糖基转移酶将甘蔗汁中的蔗糖转化为具有养生功效的蔗果低聚糖，降低了甘蔗汁糖分，提高了蔗汁的养生功效，提高了甘蔗汁的价值。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种富含低聚果糖蔗汁饮料的生产方法，包含如下步骤：
a、将wt%=1-20%的金属硝酸盐溶液浸渍到纳米氧化物载体中，静置18-24h，烘干，480-500℃焙烧，得到金属离子负载的纳米氧化物载体；
b、将果糖基转移酶溶解于ph=6-8的柠檬酸-柠檬酸钠缓冲溶液中，配制成浓度10mg/ml的酶液，将每10-90mg金属离子负载的纳米氧化物载体加入10ml水中，超声15-25min，加入0.1-0.9ml酶液，放入摇床中于28-32℃反应20-24h，舍去上清液，固体颗粒用柠檬酸-柠檬酸钠缓冲液冲洗2-3次，得到固定化的果糖基转移酶；
c、将固定化的果糖基转移酶加入到三角瓶中，加入45-55ml的甘蔗汁，得到混合物，用柠檬酸-柠檬酸钠缓冲溶液调整混合物ph为5.8-6.2，将混合物于45-55℃、180-220r/min恒温回旋式摇床中反应50-70min，取出混合物，灭活、冷却、离心，上清液即为富含低聚果糖蔗汁饮料，同时回收固定化的果糖基转移酶。
步骤a中，所述金属硝酸盐溶液中的金属包括镍、铜、锌、铁等金属离子。
步骤a中，所述纳米氧化物载体包括纳米氧化铝载体、纳米二氧化硅载体、纳米氧化铁载体、纳米氧化钙载体等其它氧化物载体。
所述纳米氧化铝载体的制备方法为：将摩尔比为al：柠檬酸=1:2的混合物溶于蒸馏水中，搅拌至澄清粘稠液，将粘稠液于75-80℃水浴中加热4-4.5h以蒸发过量的水分，再在85-90℃恒温条件下加热10-14h，将得到的凝胶置于,110-130℃干燥10-14h，再于480-500℃焙烧，得到纳米al2o3载体。
步骤a中，所述浸渍的方法包括等体积浸渍法、过量浸渍法、固相合成法。
步骤b中，所述柠檬酸-柠檬酸钠缓冲液的ph为5.5-6.0
步骤c中，所述灭活、冷却、离心的具体操作为：取出混合物放入沸水浴中煮沸10min，冷却至室温，4000-5000r/min离心2-3min。
本发明采用以上技术方案将果糖基转移酶固载于不溶于水的载体上，使得固定化的酶易与底物、产物分离，产物溶液中没有酶的残留，提纯工艺简化，能实现连续反应，便于自动化生产，然后采用该固定化的果糖基转移酶将甘蔗汁中的蔗糖转化为低聚果糖。
果糖基转移酶的固载化是本发明的关键和创新点，本发明利用铝与酶中的氨基酸螯合形成配合物，反应条件温和，不容易影响酶的结构和活性；镍离子是果糖基转移酶的激活剂，将两者结合在一起，通过将镍离子掺杂在有序介孔氧化铝载体中，既利用镍离子的激活能力，又利用铝与酶配位键的作用力，同时，充分利用氧化铝大的比表面积有利于固定化酶与底物的接触，将三者结合起来，合成了一种高活性、高稳定性的固定化果糖基转移酶，将甘蔗汁中的蔗糖转化为具有养生功效的蔗果低聚糖，降低了甘蔗汁糖分，提高了蔗汁的养生功效，提高了甘蔗汁的价值。
具体实施方式
一种富含低聚果糖蔗汁饮料的生产方法，包含如下步骤：
a、将wt%=1-20%的金属硝酸盐溶液浸渍到纳米氧化物载体中，静置18-24h，烘干，480-500℃焙烧，得到金属离子负载的纳米氧化物载体；
b、将果糖基转移酶溶解于ph=6-8的柠檬酸-柠檬酸钠缓冲溶液中，配制成浓度10mg/ml的酶液，将每10-90mg金属离子负载的纳米氧化物载体加入10ml水中，超声15-25min，加入0.1-0.9ml酶液，放入摇床中于28-32℃反应20-24h，舍去上清液，固体颗粒用ph为5.5-6.0柠檬酸-柠檬酸钠缓冲液冲洗2-3次，得到固定化的果糖基转移酶；
c、将固定化的果糖基转移酶加入到三角瓶中，加入45-55ml的甘蔗汁，得到混合物，用柠檬酸-柠檬酸钠缓冲溶液调整混合物ph为5.8-6.2，将混合物于45-55℃、180-220r/min恒温回旋式摇床中反应50-70min，取出混合物放入沸水浴中煮沸10min，冷却至室温，4000-5000r/min离心2-3min，上清液即为富含低聚果糖蔗汁饮料，同时回收固定化的果糖基转移酶。
步骤a中，所述金属硝酸盐溶液中的金属包括镍、铜、锌、铁等金属离子。
所述纳米氧化物载体包括纳米氧化铝载体、纳米二氧化硅载体、纳米氧化铁载体、纳米氧化钙载体等其它氧化物载体。
以下实施例中以纳米氧化铝载体为例。
实施例1
一种富含低聚果糖蔗汁饮料的生产方法，包含如下步骤：
（1）将摩尔比为al：柠檬酸=1:2的混合物溶于少量蒸馏水中，搅拌至澄清粘稠液，将此溶液水浴80℃中缓慢加热4h，以蒸发过量的水分再在90℃恒温条件下加热12h。将得到的凝胶置于120℃干燥12h，在500℃焙烧得到纳米al2o3，记为n-al2o3。
（2）将wt%=1%的硝酸镍溶液加入到n-al2o3中，静置24h，烘干，500℃焙烧，得到ni负载的纳米al2o3，记为n-al2o3-1ni。
（3）用ph=6的柠檬酸和柠檬酸钠缓冲溶液，将果糖基转移酶溶解于上述缓冲溶液中，配制成10mg/ml浓度的酶液，称取10mg纳米n-al2o3-1ni氧化铝载体，加入10ml水，超声20min，加入0.1ml酶液，放入摇床中30℃反应24h，倒去上清液，固体颗粒用ph为6.0的柠檬酸-柠檬酸钠缓冲液冲洗2-3次即得到固定化酶。
（4）将固定化的果糖基转移酶加入到三角瓶中，加入50ml的甘蔗汁用柠檬酸和柠檬酸钠缓冲溶液调整为ph=6左右，50℃下，200r/min恒温回旋式摇床中反应1h，取出放入沸水浴中煮沸10min灭活，冷却至室温，5000r/min离心2min，取其上清液，即为富含低聚果糖蔗汁饮料，用hplc检测低聚果糖含量，低聚果糖产率为36%。
（5）同时回收上述步骤离心得到的固定化的果糖基转移酶酶，可重复利用。
实施例2
一种富含低聚果糖蔗汁饮料的生产方法，包含如下步骤：
（1）将摩尔比为al：柠檬酸=1:2的混合物溶于少量蒸馏水中，搅拌至澄清粘稠液，将此溶液水浴80℃中缓慢加热4h，以蒸发过量的水分再在90℃恒温条件下加热12h。将得到的凝胶置于120℃干燥12h，在500℃焙烧得到纳米al2o3，记为n-al2o3。
（2）将wt%=5%的硝酸镍溶液加入到n-al2o3中，静置24h，烘干，500℃焙烧，得到ni负载的纳米al2o3，记为n-al2o3-5ni。
（3）用ph=6的柠檬酸和柠檬酸钠缓冲溶液，将果糖基转移酶溶解于上述缓冲溶液中，配制成10mg/ml浓度的酶液，称取10mg纳米n-al2o3-5ni氧化铝载体，加入10ml水，超声20min，加入0.1ml酶液，放入摇床中30℃反应24h，倒去上清液，固体颗粒用ph为6.0的柠檬酸-柠檬酸钠缓冲液冲洗2-3次即得到固定化酶。
（4）将固定化的果糖基转移酶加入到三角瓶中，加入50ml的甘蔗汁用柠檬酸和柠檬酸钠缓冲溶液调整为ph=6左右，50℃下，200r/min恒温回旋式摇床中反应1h，取出放入沸水浴中煮沸10min灭活，冷却至室温，5000r/min离心2min，取其上清液，即为富含低聚果糖蔗汁饮料，用hplc检测低聚果糖含量。低聚果糖产率为40%。
（5）同时回收上述步骤离心得到的固定化的果糖基转移酶酶，可重复利用。
实施例3
一种富含低聚果糖蔗汁饮料的生产方法，包含如下步骤：
（1）将摩尔比为al：柠檬酸=1:2的混合物溶于少量蒸馏水中，搅拌至澄清粘稠液，将此溶液水浴80℃中缓慢加热4h，以蒸发过量的水分再在90℃恒温条件下加热12h。将得到的凝胶置于120℃干燥12h，在500℃焙烧得到纳米al2o3，记为n-al2o3。
（2）将wt%=1%的硝酸镍溶液加入到n-al2o3中，静置24h，烘干，500℃焙烧，得到ni负载的纳米al2o3，记为n-al2o3-1ni。
（3）用ph=6的柠檬酸和柠檬酸钠缓冲溶液，将果糖基转移酶溶解于上述缓冲溶液中，配制成10mg/ml浓度的酶液，称取10mg纳米n-al2o3-1ni氧化铝载体，加入10ml水，超声20min，加入0.9ml酶液，放入摇床中30℃反应24h，倒去上清液，固体颗粒用ph为6.0的柠檬酸-柠檬酸钠缓冲液冲洗2-3次即得到固定化酶。
（4）将固定化的果糖基转移酶加入到三角瓶中，加入50ml的甘蔗汁用柠檬酸和柠檬酸钠缓冲溶液调整为ph=6左右，50℃下，200r/min恒温回旋式摇床中反应24h，取出放入沸水浴中煮沸10min灭活，冷却至室温，5000r/min离心2min，取其上清液，即为富含低聚果糖蔗汁饮料，用hplc检测低聚果糖含量。低聚果糖产率为60%。
（5）同时回收上述步骤离心得到的固定化的果糖基转移酶酶，可重复利用。
实施例4
一种富含低聚果糖蔗汁饮料的生产方法，包含如下步骤：
（1）将摩尔比为al：柠檬酸=1:2的混合物溶于少量蒸馏水中，搅拌至澄清粘稠液，将此溶液水浴75℃中缓慢加热4.5h，以蒸发过量的水分再在85℃恒温条件下加热14h。将得到的凝胶置于110℃干燥14h，在480℃焙烧得到纳米al2o3，记为n-al2o3。
（2）将wt%=20%的硝酸锌溶液加入到n-al2o3中，静置18h，烘干，480℃焙烧，得到ni负载的纳米al2o3，记为n-al2o3-20zn。
（3）用ph=8的柠檬酸和柠檬酸钠缓冲溶液，将果糖基转移酶溶解于上述缓冲溶液中，配制成10mg/ml浓度的酶液，称取100mg纳米n-al2o3-20zn氧化铝载体，加入10ml水，超声15min，加入0.9ml酶液，放入摇床中32℃反应20h，倒去上清液，固体颗粒用ph为6.0的柠檬酸-柠檬酸钠缓冲液冲洗2次即得到固定化酶。
（4）将固定化的果糖基转移酶加入到三角瓶中，加入55ml的甘蔗汁用柠檬酸和柠檬酸钠缓冲溶液调整为ph=5.8，55℃下，180r/min恒温回旋式摇床中反应1h，取出放入沸水浴中煮沸10min灭活，冷却至室温，4000r/min离心3min，取其上清液，即为富含低聚果糖蔗汁饮料。
（5）同时回收上述步骤离心得到的固定化的果糖基转移酶酶，可重复利用。
实施例5
一种富含低聚果糖蔗汁饮料的生产方法，包含如下步骤：
（1）将摩尔比为al：柠檬酸=1:2的混合物溶于少量蒸馏水中，搅拌至澄清粘稠液，将此溶液水浴80℃中缓慢加热4h，以蒸发过量的水分再在90℃恒温条件下加热10h。将得到的凝胶置于130℃干燥10h，在480℃焙烧得到纳米al2o3，记为n-al2o3。
（2）将wt%=10%的硝酸铁溶液加入到n-al2o3中，静置24h，烘干，500℃焙烧，得到ni负载的纳米al2o3，记为n-al2o3-10fe。
（3）用ph=6的柠檬酸和柠檬酸钠缓冲溶液，将果糖基转移酶溶解于上述缓冲溶液中，配制成10mg/ml浓度的酶液，称取50mg纳米n-al2o3-10fe1ni氧化铝载体，加入10ml水，超声20min，加入0.5ml酶液，放入摇床中32℃应20h，倒去上清液，固体颗粒用ph为6.0的柠檬酸-柠檬酸钠缓冲液冲洗2-3次即得到固定化酶。
（4）将固定化的果糖基转移酶加入到三角瓶中，加入45ml的甘蔗汁用柠檬酸和柠檬酸钠缓冲溶液调整为ph=6.2，45℃下，220r/min恒温回旋式摇床中反应1.5h，取出放入沸水浴中煮沸10min灭活，冷却至室温，5000r/min离心2min，取其上清液，即为富含低聚果糖蔗汁饮料。
（5）同时回收上述步骤离心得到的固定化的果糖基转移酶酶，可重复利用。