本发明涉及一种新型DP4低聚异麦芽糖及其制备方法，属于功能糖技术领域。
背景技术：
低聚异麦芽糖(isomaltooligosaccharide,简称IMO)，是淀粉糖的一种，主要成分为α-1,6-糖苷键结合的异麦芽糖(isomaltose，简称IG2)、潘糖(panose,简称P)、异麦芽三糖(maltotriose，简称IG3)及四糖(含四糖)以上(Gn)的低聚糖。IMO有效促进人体有益细菌—双歧杆菌生长繁殖，故又称为双歧杆菌生长促进因子，即双歧因子，广泛应用于食品保健品领域。
随着人们生活水平的提高，人们的日常饮食习惯偏向高脂肪、高蛋白、高热量的食品，这导致很多人年纪轻轻就出现了高血脂、高血压、高血糖，俗称“三高”。世界卫生组织曾明确提出，防治心血管病的第一道防线就是减少“三高”和控制“三高”。国际相关组织推荐的膳食纤维素日摄入量为：美国防癌协会推荐标准为每人每天30～40克，欧洲共同体食品科学委员会推荐标准为每人每天30克。中国营养学会推荐：人体每日膳食纤维摄入量为25-35克。
目前国内普通低聚异麦芽糖的主要成分仍以葡萄糖、麦芽糖、异麦芽糖、潘糖、异麦芽三糖含量为主，这种普通的低聚异麦芽糖在促进人体肠道中的有益菌增值方面尚可，要是想作为一种可溶性的膳食纤维有效地预防和控制“三高”则无能为力，所以如何生产一种高膳食纤维含量的低聚异麦芽糖，成为行业亟待解决的问题。
如中国专利文献CN104131051A(申请号201410391108.8)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％。
技术实现要素：
本发明针对现有技术的不足，提供一种新型DP4低聚异麦芽糖及其制备方法。
术语说明
DP是指聚合度(Degree of Polymerization)，是衡量聚合物分子大小的指标，以重复单元葡萄糖为基准，即聚合物大分子链上所含重复单元葡萄糖数目的平均值。
DE值即Dextrose Equivalent，是还原糖(以葡萄糖计)占糖浆干物质的百分比。
本发明技术方案如下：
一种新型DP4低聚异麦芽糖，其特征在于，所述DP4低聚异麦芽糖中，DP≥4的低聚异麦芽糖质量含量≥85％，葡萄糖、麦芽糖、异麦芽糖、潘糖、异麦芽三糖的质量含量≤15％。
上述新型DP4低聚异麦芽糖的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(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，耐高温α-淀粉酶的添加量为每吨淀粉原料添加2.5×108～3.0×108U，制得淀粉浆；
(2)将步骤(1)制得的淀粉浆经液化后，制得DE值为10～20％的液化液；
(3)向步骤(2)制得的糖化液中加入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4.5×109～5.5×109U，在55～60℃的条件下反应15～25h，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DP4低聚异麦芽糖。
根据本发明优选的，所述步骤(1)中，加入水调浆浓度至15～20波美度，调节pH至5.2～6.2。
根据本发明优选的，所述步骤(2)中，液化采用二次喷射液化，第一次喷射液化温度为100～110℃，第二次喷射液化温度为121～140℃。
根据本发明优选的，所述步骤(4)中，脱色步骤如下：将步骤(4)制得的转苷糖液调pH值至4.5～5.5，加入絮凝剂，在80～85℃静止保温30～40min，然后按质量百分比1～2％的比例加入活性炭，搅拌30～40min，即得。
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。
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。
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≥98％。处理后的料液清澈透明，无异味。
根据本发明优选的，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50～60％后，进入色谱分离系统，色谱运行压力0.20～0.25MPa，温度65～70℃，水耗比1:1.3～1:1.4，每小时进料1.2～2.0m3，收集聚合度≥4的糖，制得色谱分离后糖液；其它部分收集经浓缩后可作为高含低聚异麦芽糖的普通糖浆进行出售。
根据本发明优选的，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％。
经检测，制得的DP4低聚异麦芽糖中四糖及以上低聚糖含量≥85wt％。
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。
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。
本发明的有益效果：
1、本发明首次通过调节耐高温α-淀粉酶的加入量制得DE值为10～20％的液化液，并通过进一步调节α-葡萄糖苷转移酶的加入量，获得了DP≥4的低聚异麦芽糖质量含量≥85％，葡萄糖、麦芽糖、异麦芽糖、潘糖、异麦芽三糖质量含量≤15％的新型DP4低聚异麦芽糖，不仅减少了糖化酶降解聚合度≥4的糖，使反应后的料液成分以聚合度≥4的糖为主，而且由于省去糖化过程，反应时间缩短20～25h，大大提高了生产效率，综合节约成本达15％；
2、采用优化后色谱分离系统，将浓缩后的料液中聚合度＜4葡萄糖、麦芽糖、异麦芽糖、麦芽三糖和异麦芽三糖和聚合度≥4的糖分离，聚合度＜4的糖浓缩后可作为普通糖浆出售，聚合体≥4的糖可作为高端产品出售，大大提高了产品的附加值；
3、本发明生产的DP4低聚异麦芽糖由于聚合体≥4的糖达到85％以上，大大降低了该产品的轻泄性，提高了机体的耐受量，同时显著提高了促进肠道益生菌生长的效果，扩大了本产品的应用范围和效果。
具体实施方式：
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。
耐高温α-淀粉酶杰能科公司公司有售，酶活为酶活20000U/mL；
α-葡萄糖苷转移酶日本天野公司有售，酶活为300000U/mL；
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；
色谱分离系统为厦门世达膜科技有限公司产StarSep-30025型号的色谱分离系统；
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。
实施例1
新型DP4低聚异麦芽糖的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)向淀粉原料中加入水调浆浓度至15波美度，调节pH至6.2，然后加入耐高温α-淀粉酶，耐高温α-淀粉酶的添加量为每吨淀粉原料添加2.5×108，制得淀粉浆；
(2)将步骤(1)制得的淀粉浆经二次喷射液化后，制得DE值为20％的液化液；
第一次喷射液化温度为100℃，第二次喷射液化温度为140℃；
(3)向步骤(2)制得的糖化液中加入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4.5×109U，在60℃的条件下反应15h，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DP4低聚异麦芽糖；
所述脱色步骤如下：将制得的转苷糖液调pH值至5.5，加入聚氯化铝，添加量为10mg/L，在85℃静止保温30min，然后按质量百分比2％的比例加入活性炭，搅拌30min；
所述过滤采用板框过滤，过滤压力0.35Mpa，水流量5.5t/h；
所述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≥98％；
所述色谱分离步骤为：
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0.20MPa，温度70℃，水耗比1:1.3，每小时进料2.0m3，收集聚合度≥4的糖，制得色谱分离后糖液；其它部分收集经浓缩后可作为高含低聚异麦芽糖的普通糖浆进行出售；
所述浓缩为采用八效板式蒸发浓缩系统浓缩至料液体积的50％。
经检测，制得的DP4低聚异麦芽糖中四糖及以上(DP≥4)低聚糖含量为90wt％，
葡萄糖、麦芽糖、异麦芽糖、潘糖、异麦芽三糖质量含量为10wt％。
实施例2
新型DP4低聚异麦芽糖的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)向淀粉原料中加入水调浆浓度至20波美度，调节pH至5.2，然后加入耐高温α-淀粉酶，耐高温α-淀粉酶的添加量为每吨淀粉原料添加3.0×108U，制得淀粉浆；
(2)将步骤(1)制得的淀粉浆经二次喷射液化后，制得DE值为10％的液化液；
第一次喷射液化温度为110℃，第二次喷射液化温度为121℃；
(3)向步骤(2)制得的糖化液中加入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5.5×109U，在55～60℃的条件下反应15h，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DP4低聚异麦芽糖；
所述脱色步骤如下：将制得的转苷糖液调pH值至5.5，加入聚氯化铝，添加量为10mg/L，在85℃静止保温30min，然后按质量百分比1％的比例加入活性炭，搅拌40min；
所述过滤采用板框过滤，过滤压力0.35Mpa，水流量5.5t/h；
所述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≥98％；
所述色谱分离步骤为：
将离交后料液浓缩至体积为50％后，进入色谱分离系统，色谱运行压力0.25MPa，温度65℃，水耗比1:1.4，每小时进料1.2m3，收集聚合度≥4的糖，制得色谱分离后糖液；其它部分收集经浓缩后可作为高含低聚异麦芽糖的普通糖浆进行出售；
所述浓缩为采用八效板式蒸发浓缩系统浓缩至料液体积的60％。
经检测，制得的DP4低聚异麦芽糖中四糖及以上(DP≥4)低聚糖含量为91wt％，
葡萄糖、麦芽糖、异麦芽糖、潘糖、异麦芽三糖质量含量为9wt％。
实施例3
新型DP4低聚异麦芽糖的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)向淀粉原料中加入水调浆浓度至18波美度，调节pH至5.8，然后加入耐高温α-淀粉酶，耐高温α-淀粉酶的添加量为每吨淀粉原料添加2.8×108U，制得淀粉浆；
(2)将步骤(1)制得的淀粉浆经二次喷射液化后，制得DE值为15％的液化液；
第一次喷射液化温度为105℃，第二次喷射液化温度为130℃；
(3)向步骤(2)制得的糖化液中加入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5.0×109U，在55～60℃的条件下反应20h，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DP4低聚异麦芽糖；
所述脱色步骤如下：将制得的转苷糖液调pH值至5.0，加入聚氯化铝，添加量为15mg/L，在82℃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35min；
所述过滤采用板框过滤，过滤压力0.35Mpa，水流量6.0t/h；
所述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≥98％；
所述色谱分离步骤为：
将离交后料液浓缩至体积为55％后，进入色谱分离系统，色谱运行压力0.22MPa，温度68℃，水耗比1:1.35，每小时进料1.6m3，收集聚合度≥4的糖，制得色谱分离后糖液；其它部分收集经浓缩后可作为高含低聚异麦芽糖的普通糖浆进行出售；
所述浓缩为采用八效板式蒸发浓缩系统浓缩至料液体积的55％。
经检测，制得的DP4低聚异麦芽糖中四糖及以上(DP≥4)低聚糖含量为92wt％，
葡萄糖、麦芽糖、异麦芽糖、潘糖、异麦芽三糖质量含量为8wt％。
对比例
如实施例3所述的低聚异麦芽糖的制备方法，不同之处在于：
步骤(1)中，耐高温α-淀粉酶的添加量为每吨淀粉原料添加2.0×107U；
步骤(2)中，液化液的DE值为35％；
步骤(3)中，α-葡萄糖苷转移酶的加入量为每吨淀粉原料4.5×108U；
经步骤(4)制得的低聚异麦芽糖组分如下：
四糖及以上(DP≥4)低聚糖含量为40wt％，
葡萄糖、麦芽糖、异麦芽糖、潘糖、异麦芽三糖质量含量为60wt％。
实验例
将实施例1～3的产品与对比例的产品进行对比，
吸潮性(吸湿率)按如下公式计算：
吸湿率＝(吸湿后样品质量–绝干样品质量)/绝干样品质量
经检测，检测结果如表1所示：
表1
人体肠道益生菌增值效果检测按照国标《GB 4789.35-2010食品安全国家标准食品微生物学检验乳酸菌检验》规定的方法进行菌种鉴定和检测，对人体肠道益生菌增值效果对比试验结果如表2所示：
表2
实验结果
由上述实验结果的表1可以看出，实施例1～3和对比例制备的产品均具有较好的溶解性能，但实施例1～3制备的产品机体最大耐受量显著高于对比例制备的产品，实施例1～3制备的产品的吸潮性显著优于对比例制备的产品。
由上述实验结果的表2可以看出，实施例1～3制备的产品对促进人体肠道内的益生菌双歧杆菌、乳杆菌和嗜热链球菌的生长显著高于对比例制备的产品的相关效果。