本发明属于低聚果糖合成技术领域，具体涉及一种以红糖为原料制备的低聚果糖。
背景技术：
低聚果糖(fructooligosaccharides,fos)，又称寡果糖、蔗果寡糖、果低聚糖等，其天然存在于日常食用的许多植物中，如洋葱、香蕉、大蒜、小麦、大麦、芦笋、豌豆、洋姜、蜂蜜等。低聚果糖是聚合度为2～9的功能性低聚糖。按结构，低聚果糖可分为蔗-果型和果-果型两种。
由于低聚果糖不被消化吸收，因而能到达大肠为双歧杆菌利用，是双歧杆菌的有效增殖因子。低聚果糖被双歧杆菌利用后产生的有机酸可使肠内ph值下降，抑制肠道内沙门菌等腐败菌的生成，改善肠道环境，减少肠内腐败产物的生成，从而调节肠道微生态平衡，维持肠道健康。
现有的商品化低聚果糖产品中，低聚果糖均以菊苣或白砂糖为原料制成。所制备的液体低聚果糖为无色或淡黄色透明粘稠液体，具有特有的香气，甜味柔和清爽，无异味，无正常视力可见杂质。固体低聚果糖为白色或微黄色，具有特有香气，甜味柔和清爽，无异味，无肉眼可见杂质。
目前，工业生产低聚果糖所用的原料为菊芋、菊苣或白砂糖。以菊芋为原料酶水解菊粉(又称菊糖nulin)制取低聚果糖，菊粉用内切型菊粉酶水解可得到聚合度为2-8的低聚果糖，具有良好水溶性，除含蔗果低聚糖外，一般还会混杂少量不带末端葡萄糖残基的果聚糖。以白砂糖为原料制备低聚果糖时，蔗糖经果糖基转移酶或具有转果糖基活力的β-呋喃果糖酶作用而生成低聚果糖，其机理是利用微生物在发酵过程中产生的上述酶的催化作用，进行分子间果糖转移反应而生成低聚果糖，所得低聚果糖聚合度范围较小(dp3-dp6)，属蔗-果型。
在传统的食疗中，红糖还是一种保健品。国内的机制糖厂大都以亚硫酸法或碳酸法生产产品白砂糖及少量的副产品赤砂糖。随着人们生活水平提高，保健意识、消费观念的改变，以及对食品质量安全的重视，食疗养生已经成为一个热门的话题，单一的白砂糖产品已不能满足消费者的消费需求。相对于现代机制赤砂糖而言，红糖在生产过程中未添加任何化学助剂，只采用物理方法对甘蔗提汁、澄清、蒸发、结晶、成型以及包装处理。中国民间俗称的红糖，传统的工艺是用石碾或木碾压出蔗汁，利用沸腾时产生的气泡作用撇去固体杂质(蔗糠蔗丝或甘蔗中带来的泥沙)，并进行逐级蒸发浓缩，达到一定过饱和度后冷却，并搅拌刺激起晶，形成块状或粉状的产品。以这种方式生产的蔗糖产品一般称为“传统红糖”，由于生产过程中未添加任何化学助剂，是一种原生态红糖。甘蔗中含有多种人体必需氨基酸，如赖氨酸、甘氨酸、亮氨酸、谷氨酸等，这些氨基酸都是合成人体蛋白质、支援新陈代谢、参与人体生命活动不可缺少的基础物质，促进人体健康。未经过精炼的原生态红糖保留了甘蔗中的营养成分，更加容易被人体消化吸收，因此能快速补充体力、增加活力，传统红糖被称为“东方的巧克力”，其中不仅含有可提供热能的碳水化合物，还含有人体生长发育不可缺少的苹果酸、核黄素、胡萝卜素、烟酸和微量元素锰、锌、铬等各种元素。据分析，1kg传统红糖中，含钙质900mg，铁质40mg，比1kg白砂糖所含的钙质多2倍，铁质多1倍，磷质10倍以上，锰和锌的含量都比白砂糖的高。
虽然红糖具有比白砂糖更高的营养价值，但是目前工业制备低聚果糖时主要采用菊芋、菊苣或白砂糖为原料而未采用红糖。
技术实现要素：
本发明的目的是提供一种以红糖为原料制备的低聚果糖。以红糖为原料制备的低聚果糖，能够促进肠道内双歧杆菌的增殖，抑制肠杆菌、肠球菌的增殖，具有调节肠道菌群的作用。另外，其抑制肠杆菌和肠球菌的作用明显优于白砂糖来源的低聚果糖。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
一种以红糖为原料制备的低聚果糖，由以下方法制备：
(1)在红糖溶液中加入固定化果糖基转移酶进行转化反应，得到糖浆；
(2)过滤分离糖浆；
(3)将过滤分离后的糖浆浓缩灭菌后即得。
优选地，转化ph4.5-6.5、转化温度为40-55℃进行16h以上。
优选地，过滤分离包括以下步骤：将糖浆通过100-200目筛网过滤分离后，再用过滤机过滤分离。
优选地，将过滤分离后的糖浆浓缩至固形物含量为60-78％。
优选地，灭菌在121-135℃进行10-20s。
优选地，得到的低聚果糖为含量48-55％的低聚果糖。
一种以红糖为原料制备的低聚果糖，还包括将红糖制成红糖溶液的步骤。
优选地，红糖溶液的质量百分比为40-60％。
进一步优选地，红糖溶液的质量百分比为45-55％。
本发明的有益效果：
本发明的低聚果糖以红糖为原料，通过固定化果糖基转移酶转化、过滤分离、浓缩灭菌步骤，将红糖制成低聚果糖。双歧杆菌和乳酸杆菌是人体肠道内重要的有益微生物，在评价食物调节肠道菌群功能的膳食干预研究中，双歧杆菌是最常用的肠道微生物指标。以红糖为原料制备的低聚果糖，能够促进肠道内双歧杆菌的增殖，抑制肠杆菌、肠球菌的增殖，具有调节肠道菌群的作用，且其抑制肠杆菌和肠球菌的作用明显优于白砂糖来源的低聚果糖。
具体实施方式
以下结合具体实施例，对本发明作进一步说明。
实施例1
一种以红糖为原料制备的低聚果糖，由以下方法制备：
(1)将红糖制成质量百分比45％的红糖溶液；
(2)在红糖溶液中加入固定化果糖基转移酶，在ph5.4、转化温度为42℃转化26小时，得到糖浆；
(3)糖浆通过100目筛网过滤分离收集转化酶，再用过滤机过滤分离；
(4)过滤分离后的糖浆通过真空浓缩蒸发器浓缩至固形物含量为60％；
(5)浓缩后的糖浆在121℃灭菌20s，得到含量为48％的低聚果糖。
实施例2
一种以红糖为原料制备的低聚果糖，由以下方法制备：
(1)将红糖制成质量百分比50％的红糖溶液；
(2)在红糖溶液中加入固定化果糖基转移酶，在ph6.5、转化温度为50℃转化20小时，得到糖浆；
(3)糖浆通过100目筛网过滤分离收集转化酶，再用过滤机过滤分离；
(4)过滤分离后的糖浆通过真空浓缩蒸发器浓缩至固形物含量为69％；
(5)浓缩后的糖浆在125℃灭菌15s，得到含量为50％的低聚果糖。
实施例3
一种以红糖为原料制备的低聚果糖，由以下方法制备：
(1)将红糖制成质量百分比55％的红糖溶液；
(2)在红糖溶液中加入固定化果糖基转移酶，在ph4.8、转化温度为54℃转化17小时，得到糖浆；
(3)糖浆通过100目筛网过滤分离收集转化酶，再用过滤机过滤分离；
(4)过滤分离后的糖浆通过真空浓缩蒸发器浓缩至固形物含量为78％；
(5)浓缩后的糖浆在135℃灭菌10s，得到含量为55％的低聚果糖。
实施例4
一种以红糖为原料制备的低聚果糖，由以下方法制备：
(1)将红糖制成质量百分比60％的红糖溶液；
(2)在红糖溶液中加入固定化果糖基转移酶，在ph6、转化温度为45℃转化28小时，得到糖浆；
(3)糖浆通过200目筛网过滤分离收集转化酶，再用过滤机过滤分离；
(4)过滤分离后的糖浆通过真空浓缩蒸发器浓缩至固形物含量为75％；
(5)浓缩后的糖浆在135℃灭菌10s，得到含量为53％的低聚果糖。
试验例
1.试验材料
对象：sd大鼠，日龄70-80天，雌性，室温25℃饲养。饲料为小鼠大鼠维持配合饲料(不含非营养性添加剂)。
培养基：bbl(双歧杆菌)、mrs(乳双歧杆菌)、emb(肠杆菌)、叠氮钠-结晶紫-七叶苷琼脂(肠球菌)、tsc(产期荚膜梭菌)。
2.试验内容
剂量选择：以fos纯品计，按照人体推荐用量10g/60kgbw的30倍作为试验剂量；
试验方式：红糖fos和fos组均以fos纯品含量计，设置剂量为5g/kgbw，相当于人体推荐量的30倍。
受试物给予方式：每天经口灌胃一次，灌胃体积为0.2ml/10gbw。试验组根据体积量，用纯净水配制相应浓度的受试物(fos、红糖fos)，空白对照组灌胃相应体积量的生理盐水；给样方法为灌胃，试验组分别灌胃实施例1红糖来源的低聚果糖(红fos)、白砂糖来源的低聚果糖(fos)，空白组灌胃生理盐水，依据体重变化调整受试物灌胃量。
试验方法：30只雌性大鼠在实验室条件下(25℃，排风扇及空调换气)适应性培养7d后，随机分成3组，分别为空白组、红糖fos组、fos组。分笼饲养，每只大鼠保证有充足饮水和饲料供应，连续28天。实验开始及实验期每天均称体重，每周称一次饲料剩余量，便于计算灌胃量及饲料摄取量。试验开始0周、1周、2周、3周、4周均取粪便样检测肠道菌群。
观察指标：(1)一般指标：大鼠体重；(2)肠道菌群：检测肠道中双歧杆菌、乳酸杆菌、肠杆菌、肠球菌、产气荚膜梭菌含量。
3.试验结果
(1)大鼠体重
(2)双歧杆菌
*表示与空白组差异显著，p＜0.05；**表示与空白组差异极其显著，p＜0.01；
a表示与试验0周差异显著，p＜0.05。
0周时，各组别大鼠肠道双歧杆菌含量无显著差异，表明各组大鼠肠道中双歧杆菌初始状态无差异。空白组大鼠在灌胃期间，肠道双歧杆菌数量无明显变化。红糖fos组和fos组大鼠在灌胃期间，肠道双歧杆菌数量相比空白组明显增多，表明红糖来源的低聚果糖和白砂糖来源的低聚果糖均能促进体内双歧杆菌增殖。组内试验表明，红糖fos组和fos组大鼠双歧杆菌的数量均比试验0周时有所增加。灌胃停止一周后，各组双歧杆菌数量均显著减少。
(3)乳酸杆菌
*表示与空白组差异显著，p＜0.05；**表示与空白组差异极其显著，p＜0.01；
a表示与试验0周差异显著，p＜0.05；b表示与fos组差异显著，p＜0.05
0周时，各组别大鼠肠道乳酸杆菌的含量无显著差异，表明各组大鼠肠道中乳酸杆菌初始状态无差异。红糖fos组和fos组大鼠在整个试验周期，肠道乳酸杆菌数量均与同期空白组中乳酸杆菌数量接近，无统计学差异。结果表明，以人体推荐量10g/60kg的30倍剂量连续灌胃大鼠4周，红糖来源的低聚果糖和白砂糖来源的低聚果糖不影响肠道中乳酸杆菌的增殖。
(4)肠杆菌
*表示与空白组差异显著，p＜0.05；**表示与空白组差异极其显著，p＜0.01；
a表示与试验0周差异显著，p＜0.05。
0周时，各组别大鼠肠道肠杆菌含量均无显著差异，表明各组大鼠肠道中肠杆菌初始状态无差异。灌胃期间，与空白组相比较，仅红糖fos组大鼠灌胃3周后肠杆菌数量出现明显减少。另外在试验周期中，红糖fos组大鼠肠道中肠杆菌数量均比试验开始时减少，具有统计学意义p＜0.05。结果表明，红糖来源的低聚果糖对肠杆菌的调节作用比白砂糖来源的低聚果糖明显。
(5)肠球菌
*表示与空白组差异显著，p＜0.05；**表示与空白组差异极其显著，p＜0.01；
a表示与试验0周差异显著，p＜0.05。
0周时，各组别大鼠肠道肠球菌含量均无显著差异，表明各组大鼠肠道中肠球菌初始状态无差异。fos组和红糖fos组大鼠在灌胃1周后肠球菌数量较试验开始时增加，但与空白组无显著差异。在灌胃2周、3周、4周后，与空白组相比，fos组和红糖fos组大鼠肠球菌的数量显著减少，其中红糖fos组大鼠在灌胃2周和3周后肠道肠球菌数量与空白组相比有极显著的差异。fos组在灌胃3周后肠球菌数量与空白组相比有极显著差异。结果表明，红糖来源的低聚果糖对肠球菌的抑制作用优于白砂糖来源的低聚果糖。
(6)产气荚膜梭菌
*表示与空白组差异显著，p＜0.05；**表示与空白组差异极其显著，p＜0.01；
a表示与试验0周差异显著，p＜0.05。
0周时，各组别大鼠肠道产气荚膜梭菌含量均无显著差异，表明各组大鼠肠道中产气荚膜梭菌初始状态无差异。灌胃1周时，红糖fos组和fos组大鼠肠道产气荚膜梭菌数量均显著比对照组少。然后在随后灌胃期间，红糖fos组和fos组大鼠产气荚膜梭菌数量与空白组无差异。结果表明，以人体推荐量10g/60kg的30倍剂量连续灌胃大鼠4周，红糖来源的低聚果糖和白砂糖来源的低聚果糖均不影响肠道中产气荚膜梭菌的增殖。
4.结论
连续4周以人体推荐量10g/60kg的30倍剂量灌胃大鼠红糖来源的低聚果糖和白砂糖来源的低聚果糖，对sd大鼠体重无影响。
大肠菌群结果表明，在试验开始时(即试验0周)，各组大鼠肠道内双歧杆菌、乳酸杆菌、肠杆菌、肠球菌和产气荚膜梭菌含量均无显著差异。试验期间，红糖来源的低聚果糖和白砂糖来源的低聚果糖均能明显增加大鼠肠道双歧杆菌的数量，但对乳酸杆菌无明显增殖作用。与白砂糖来源的低聚果糖相比，红糖来源的低聚果糖对肠杆菌和肠球菌的调节作用更明显。此外，各组产气荚膜梭菌含量无明显变化。
综上，红糖来源的低聚果糖对大鼠肠道菌群调节作用于白砂糖来源的低聚果糖相似，增殖双歧杆菌，抑制肠杆菌和肠球菌，但是红糖来源的低聚果糖对肠杆菌和肠球菌的抑制作用优于白砂糖来源的低聚果糖。