CN116574770B - 一种低聚异麦芽糖及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种低聚异麦芽糖及其制备方法，属于功能糖制造技术领域，本发明以麦芽糖、葡萄糖和水混合得到糖浆；将糖浆依次进行调节pH后混合转移葡萄糖苷酶进行酶转化然后流加麦芽糖继续酶转化，流加结束后继续保温酶转化得到低聚异麦芽糖液；将低聚异麦芽糖液依次经过脱色、离子交换精制和色谱分离提纯得到低聚异麦芽糖，制得的低聚异麦芽糖纯度≥98%，其中异麦芽糖和异麦芽三糖的总质量含量≥90%。
Description
技术领域
本发明涉及功能糖制造技术领域，特别涉及一种低聚异麦芽糖及其制备方法。
背景技术
低聚异麦芽糖又称分枝低聚糖，是指葡萄糖基以α-1,6糖苷键结合而成的单糖数在2-6不等的一类低聚糖，低聚异麦芽糖具有良好的理化性质和生理功能，甜度为蔗糖的40％-50％，甜味柔和美，口感较爽；难以被胃酶消化，能促进人体肠道内双歧杆菌的增殖。具有抗龋齿的性能，其广泛应用于食品、医药、饲料、化妆品等行业。
目前市售低聚异麦芽糖主要成分由异麦芽糖、潘糖、异麦芽三糖、四糖以上的低聚糖及麦芽糖、葡萄糖组成，其中功能成分是以a-1,6糖苷键结合的异麦芽糖、异麦芽三糖、潘糖，其中异麦芽糖和异麦芽三糖的效果最好，但鉴于生产技术的限制，目前市售产品异麦芽糖、异麦芽三糖、潘糖的含量仅45%左右，还含有大量的≥DP4低聚糖，影响了其功能效果。
如中国专利文献CN102757990A(申请号201210221599.2)公开了一种高纯度低聚异麦芽糖的制备方法，以玉米粉为原料，玉米粒通过剥皮、脱胚、磨粉、调浆、液化、糖化转苷、蛋白酶酶解、脱色过滤，离交、色谱分离，浓缩和干燥生产工序制得高纯度、高蛋白含量的低聚异麦芽糖。其经过精致后的低聚异麦芽糖用高效液相进行检测异麦芽糖、潘糖、异麦芽三糖总含量为45%左右。中国专利文献CN 109055461A(申请号201810987800.5)公开了一种低聚异麦芽糖的生产方法，其将生物酶催化液化和物理剪切液化相结合，并进行选择性控制，液化液在高速剪切分散乳化机中进行高速撞击、剪切，淀粉分子进一步超微细化，获得糊精分布均匀的液化液，可以为糖化提供比传统工艺更适合的底物，底物分子数量增多，尾端基增多，糖化、转苷反应效率显著提高，所制得的IMO-50产品中异麦芽糖+潘糖+异麦芽三糖含量≥37％(w/w)。
由以上内容可知，目前低聚异麦芽糖通常使用淀粉为原料，而且所制得的低聚异麦芽糖中异麦芽糖和异麦芽三糖含量较低，不满足高品质低聚异麦芽糖的标准。
发明内容
有鉴于此，本发明目的在于提供一种低聚异麦芽糖及其制备方法，本发明提供的方法所得低聚异麦芽糖中异麦芽糖和异麦芽三糖的含量≥90%，而且制备步骤简单，用时短，适用于工业生产。
为了实现上述目的，本发明提供以下技术方案：
本发明提供了一种低聚异麦芽糖的制备方法，包括以下步骤：
1）将麦芽糖、葡萄糖和水混合得到糖浆；
2）将所述步骤1）中的糖浆调节pH值后与转移葡萄糖苷酶混合，进行酶转化，得到转化液；
3）在所述步骤2）得到的转化液中流加麦芽糖继续酶转化，流加结束后继续保温酶转化，得到低聚异麦芽糖液；
4）将所述步骤3）中的低聚异麦芽糖液依次经过脱色、离子交换精制和色谱分离提纯，得到低聚异麦芽糖。
所述步骤1）糖浆中可溶性固形物的质量含量为30-35%；所述可溶性固形物中葡萄糖的质量含量为70-75%。
优选地，所述步骤1）中麦芽糖的纯度≥90%，麦芽三糖以及以上的糖的含量≤3%。
优选地，所述步骤2）中调节pH值至4-6。
优选地，所述步骤2）中转移葡萄糖苷酶的体积与步骤1）中麦芽糖和葡萄糖总质量的比为1-2L：1000kg。
优选地，所述步骤2）中酶转化的温度为50-65℃，时间为4-6h。
优选地，所述步骤3）中流加麦芽糖的速度为每小时流加步骤1）中麦芽糖和葡萄糖总质量的2-4%；流加时间为20-24h，流加温度为50-65℃。
优选地，所述步骤3）中保温酶转化的温度为50-65℃，时间为4-6h。
优选地，所述步骤3）中低聚异麦芽糖液中可溶性固形物的质量含量为55-60%，低聚异麦芽糖液中异麦芽糖和异麦芽三糖的总质量含量≥50%。
优选地，所述步骤4）中色谱分离提纯中树脂为钾型阳离子树脂、钠型阳离子树脂或钙型阳离子树脂。
本发明还提供了一种上述方法制备得到的低聚异麦芽糖，所述低聚异麦芽糖的纯度≥98%，所述低聚异麦芽糖中异麦芽糖和异麦芽三糖的总质量含量≥90%。
有益技术效果：本发明提供了一种低聚异麦芽糖及其制备方法，将麦芽糖、葡萄糖和水混合得到糖浆；将糖浆依次进行调节pH后混合转移葡萄糖苷酶进行酶转化然后流加麦芽糖继续酶转化，流加结束后继续保温酶转化得到低聚异麦芽糖液；将低聚异麦芽糖液依次经过脱色、离子交换精制和色谱分离提纯得到低聚异麦芽糖。
本发明根据葡糖转苷酶的特性，麦芽糖为葡糖转苷酶的主要底物，麦芽糖经转移葡萄糖苷酶水解为葡萄糖-酶共合体和一个游离的葡萄糖，葡萄糖-酶共合体将葡萄糖转移至底物中的葡萄糖，产生异麦芽糖，转移至麦芽糖，则生成潘糖，转移至异麦芽糖，生成异麦芽三糖。本发明采用麦芽糖和高含量葡萄糖的混合物作为反应底物，大大提高了异麦芽糖的生成率，降低了潘糖的生成率，随着反应体系中的麦芽糖被消耗，持续流加麦芽糖，补充转移葡萄糖苷酶的底物，持续产生异麦芽糖，等异麦芽糖和异麦芽三糖含量累积到一定程度，停止流加，精制后经色谱提纯，低聚异麦芽糖纯度≥98%，其中异麦芽糖和异麦芽三糖的总质量含量≥90%。
具体实施方式
本发明提供了一种低聚异麦芽糖的制备方法，包括以下步骤：
1）将麦芽糖、葡萄糖和水混合得到糖浆；
2）将所述步骤1）中的糖浆调节pH值后与转移葡萄糖苷酶混合，进行酶转化，得到转化液；
3）在所述步骤2）得到的转化液中流加麦芽糖继续酶转化，流加结束后继续保温酶转化，得到低聚异麦芽糖液；
4）将所述步骤3）中的低聚异麦芽糖液依次经过脱色、离子交换精制和色谱分离提纯，得到低聚异麦芽糖。
本发明将麦芽糖、葡萄糖和水混合得到糖浆。
在本发明中，所述糖浆中可溶性固形物含量优选为30-35%，更优选为32-34%；所述可溶性固形物中葡萄糖含量优选为70-75%，更优选为71-74%。
在本发明中，所述麦芽糖的纯度优选为≥90%，更优选为≥95%；麦芽三糖以及以上的糖的含量≤3%。
麦芽糖为葡糖转苷酶的主要底物，麦芽糖经转移葡萄糖苷酶水解为葡萄糖-酶共合体和一个游离的葡萄糖，葡萄糖-酶共合体将葡萄糖转移至底物中的葡萄糖，产生异麦芽糖，转移至麦芽糖，则生成潘糖，转移至异麦芽糖，生成异麦芽三糖。本发明采用麦芽糖和高含量葡萄糖的混合物作为反应底物，大大提高了异麦芽糖的生成率，降低了潘糖的生成率。
得到糖浆后，本发明将糖浆调节pH值后与转移葡萄糖苷酶混合，进行酶转化，得到转化液。
本发明优选调节pH至4-6，更优选至4.5-5.5。所述调节pH值所用试剂优选为氢氧化钠或碳酸钠，更优选为氢氧化钠。
在本发明中，所述添加转移葡萄糖苷酶的体积与麦芽糖和葡萄糖总质量的比优选为1-2L：1000kg，更优选为1.5L：1000kg。
在本发明中，所述酶转化的温度优选为50-65℃，更优选为55-60℃；时间优选为4-6h，更优选为4.5-5.5h。
得到转化液后，本发明在得到的转化液中流加麦芽糖继续酶转化，流加结束后继续保温酶转化，得到低聚异麦芽糖液。
在本发明中，所述流加麦芽糖的速度优选为每小时流加所述糖浆中麦芽糖和葡萄糖总质量的2-4%，更优选为每小时流加麦芽糖和葡萄糖总质量的2.5-3.5%；流加时间优选为20-24h，更优选为22h；流加温度优选为50-65℃，更优选为55-60℃。所述流加麦芽糖时保持酶转化的适合温度，在流加麦芽糖的同时继续酶转化。
本发明所设置的麦芽糖与初始糖浆所用的麦芽糖相同，由于麦芽糖含量越高，生成潘糖的概率越大，采用特定的流加速度使反应体系中麦芽糖的含量得到控制，不会导致潘糖的生成。
在本发明中，所述保温酶转化的温度优选为50-65℃，更优选为55-60℃，时间优选为4-6h，更优选为4.5-5.5h。
在本发明中，所述低聚异麦芽糖液中可溶性固形物质量含量优选为55-60%，更优选为56-58%，所述低聚异麦芽糖液中异麦芽糖和异麦芽三糖的总质量含量优选为≥50%，更优选为≥55%。
得到低聚异麦芽糖液后，将所述低聚异麦芽糖液依次经过脱色、离子交换精制和色谱分离提纯得到低聚异麦芽糖。
本发明通过脱色按干基质量百分数1.0-1.5％的比例加入活性炭，搅拌均匀，维持60-80℃，保持30-60min，然后采用板框过滤机进行过滤；离子交换采用连续离子交换系统处理料液，去除料液中的无机盐离子和部分色素，离交后料液透光率≥98％。
本发明采用色谱分离提纯去除反应体系中的葡萄糖和部分麦芽糖。
在本发明中，所述色谱分离提纯中树脂色谱优选为钾型阳离子树脂色谱、钠型阳离子树脂色谱或钙型阳离子树脂色谱，更优选为钾型阳离子树脂色谱。
本发明还提供了根据上述方法制备得到的低聚异麦芽糖，所述低聚异麦芽糖纯度≥98%，其中异麦芽糖和异麦芽三糖的总质量含量≥90%。
为了更好地理解本发明，下面结合实施例进一步阐明本发明的内容，但本发明的内容不仅仅局限于下面的实施例。
实施例1
1）称取纯度为90%的麦芽糖250g和葡萄糖750g；
2）将纯度90%的麦芽糖和葡萄糖与水混合得到糖浆，糖浆中可溶性固形物为35%，可溶性固形物中葡萄糖含量为75%，调节糖浆pH值至5.5，添加转移葡萄糖苷酶1.2ml，在60℃下保温转化6小时后开始流加纯度90%的麦芽糖，在60℃下每小时流加25克麦芽糖，流加24小时，停止流加，在60℃下保温转化6小时，得到低聚异麦芽糖液；
3）将得到的低聚异麦芽糖液依次经过脱色、离子交换精制和钾型阳离子树脂色谱分离提纯得到低聚异麦芽糖。
实施例2
1）称取纯度为95%的麦芽糖300g和葡萄糖700g；
2）将纯度95%的麦芽糖和葡萄糖与水混合得到糖浆，糖浆中可溶性固形物为30%，可溶性固形物中葡萄糖含量为70%，调节糖浆pH值至4，添加转移葡萄糖苷酶1ml，在50℃下保温转化4小时后开始流加纯度95%的麦芽糖，在50℃下每小时流加20克麦芽糖，流加20小时，停止流加，在50℃下保温转化4小时，得到低聚异麦芽糖液；
3）将得到的低聚异麦芽糖液依次经过脱色、离子交换精制和钠型阳离子树脂色谱分离提纯得到低聚异麦芽糖。
实施例3
1）称取纯度为90%的麦芽糖250g和葡萄糖750g；
2）将纯度90%的麦芽糖和葡萄糖与水混合得到糖浆，糖浆中可溶性固形物为35%，可溶性固形物中葡萄糖含量为72%，调节糖浆pH值至5.5，添加转移葡萄糖苷酶1.2ml，在60℃下保温转化6小时后开始流加纯度95%的麦芽糖，在60℃下每小时流加25克麦芽糖，流加24小时，停止流加，在60℃下保温转化6小时，得到低聚异麦芽糖液；
3）将得到的低聚异麦芽糖液依次经过脱色、离子交换精制和钙型阳离子树脂色谱分离提纯得到低聚异麦芽糖。
实施例4
1）称取纯度为93%的麦芽糖280g和葡萄糖720g；
2）将纯度93%的麦芽糖和葡萄糖与水混合得到糖浆，糖浆中可溶性固形物为32%，可溶性固形物中葡萄糖含量为72%，调节糖浆pH值至6，添加转移葡萄糖苷酶1ml，在55℃下保温转化5.5小时后开始流加纯度95%的麦芽糖，在55℃下每小时流加40克麦芽糖，流加22小时，停止流加，在55℃下保温转化5.5小时，得到低聚异麦芽糖液；
3）将得到的低聚异麦芽糖液依次经过脱色、离子交换精制和钾型阳离子树脂色谱分离提纯得到低聚异麦芽糖。
实施例5
1）称取纯度为90.5%的麦芽糖280g和葡萄糖720g；
2）将纯度93%的麦芽糖和葡萄糖与水混合得到糖浆，糖浆中可溶性固形物为33%，可溶性固形物中葡萄糖含量为72%，调节糖浆pH值至4.6，添加转移葡萄糖苷酶1.4ml，在50℃下保温转化5小时后开始流加纯度95%的麦芽糖，在50℃下每小时流加40克麦芽糖，流加22小时，停止流加，在50℃下保温转化5小时，得到低聚异麦芽糖液；
3）将得到的低聚异麦芽糖液依次经过脱色、离子交换精制和钾型阳离子树脂色谱分离提纯得到低聚异麦芽糖。
对比例1
1）称取纯度为50%的麦芽糖1000g；
2）将纯度50%的麦芽糖和水混合得到糖浆，糖浆中可溶性固形物为30%，调节糖浆pH值至5.2，添加转移葡萄糖苷酶1ml，在65℃下保温转化30小时得到低聚异麦芽糖液；
3）将得到的低聚异麦芽糖液依次经过脱色、离子交换精制和钾型阳离子树脂色谱分离提纯得到低聚异麦芽糖。
对比例2
1）称取纯度为90%的麦芽糖1000g；
2）将纯度90%的麦芽糖和水混合得到糖浆，糖浆中可溶性固形物为35%，调节糖浆pH值至5，添加转移葡萄糖苷酶2ml，在65℃下保温转化25小时得到低聚异麦芽糖液；
3）将得到的低聚异麦芽糖液依次经过脱色、离子交换精制和钾型阳离子树脂色谱分离提纯得到低聚异麦芽糖。
实验例1
检测实施例1-5和对比例1-2中步骤2）中低聚异麦芽糖液和步骤3）中低聚异麦芽糖的糖液组分；检测方法采用GB/T 20881-2017中6.3 IMO含量。
表1：实施例及对比例中低聚异麦芽糖液组分含量表
表2：实施例及对比例中低聚异麦芽糖组分含量表
由上表可知，本发明采用麦芽糖和高含量葡萄糖的混合物作为反应底物，大大提高了异麦芽糖的生成率，降低了潘糖的生成率，以持续流加麦芽糖，补充转移葡萄糖苷酶的底物，持续产生异麦芽糖，经过提纯得到低聚异麦芽糖中异麦芽糖与异麦芽三糖的总含量最高可达93%，远高于市售中低聚异麦芽糖中的异麦芽糖、异麦芽三糖的含量。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (5)
1.一种低聚异麦芽糖的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
1）将麦芽糖、葡萄糖和水混合得到糖浆；
2）将所述步骤1）中的糖浆调节pH值后与转移葡萄糖苷酶混合，进行酶转化，得到转化液；
3）在所述步骤2）得到的转化液中流加麦芽糖继续酶转化，流加结束后继续保温酶转化，得到低聚异麦芽糖液；
4）将所述步骤3）中的低聚异麦芽糖液依次经过脱色、离子交换精制和色谱分离提纯，得到低聚异麦芽糖；
所述步骤1）糖浆中可溶性固形物的质量含量为30-35%；所述可溶性固形物中葡萄糖的质量含量为70-75%；
所述步骤2）中调节pH值4-6；
所述步骤2）中转移葡萄糖苷酶的体积与步骤1）中麦芽糖和葡萄糖总质量的比为1-2L：1000kg；
所述步骤2）中酶转化的温度为50-65℃，时间为4-6h；
所述步骤3）中流加麦芽糖的速度为每小时流加步骤1）中麦芽糖和葡萄糖总质量的2-4%；流加时间为20-24h，流加温度为50-65℃；
所述步骤3）中保温酶转化的温度为50-65℃，时间为4-6h。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤1）中麦芽糖的纯度≥90%，麦芽三糖以及以上的糖的含量≤3%。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤3）中低聚异麦芽糖液中可溶性固形物的质量含量为55-60%，低聚异麦芽糖液中异麦芽糖和异麦芽三糖的总质量含量≥50%。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤4）中色谱分离提纯中树脂为钾型阳离子树脂、钠型阳离子树脂或钙型阳离子树脂。
5.权利要求1-4任一项所述的方法制备得到的低聚异麦芽糖，其特征在于，所述低聚异麦芽糖的纯度≥98%，所述低聚异麦芽糖中异麦芽糖和异麦芽三糖的总质量含量≥90%。
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