一種以馬鈴薯澱粉生產低de值麥芽低聚糖漿的方法

2023-06-18 04:41:11 1

專利名稱：一種以馬鈴薯澱粉生產低de值麥芽低聚糖漿的方法
技術領域：
本發明涉及一種以澱粉生產糖漿的方法，確切地說是一種以馬鈴薯澱粉為原料全酶法生產一種磷酸寡糖專用低DE值麥芽低聚糖漿的方法。
二背景技術：
磷酸寡糖是分子中帶有磷酸酯鍵，且聚合度在3 6之間的麥芽低聚糖混合物，是利用酶工程技術開發的新型功能性低聚糖。磷酸寡糖除具備一般功能性低寡糖的功能特性，還具有促進體內鈣、鐵等礦物質吸收和溶解、抗齲齒、抗澱粉老化等獨特的功能特性，其中持鈣性和促進鈣質吸收是其最顯著的功能特性。鈣是人體內最豐富的礦物質，約佔人體體重的2%，作為細胞的第二信使，鈣參與機體的多種功能並發揮著極為重要的作用，如肌肉收縮、細胞分裂、神經及精神活動等。長期以來，人們錯誤地認為鈣元素能從食物中得到充足供應而不缺乏。但近年來醫學研究的結果表明，缺鈣正嚴重地危害著每一個人的健康，其中以兒童和老年人最甚。由於飲食結構的不平衡，尤其是以穀類為主食的我國人群，鈣的攝入量僅佔營養學家推薦量的50%，所以補鈣成為保健醫學的一大課題。磷酸寡糖能與鈣形成可溶性複合物，並阻礙其與日常攝入的鹼性磷酸鹽、草酸鹽、植酸等形成難溶的化合物，使得的鈣離子在腸道內保持較高的濃度，從而有利於吸收。其補鈣效果與近年來風行的功能性食品添加劑酪蛋白磷酸肽(CPPs)相當，且與CPPs相比，磷酸寡糖具有價格低廉、安全性高、苦味閾值低等優點。因此，利用酶解的方法從天然澱粉中製得的磷酸寡糖，是一種天然、安全的功能性低聚糖，符合人們對食品安全的日益增長的要求，具有積極的社會意義和良好的市場前景。製備磷酸寡糖，首先要製備寡糖含量高的低DE值麥芽低聚糖糖漿。
製備磷酸寡糖，首先要製備寡糖含量高的低DE值麥芽低聚糖漿。工業上以DE值表示澱粉糖液中還原糖含量(以葡萄糖計)佔乾物質的百分率，DE值較低則製備的糖液中葡萄糖的含量低，寡糖含量高，反之，葡萄糖的含量較高，寡糖含量低。 隨著現代酶製劑工業的不斷發展，製糖工業也進入了一個全新的發展階段，人們開始用各種澱粉酶液化、糖化水解澱粉和澱粉質原料，生產葡萄糖漿、麥芽糖漿、啤酒發酵用糖等澱粉糖品，用於食品與發酵工業。採用酶工程手段對澱粉分子進行限制和定向水解是研究製備低DE值麥芽低聚糖的關鍵技術之一。可以採用的酶主要有a-澱粉酶、!3-澱粉酶、真菌酶、普魯蘭酶、麥芽低聚糖酶等。製備低DE值的麥芽低聚糖槳，要求澱粉水解時間短，並能充分均勻地液化，這就增加了對工藝和設備的要求。傳統水解工藝採用間接加熱設備，由於升溫速度緩慢，局部過熱明顯，易導致澱粉液化不徹底，液化液混濁、不穩定、易老化，同時也不利於後續的糖化工藝。由於澱粉酶作用於底物的過程包括液化、糖化、脫支等多重反應，在澱粉酶作用於馬鈴薯澱粉時，其水解反應受到連接在葡萄糖殘基上的磷酸根所阻礙，阻礙作用的結果使得酶解反應得到的是聚合度至少為10以上的麥芽聚糖，而聚合度在3-6之間的低聚糖組分比例極低。 我國是全世界馬鈴薯的最大生產國，年產鮮薯約4000萬噸，原料來源極為豐富，是僅次於玉米澱粉的生產量和商品量居第二位的植物澱粉。但我國的馬鈴薯加工比例還不到產量的百分之五，是世界上馬鈴薯加工能力最低的國家之一，綜合利用方面薄弱，經濟價 值發揮不充分。由於馬鈴薯自身分子結構的特點和特殊性能，其應用是其它類澱粉製品所 無法替代的。馬鈴薯澱粉製糖是一個值得注意的研究課題，國外已有成熟的生產經驗，但在 我國才剛被認識。本發明對於馬鈴薯澱粉資源的轉化，提高馬鈴薯澱粉的產品附加值具有 重要意義。

發明內容
本發明的目的是提供一種利用馬鈴薯澱粉製備磷酸寡糖前體_低DE值麥芽低聚
糖漿，所要解決的技術問題是對馬鈴薯澱粉遴選適宜的液化、糖化工藝。 本發明所稱的低DE值麥芽低聚糖是指糖化DE值為30 40、聚合度為2 7麥芽
聚糖，糖漿中固形物含量為60 65wt% (重量百分比，下同)。 本發明的技術方案是以馬鈴薯澱粉為原料的全酶促反應，包括調漿、液化、糖化、 脫色、濃縮各單元過程，與現有技術的區別是所述的液化是在比重為10 15° B6、 pH值 5. 0 6. 5的澱粉漿料中加入氯化鈣和耐高溫a -澱粉酶用噴射液化器進行噴射液化，液 化溫度105 115。C、噴射器出口溫度95 97。C，液化料於95 98。C下保溫25 35min， 氯化鈣的加入量為原料量的0. 03 0. 06wt% ，耐高溫a -澱粉酶的加入量30 40u/g澱 粉；所述的糖化是在澱粉液化液中加入真菌酶和普魯蘭酶於55 65t:下糖化2 3小時。 真菌酶的加入量2. 0 8. Ou/g澱粉，普魯蘭酶加入量0. 3 1. Ou/g澱粉。
液化優選在比重10 15° B6、pH值5. 7 6. 2的澱粉漿料中加入0. 04wt^氯化 鈣和35u/g澱粉的耐高溫a -澱粉酶用噴射液化器進行液化，液化溫度11(TC、噴射器出口 溫度96。C、液化料於98。C下保溫30分鐘。 糖化優選在澱粉液化液中加入真菌酶4 6u/g澱粉和普魯蘭酶0. 4 0. 6u/g澱
粉於6(TC下糖化2.5小時。 具體操作步驟如下 1、調漿在配料罐內先加水，在攪拌過程中加入馬鈴薯澱粉，把粉漿乳調到 10-15° B6，用HC1和Na2C03調至pH值為5. 0 6. 5，加入0. 03 0. 06wt %的氯化f丐作為 澱粉酶的保護劑和激活劑。 2、液化工藝在調好的漿料中加入耐高溫a -澱粉酶，用量為30_40u/g澱粉。將 調配好的澱粉漿乳泵入噴射器，蒸汽直接進入乳液薄層，瞬間達到液化溫度使澱粉糊化、液 化。噴射溫度105 115t:，控制出料溫度為95 97°C。從噴射器中出來的料液，進入密 閉層流罐，在95-98t:條件下保溫25 30min。碘試反應顯碘本色時，通蒸汽滅酶。
3、糖化工藝將澱粉液化液轉入糖化釜中用真菌酶和普魯蘭酶協同作用，真菌酶 用量為2. 0-8. Ou/g澱粉，普魯蘭酶用量為0. 3-1. Ou/g澱粉，糖化溫度55 65°C ，糖化時間 2 3h，升溫至IO(TC滅酶。 4、脫色、濃縮糖化完成後加入活性炭吸附，依靠活性炭的物理吸附作用去除色 素、不溶性物質等雜質。濾清的糖液進入節能多效降膜真空蒸發濃縮系統進行濃縮，得到固 形物含量為60-65wt^、液體透明清亮、穩定性好的低DE值麥芽低聚糖漿。DE值30 40， 麥芽低聚糖聚合度2 7。 本發明是利用先進的生物技術，直接利用馬鈴薯澱粉製備磷酸寡糖專用的低DE值麥芽低聚糖漿，主要有以下好處 1、馬鈴薯澱粉是結合磷含量最高的天然澱粉磷酸酯，由於澱粉酶分解糖苷鍵的反 應受到連接在葡萄糖殘基上磷酸根的電荷效應和空間位阻效應的影響，與磷酸基團鄰近的 糖苷鍵難以被澱粉酶作用，一般情況下，酶解反應的結果只能得到聚合度10以上的結合 有磷酸根的麥芽聚糖。本方法採用全酶促反應機制並結合低壓噴射液化技術，以耐高溫 a-澱粉酶為液化酶，真菌酶和普魯蘭酶協同糖化，克服了磷酸基團對酶作用的電荷效應和 空間位阻效應，，在提高澱粉轉化率的同時也很好的控制了糖漿的DE值，避免一般工藝中 出現的DE值難以控制，葡萄糖含量多，液化不徹底等缺點。 2、採用節能多效降膜真空蒸發濃縮系統，能耗低，實現連續操作，料液受熱時間 短，，避免了長時間受熱返色影響產品外觀的問題。 3、採用高效陰離子液相色譜(HPAEC-PAD)作為檢測手段，利用糖在高pH( > 12) 介質中能解離成陰離子，使其在附聚薄殼型陰離子交換樹脂柱上進行交換層析，分離後的 糖組分進入PAD進行檢測，從而達到了高效、快速、微量(pmol-nmol)的分離與檢測。
4、以馬鈴薯澱粉為原料製備低DE值麥芽低聚糖，對發展我國的澱粉糖工業，提高 馬鈴薯澱粉的附加值，開發新型功能性低聚糖都具有積極的促進作用。
四

圖1是本麥芽低聚糖TLC譜圖。圖中可見樣品中主要組份是DP2 DP7。
圖2是本麥芽低聚溏HPAEC-PAD譜圖，圖中a為標準品譜圖，b為樣品譜圖。
五具體實施例方式
本發明所用原料 馬鈴薯澱粉寧夏固源澱粉有限公司，水分含量19% ; 利可來耐高溫a -澱粉酶21000u/ml，丹麥NOVO公司 真菌酶30000u/ml，丹麥NOVO公司 普魯蘭酶400u/ml，丹麥NOVO公司 氯化鈣分析純，無錫亞盛化工有限公司 標準品(葡萄糖、麥芽糖、麥芽三糖、麥芽四糖、麥芽五糖、麥芽六糖、麥芽七糖) SIGMA公司 本發明應用的分析方法 還原糖含量的測定3， 5- 二硝基水楊酸比色法 固形物含量的測定阿貝折光儀法 DE值的測定DE值X二 (還原糖含量/乾物質含量)*100% 麥芽低聚糖的定性分析薄層層析法 糖組分的測定高效陰離子液相色譜法(HPAEC-PAD) 1、低DE值麥芽低聚糖漿的製備 (1)調漿在配料罐中加入水，攪拌下加入馬鈴薯澱粉，調粉漿乳比重達10 150B6，且HC1和Na2C03調pH值5. 7 6. 2，加入0. 04wt^氯化牽丐。 (2)液化在調好的澱粉漿料中加入耐高溫a -澱粉酶，用量35u/g澱粉，攪拌均勻後用泵將物料打入噴射液化器，粉漿和蒸汽在噴射器中直接相遇。噴射溫度ll(TC，控制 出料溫度為95 97t:。從噴射器中出來的料液，進入層流罐在98t:條件下保溫30min。碘 試反應顯碘本色時，通蒸汽滅酶。 (3)糖化將澱粉液化液轉入糖化釜中，攪拌下加入真菌酶、用量4 6u/g澱粉和 普魯蘭酶、用量0. 4 0. 6u/g澱粉，糖化溫度6(TC，糖化時間2. 5小時，升溫至IO(TC滅酶。
(4)脫色、分離、濃縮採用活性炭脫色，脫色溫度7(TC，活性炭用量為澱粉原料的 1.4%，板框壓濾機除去濾渣。濾液進入節能多次降膜真空蒸發濃縮系統濃縮，蒸汽壓力 0. 5Mpa，6. 5mVh，濃縮至固形物含量為60 65wt%。
2、低DE值麥芽低聚糖的分析
(l)TLC定性分析 展開劑為正丁醇乙酸水=3 : i : i，顯色劑為苯胺-二苯胺-磷酸。取
矽膠板在ll(TC下活化lh。取葡萄糖和麥芽低聚糖(DP2 7)標準品，麥芽低聚糖漿(樣 品)，配成1% (w/v)的濃度，用微量吸管點樣於薄層板上，吹乾。再將薄層板放在盛有展開 劑的層析缸中展開。當溶劑前沿到達距薄層板末端lcm時，停止展開。取出薄層板，用吹風 機吹乾，噴顯色劑於薄層板，再在電熱板上加熱10min使其充分顯色，可以看出所製備的低 DE值麥芽低聚糖漿的主要組分是麥芽二糖至麥芽七糖，如圖1所示。
(2) HPAEC-PAD檢測糖組分 採用Dionex ICS-3000型高效陰離子色譜儀檢測所製備的麥芽低聚糖(樣品)的 糖組分，以葡萄糖和麥芽低聚糖(DP2-7)標準品為對照，進行定性分析。色譜條件如下色 譜柱CarboPac PA100 2mmX 250mm分析柱和保護柱；檢測器脈衝安培檢測器(PAD) ， Au
工作電極，Ag/AgCl參比電極；柱溫30。C ;流動相:A :100%水;B :200mmol/L氫氧化鈉;C :
lmmol/L乙酸鈉；流速0. 25ml/min ;進樣體積20 y L ;氫氧化鈉和乙酸鈉梯度洗脫。
1)繪製標準品譜圖稱取葡萄糖和麥芽2 7糖標準品(依次用代號Gl， G2， G3， G4， G5， G6， G7表示) 各10. Omg，用超純水溶解定容至10mL，取2 y L稀釋至2mL，用0. 45 y m的水系濾膜過濾後進 樣。得到標準品譜圖，如圖2中a所示。
2)樣品檢測 取製備的麥芽低聚糖漿，先稀釋至濃度為1%，而後進一步稀釋1000倍，用 0. 45 ii m的水系濾膜過濾後進樣。得到麥芽低聚糖漿樣品譜圖，如圖2中b所示。
權利要求
一種以馬鈴薯澱粉生產低DE值麥芽低聚糖漿的方法是以馬鈴薯澱粉為原料的全酶促反應方法，包括調漿、液化、糖化、脫色、濃縮各單元過程，其特徵在於所述的液化是在比重10～15°Bé、pH值5.0～6.5的澱粉漿料中加入氯化鈣和耐高溫α-澱粉酶用噴射液化器進行液化，液化溫度105～115℃，噴射器出口溫度95～97℃，液化料於95～98℃下保溫25～35分鐘，氯化鈣的加入量為原料量的0.03～0.06wt％，耐高溫α-澱粉酶的加入量30～40u/g澱粉；所述的糖化是在澱粉液化液中加入真菌酶和普魯蘭酶於55～65℃下糖化2～3小時，真菌酶的加入量2～8u/g澱粉，普魯蘭酶加入量為0.3～1.0u/g澱粉。
2. 根據權利要求1所述的的方法，其特徵在於所述的液化是在比重10 15。 B6、 pH5. 7 6. 2漿料中加入0. 04%的氯化鈣和35u/g澱粉的耐高溫a -澱粉酶用噴射液化器 進行液化，液化溫度11(TC、噴射器出口溫度96t:、液化料於98t:下保溫30分鐘。
3. 根據權利要求1或2所述的的方法，其特徵在於所述的糖化是在澱粉液化液中加 4 6u/g澱粉真菌酶和0. 4 0. 6u/g澱粉普魯蘭酶於6(TC下糖化2. 5小時。
全文摘要
一種以馬鈴薯澱粉生產低DE值麥芽低聚糖漿的方法是以馬鈴薯澱粉為原料依次進行液化和糖化，首先在比重10～15OBé、pH值5.0～6.5的澱粉漿料中加入0.03～0.06wt％氯化鈣和30～40μ/g澱粉耐高溫α-澱粉酶用噴射液化器於105～115℃進行液化，液化料於95～98℃下保溫25～35min。然後澱粉液化料中加入2～8μ/g澱粉真菌酶和0.3～1.0μ/g澱粉普魯蘭酶於55～65℃下糖化2～3小時得到澱粉糖化液，糖化液經脫色、濃縮得到固形物含量60～65wt％的低DE值麥芽低聚糖漿，DE值30～40，主要成分為聚合度2～7的麥芽聚糖，用於製備磷酸寡糖。
文檔編號C12P19/14GK101701235SQ20091018587
公開日2010年5月5日 申請日期2009年12月10日 優先權日2009年12月10日 公開號200910185876.發明者劉霞, 杜先鋒, 楊文軍 申請人:安徽農業大學