阅读说明：本技术 一种以原糖为原料制备低聚果糖的方法 (Method for preparing fructo-oligosaccharide by using raw sugar as raw material ) 是由 李克文 栾庆民 李泉荟 贾慧慧 张莉 熊小兰 韩敏 徐虹 李新华 于 2019-10-29 设计创作，主要内容包括：本发明涉及一种以原糖为原料制备低聚果糖的方法,包括：先配制浓度为30wt％-70wt％的原糖溶液,在配制完成的原糖溶液中加入果糖基转移酶糖化4～100h,得到糖化液；再将糖化液经脱色、超滤、真空浓缩得到液体低聚果糖；最后将液体低聚果糖经色谱分离、浓缩、干燥,制得固体低聚果糖。本发明以原糖为原料制备的低聚果糖,突破了行业内目前以菊芋、菊苣或白砂糖为原料生产低聚果糖的生产模式,使用了成本更低的原糖代替,大大地降低了工业化生产的成本。(The invention relates to a method for preparing fructo-oligosaccharide by taking raw sugar as a raw material, which comprises the following steps: firstly, preparing an original sugar solution with the concentration of 30-70 wt%, and adding fructosyltransferase into the prepared original sugar solution for saccharification for 4-100 hours to obtain a saccharification solution; decolorizing, ultrafiltering and vacuum concentrating the saccharified liquid to obtain liquid oligofructose; and finally, carrying out chromatographic separation, concentration and drying on the liquid fructo-oligosaccharide to obtain the solid fructo-oligosaccharide. The invention uses the raw sugar as the raw material to prepare the fructo-oligosaccharide, breaks through the current production mode of producing the fructo-oligosaccharide by using the jerusalem artichoke, the chicory or the white granulated sugar as the raw material in the industry, uses the raw sugar with lower cost to replace, and greatly reduces the cost of industrial production.)

一种以原糖为原料制备低聚果糖的方法

技术领域

本发明属于低聚果糖合成技术领域，特别涉及一种以原糖为原料制备低聚果糖的方法。

背景技术

低聚果糖又名果寡糖或蔗果三糖族低聚糖，是存在于水果、蔬菜、蜂蜜等物质中的天然活性成份，也是优良的水溶性膳食纤维。采用现代生物工程技术果糖基转移酶转化，并精制、浓缩而成的低聚果糖，以其优越的生理功能成为近十年来国际食品市场上广泛流行的功能性食品基料，应用范围多达500余种食品、保健品和药品，被誉为二十一世纪健康新糖源。

天然低聚果糖存在于多种植物或水果中，如菊苣、菊芋、香蕉、洋葱及蜂蜜等。商业上的低聚果糖可以直接从植物中提取或用酶法生产。低聚果糖是现在国际上常用的一种有益的完善营养的食品添加剂，能有效发挥益生菌的生理活性，选择性地增加菌群数量，是益生菌的生长促进因子。另外，低聚果糖作为一种膳食纤维可促进肠道菌群平衡，改善胃肠道功能，具有润肠通便、降血脂、调血糖等多种生理功能。

原糖呈浅棕色，是国际贸易中最主要的食糖产品，可作为食糖精加工的原料使用。未经结晶处理的甘蔗原糖是可以食用的，是一种天然的绿色原糖。将甘蔗捣碎干燥后经研磨获取的甘蔗原糖是可直接食用的。通过简单的加工工艺获取的甘蔗原糖，保持甘蔗原有特点，富含钙、铁、镁、锰、锌等多种矿物质成分，属纯天然绿色糖料，有益于健康。

目前，工业生产低聚果糖所用的原料主要为菊芋、菊苣或白砂糖，与原料为菊芋、菊苣或白砂糖相比，以原糖为原料生产低聚果糖，不仅可以保证糖化后低聚果糖含量≥55％，而且产品具有甘蔗特有的风味，富含钙、铁、镁、锰、锌等多种矿物质成分，营养与风味更佳。现有技术中还有以红糖为原料的制备方法，如中国专利文献CN108330150A中公开的一种以红糖为原料制备的低聚果糖，其由以下方法制备：(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。该方法由于红糖颜色较深，灰分更高，如果进行工业化生产，脱色、离子交换负担很重，而以原糖为原料制备低聚果糖的生产工艺更为简单，糖浆颜色也更透亮。此外，CN107354184A公开了一种低聚果糖的制备方法，将液体菌种加入蔗糖和水得到的蔗糖溶液中，用缓冲液调节溶液pH值至4～7，再加入氯化锌搅拌均匀，在紫外光照射下发酵，发酵终产物经去除菌体、脱色、精制、浓缩，即得低聚果糖。该方法由于采用自制液体菌种，操作工艺复杂，反应过程引入大量无机盐类，如果进行工业化生产，离子交换负担很重。而以原糖为原料制备低聚果糖生产工艺更为简单，且保留了一定的甘蔗风味和丰富的矿物质元素，与白砂糖等为原料相比，生产成本更低。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的提供一种以原糖为原料制备低聚果糖的方法。本发明原糖为原料制备的低聚果糖含量、功能均可以达到以白砂糖为原料的低聚果糖的水平，且保留了一定的甘蔗风味和丰富的矿物质元素，更加营养健康。与白砂糖等为原料相比，生产成本更低。

本发明的技术方案为：

一种以原糖为原料制备低聚果糖的方法，包括步骤如下：

(1)配制浓度为30wt％-70wt％的原糖溶液，在配制完成的原糖溶液中加入果糖基转移酶糖化4～100h，得到糖化液；

(2)将步骤(1)得到的糖化液经脱色、超滤、真空浓缩得到液体低聚果糖；

(3)将步骤(2)得到的液体低聚果糖经色谱分离、浓缩、干燥，制得固体低聚果糖。

根据本发明优选的，步骤(1)中，所述的原糖溶液浓度为40wt％-60wt％。

根据本发明优选的，步骤(1)中，所述果糖基转移酶加入量为0.3-3L/t干基。

根据本发明优选的，步骤(1)中，所述糖化条件为：温度为40～75℃，pH 5.0～7.0，时间10～80h。

根据本发明优选的，步骤(2)中，所述脱色为使用直径为10～30目的颗粒活性炭柱，颗粒活性炭柱温度为70～80℃，糖化液流速为2～3BV，脱色时间为0.5～1.0h。

根据本发明优选的，步骤(2)中，所述超滤为使用膜分子量在1w～10w Da的超滤膜，在运行压力0.1～1.0MPa，温度为30～50℃。

根据本发明优选的，步骤(2)中，所述真空浓缩为在运行压力0.1～1.0MPa，温度为65℃，得到的液体低聚果糖中固形物的质量百分比为60～75％。

根据本发明优选的，步骤(3)中，所述色谱分离的条件为：运行压力0.1～1.0MPa，温度为30～50℃，色谱分离后的液体低聚果糖中低聚果糖的质量百分比为70～95％。

根据本发明优选的，步骤(3)中，所述干燥为喷雾干燥或带式干燥。

本发明的有益效果如下：

(1)本发明以原糖为原料制备的低聚果糖，突破了行业内目前以菊芋、菊苣或白砂糖为原料生产低聚果糖的生产模式，使用了成本更低的原糖代替，大大地降低了工业化生产的成本。

(2)本发明制备得到的低聚果糖在功能方面均可以达到以白砂糖等原料制备的低聚果糖的水平，且本发明中制备的低聚果糖产品保留了一定的甘蔗风味，蔗香风味更加浓郁。

(3)本发明采用的制备方法工艺简单，操作方便，在精制过程中，利用超滤工艺取代了目前常用的离子交换工艺，减少了损失，提高了低聚果糖产率，同时采用超滤保留了原糖所含有的丰富矿物质元素，更加营养健康。

具体实施方式

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下面通过具体实施例对本发明的技术方案进行详细的说明，但本发明所保护范围不限于此。

实施例1

一种以原糖为原料制备低聚果糖的方法，包括步骤如下：

(1)称取20kg原糖，加去离子水配制成浓度为30wt％的原糖溶液；在配制完成的原糖溶液中加入果糖基转移酶进行糖化反应，加酶量为0.3L/t干基，糖化温度为40℃，糖化pH为5.0～6.0，糖化时间100h，糖化后低聚果糖含量58.32％；

(2)将步骤(1)得到的糖化液通过直径为20目的颗粒活性炭进行脱色，温度为70～75℃，流速为3BV；脱色后的糖化液用分子量为10w Da超滤膜进行超滤，运行压力为0.1～0.5MPa，温度为30～40℃，去除糖液中的杂质及酶分子；再经真空浓缩得到液体低聚果糖产品，其固形物的质量百分比为75％。

实施例2

一种以原糖为原料制备低聚果糖的方法，包括步骤如下：

(1)称取20kg原糖，加去离子水配制成浓度为50wt％的原糖溶液；在配制完成的原糖溶液中加入果糖基转移酶进行糖化反应，加酶量为3L/t干基，糖化温度为75℃，糖化pH为5.0～6.0，糖化时间100h，糖化后低聚果糖质量百分比为57.65％；

(2)将步骤(1)得到的糖化液通过直径为30目的颗粒活性炭进行脱色，温度为75～80℃，流速为2BV；脱色后的糖化液用分子量为1w Da超滤膜进行超滤，运行压力为0.6～1MPa，温度为40～50℃，去除糖液中的杂质及酶分子；再经真空浓缩得到液体低聚果糖产品，其固形物的质量百分比为60％。

(3)将步骤(2)得到的液体低聚果糖经条件为运行压力0.1～1.0MPa，温度为30～50℃的色谱分离后，液体低聚果糖中低聚果糖质量百分比为为95.92％，再进行喷雾干燥，得到含量为95％的固体低聚果糖。

实施例3

一种以原糖为原料制备低聚果糖的方法，包括步骤如下：

(1)称取20kg原糖，加去离子水配制成浓度为70wt％的原糖溶液；在配制完成的原糖溶液中加入果糖基转移酶进行糖化反应，加酶量为2L/t干基，糖化温度为60℃，糖化pH为6.0～7.0，糖化时间24h，糖化后低聚果糖质量百分比为58.22％；

(2)将步骤(1)得到的糖化液通过直径为30目的颗粒活性炭进行脱色，温度为75～80℃，流速为2BV；脱色后的糖化液用分子量为1w Da超滤膜进行超滤，运行压力为0.4～0.8MPa，温度为40～50℃，去除糖液中的杂质及酶分子；再经真空浓缩得到液体低聚果糖产品，其固形物的质量百分比为60％。

(3)将步骤(2)得到的液体低聚果糖经条件为运行压力0.1～1.0MPa，温度为30～50℃的色谱分离后，液体低聚果糖中低聚果糖质量百分比为为73.64％，再进行喷雾干燥，得到含量为70％固体低聚果糖。

对比例1

一种以白砂糖为原料制备低聚果糖的方法，其制备方法同实施例2，不同之处在于所使用的原料为白砂糖，得到含量为55％液体低聚果糖。

对比例2

利用内切菊粉酶以菊苣或菊芋为原料制备低聚果糖，其制备方法为：菊粉内切酶的用量为1U/mL，酶解的温度为60℃，时间为3h，搅拌速率为60r/min。精制过程如实施例2，不同之处在于超滤过程改为离子交换，得到含量为55％的液体低聚果糖。

测试例1

对实施例2、3和对比例1、2制备的低聚果糖的功能方面、口感、风味，以及产率进行统计，以75％的FOS-55低聚果糖液为例，其中的产量是指消耗一吨原料得到FOS-55低聚果糖的质量，具体结果如表1。

表1

通过上表可以看出，实例2与对比例1、2相比，实施例2的产量为1.23t明显高于对比例1的1.2t和对比例2的1.06t，实施例2的成本为7368元/吨而对比例1的生产成本达到了10932元/吨，对比例2为9313元/吨，成本明显降低，同时保留了原糖所含有的丰富矿物质元素，风味上富有甘蔗的蔗香，在功能和说明本发明突破了行业内目前以菊芋、菊苣或白砂糖为原料生产低聚果糖的生产模式，保持了蔗糖原有风味及矿物质，降低了成本，提高了产率。