低聚果糖生产工艺

洋姜（菊芋）

洋姜学名：菊芋Helianthus tuberosus L．。属菊科向日葵属一年生草本植物。菊芋以地下块茎供食。菊芋的块茎中含丰富的菊糖，为果糖多聚物质，对糖尿病有一定的辅助疗效。栽培粗放，有发展前景。近年研究发现：每100克块茎中含水分79.8克，粗蛋白0.1克，脂肪0.1克，碳水化合物16.6克，粗纤维0.6克，灰分2.8克，钙49毫克，磷119毫克，铁8.4毫克，维生素b10.13毫克，维生素b20.06毫克，尼克酸0.6毫克，维生素c 6毫克，并含丰富的菊糖、多缩戊糖、淀粉等物质，洋姜对血糖具有双向调节作用，即一方面可使糖尿病患者血糖降低，另一方面又能使低血糖病人血糖升高。研究显示，洋姜中含有一种与人类胰腺里内生胰岛素结构非常近似的物质，当尿中出现尿糖时，食用洋姜可以控制尿糖，说明有降低血糖作用。当人出现低血糖时，食用洋姜后同样能够得到缓解．

来源

菊粉, 又名菊糖, 作为植物能量的储存方式之一, 在自然界的分布十分广泛, 超过三万种植物中可以找到其含量并为它们的能量储备。某些细菌和真菌中也含有菊粉, 但主要来源是植物,一些常见植物中菊粉含量如表1所示:

表1植物中菊粉含量(湿重)

植物名称菊粉含量(%)

小麦1～4

洋葱2～6

韭菜3～10

天冬10～15

菊苣13～18

菊芋14～17

大蒜9～16

香蕉0.3～0.7

蒲公英12～15

婆罗门参4～11

大丽花15～20

菊粉及低聚果糖的主要特性

（1）调节肠胃功能

（2）提高免疫力

（3）排毒养颜

（4）改善脂质代谢

（5）促进矿物质吸收

（6）有利于维生素合成

（7）防止龋齿

（8）适宜于糖尿病人食用

产品

菊粉（粉剂）、低聚果糖（糖浆及粉剂）、高纯度果糖（糖浆）。

以洋姜为原料酶法生产低聚果糖的生产工艺如下：

洋姜块基→菊粉→酶解（边反应边分离）→脱色→脱盐→浓缩→低聚果糖对双歧菌的激活作用（Biffidus Promoter）

低聚果糖被认为是我们饮食中最有效的双歧杆菌生长活性剂。广泛的研究已经证明摄入适量的低聚果糖会大大增加（5到10倍以上）肠道内有益双歧杆菌的数量，同时可以使有害细菌减少，同时达到润肠通便的效果。这是因为低聚果糖能促进双歧杆菌的代谢，提高其活性，并抑制有害菌繁殖。

生产技术

以洋姜为原料经酶部分水解再经纯化精制处理获得。

项目建设条件

主要设备：发酵、过滤、分离、浓缩设备等。

主要能源：水：50m3/h；电：总装机容量600kw；汽：4T/h锅炉

建筑面积：主车间面积500～800M2，辅助库房和办公用房。

生产定员：依设备自动化程度不同需35～50人。

建设规模

拟建设规模年产500吨，总投资400万元。

经济效益分析

生产成本为7000元/吨，销售价格9500～10000元/吨，利税2500～3000元/吨。

酶解菊粉生产低聚果糖

工艺流程

菊芋根清洗切片或磨碎灭酶温水浸提（pH值为8-10）或榨汁

分离清液局部酶解低聚果糖溶液脱色浓缩干燥成品

主要的操作

粗酶液的制备

培养基（k/l）菊糖10，（NH

4）

2

HPO

4

8，KC10.5，MgSO

4

·7H

2

O 0.5，FeSO

4

·7H

2

O

0.03，玉米浆15，pH值7.0。50ml置于250ml三角瓶中后灭菌。

菌种从土壤中分离的一种菌株№，65

培养方法：45℃、120rpm培养60h。

酶液分离将上述培养后的菌液离心得清液，再经渗透、膜分离（30 000Da），获得粗酶液。

酶活测定将菊粉溶于0.1M醋酸缓冲液（pH值5.5））制成浓度为2%的溶液，取该溶液2ml，加入粗酶液0.5ml并用缓冲液稀释至5.0ml，55℃反应60min后，于100℃、10min灭酶，生成的还原糖数量用3、5-二硝基水杨酸比色法测定。

酶单位定义为：在上述条件下6 每分钟催化菊糖水解生成1μmol还原糖的酶量。

低聚果糖的制备

菊芋根的汁或干粉都可直接作为原料使用，粗酶液的使用量为15U/g-25U/g 菊粉。酶水解反应在带搅拌的反应器内进行，如将菊芋粉慢慢地投入到反应器内，在不断搅拌中，同时喷淋60℃的热水与粗酶液的混合液，最后加入55℃温水以使反应体系内水含量为60%。然后在55℃条件下反应20h-25h，水解产物经浓缩、干燥即得产品，产物中FOC含量达70%以上。若以纯菊糖为原料并对其酶解粗产物进行分离处理，则所得产物中FOS含量可达95%以上。

低聚果糖，又称果寡糖或蔗果低聚糖，分子式

（G-F-Fn,n=1,2,3,其中G为葡萄糖，F为果糖）。是由1-3个果糖基通过β-1，2糖苷键与蔗糖中的果糖基结合而成的蔗果三糖，蔗果四糖和蔗果五糖等一组低聚糖的总称。其广泛存在于香蕉，大蒜，蜂蜜，洋葱等食物之中利用专利保存菌株出芽短梗霉Aureobasidium pullulans FW9901（CGMCC0436）发酵生产果糖基转移酶，利用该酶催化蔗糖特异性合成高纯度低聚果糖（FOS）聚果糖的生产自从1950年，Bacon等人在研究酵母转化酶时，发现此酶具有转化生成蔗果低聚糖的功能后，人们开始对低聚果糖的工业化生产进行了深入地研究。

目前，在低聚果糖的生产中主要采用三种工艺方

法：

1，酶解法：

以菊粉为原料，通过控制酶的水解度水解生成的果寡糖混合物，此法生成的低聚果糖链较长。

2，深层液体发酵法

以50%-60%蔗糖溶液为底物，直接运用黑曲霉发酵产生的β-呋喃果糖苷酶转化生成低聚果糖液。

3，固定化酶法生产

其实此法和发酵法机理一样，其首先运用海藻酸钠和氯化钙等试剂将黑曲霉孢子固定化做成颗粒，即为固定化酶。将此酶按比例投入50%蔗糖溶液中反应

，然后过滤分离，将酶与糖液分开，固定化酶可反复使用。

可以看出，在上述工艺方法中，都受到了酶促反应平衡理论的影响，这也就使得反应产物中低聚果糖含量不能达到较高水平。事实上，在一次性转化中一

般仅能达到50G型低聚果糖产品的组分要求。

在国内，由于低聚果糖产业起步较晚，生产技术也相对落后，高纯度低聚果糖的生产工艺还在摸索起步阶段。为了提高低聚果糖的纯度，人们不断地寻求有效的方法，有的从酶促反应的角度出发，在发酵产