功能性低聚糖的制备

功能性|低聚|糖|制备

功能性低聚糖((functional oligosaccharide)是由2~10个相同或不同的单糖，以糖苷键聚合而成；但不被人体胃酸、胃酶降解；不在小肠吸收，可到达大肠部位；具有促进人体双岐杆菌的增殖等生理功能。这类低聚糖包括异麦芽糖、低聚果糖、低聚乳糖、棉子糖、低聚木糖、水苏糖、低聚壳多糖、低聚龙胆糖、低聚帕拉金糖、海藻糖等。

现将主要的功能性低聚糖的生产介绍如下：

一、低聚异麦芽糖

低聚异麦芽糖(Isomaltooligosacharide，简称IMO )是指葡萄糖基以a-1,6糖苷键结合而成单糖数在2~6不等的一类低聚糖，其主要成份为异麦芽糖((Isomaltose)、潘糖(Panose)、异麦芽三糖(Isomaltotriose)及异麦芽四糖等。

1. 制备方法

低聚异麦芽糖制备大致有以下两种途径：一是利用糖化酶逆合作用，在高浓度葡萄糖溶液中将之逆合生成异麦芽糖、麦芽糖等低聚糖；但由于产率低，产物复杂，生产周期长等缺点而难以工业化大量推广。二是以淀粉制得高浓度葡萄糖浆为底物，通过a-葡萄糖转苷酶催化发生a-葡萄糖基转移反应而得。工业化生产低聚异麦芽糖一般以淀粉为原料采用全酶法工艺，技术以日本最为成熟。

工艺流程

淀粉→调浆→淀粉乳→喷射液化(a-淀粉酶)→糖化(β-淀粉酶，α-葡萄糖苷酶)→灭酶→过滤(硅藻土)→脱色〔活性炭) →脱盐(离子交换树脂)→ MO糖浆

IMO-50（糖浆)→喷雾干燥→ IMO-50糖粉

→真空浓缩→

柱分离→MO-90(糖浆)→喷雾干燥→ MO-90糖粉

2.工艺简介

淀粉加水调制成30 %淀粉乳，调节pH 6~6.5，加耐高温a-淀粉酶、90 ℃喷射液化液化至DE值为6~10，按1kg淀粉加β-淀粉酶和真菌α-葡萄糖苷转移酶2 ~ 4 g，于pH 5、60 ℃反应72h ，反应完毕进行灭酶，用藻土助滤，滤清后活性碳脱色，再经阴阳树脂混合床离交脱盐，真空浓缩可以得到浓度50 %的糖浆，经喷雾干燥可得50糖粉成品。真空干燥后如果上柱分离葡萄糖、麦芽糖可得到90糖浆，经真空干燥得90粉糖。

3. 实际操作注意事项

(1) 要严格控制连续喷射液化工艺条件，既做到全部糊精化，又控制较低DE 值。

①确定底物浓度

②选择液化温度和液化酶

③选择合适的pH值

④控制液化DE值

(2) 要严格控制糖化和转苷等生产关健工序

①选择合适糖化酶

②a-葡萄糖转苷酶固定化

③探索糖化转苷同罐同时进行工艺条件

(3) 利用先进的净化分离技术

在净化分离技术方面，要推广树脂吸附脱色代替活性炭。采用微滤装置过滤糖浆，以进一步提高产品纯度和卫生指标，应用纳滤分离技术使产品低聚异麦芽糖纯度≥90% 。

二、低聚龙胆糖

低聚龙胆糖(Gentiooligosaccharide)是一类由葡萄糖以β-1,6糖苷键结合而成低聚糖，主要成分是龙胆二糖、龙胆三糖和龙胆四糖。

1. 制备方法

低聚龙胆糖有多种制备方法，最早制取低聚龙胆糖是从龙胆属茎、根中提取，由于受原料等限制，使其难以大量生产。此外，还原苦杏仁苯或从酸法水解淀粉副产物中提纯等都可制取低聚龙胆糖。但工业化生产低聚龙胆糖主要通过酶法生产，以高浓度葡萄糖为原料，先通过β-葡萄糖苷酶转糖苷作用及缩合作用，合成低聚龙胆糖混合物，再经分离精制便可制得不同规格低聚龙胆糖制品。

工艺流程

葡萄糖→调浆→高浓度葡萄糖→转苷(β-葡萄糖苷酶)→灭酶→分离→脱色〔活性炭) →脱盐→缩合→低聚龙胆糖混合物→分离→精制→产品

2. 工艺简介

配制葡萄糖溶液浓度、固形物含量宜分别大少70%、40%；调整反应液的pH

4.5~7.5，加热物料温度在40~70℃；加酶添加量应为0.2 U/mg原料。如在300 mg

D -葡萄糖中添加5.8 ×105 U精制纯酶液500m1，葡萄糖含量约为60 % ，在pH

5.0 、60℃反应48h后，将反应混合液在100 ℃加热3min终止反应，3500 r/ min 离心20min，取上清液，酶反应后既可用碳柱、阳离子交换树脂色谱柱等柱分离方法提纯出低聚龙胆糖，也可采用膜分离、晶析法等方法将葡萄糖去除。如上述酶反应液用水稀释40%后，经活性炭脱色、离子交换树脂脱盐后，蒸发浓缩到固形物含量80%左右，然后加入0.5%葡萄糖晶体，置于容积为1L的夹套搅拌式晶析装置中，将温度从45℃缓慢降至20℃，以析出葡萄糖晶体，最后在篮式离心分离器( 80孔目滤布)分离出晶体。

或可以将反应液稀释至40%，经活性碳脱色、离子交换树脂脱盐，蒸发浓缩至含固形物含量60%左右后，在75 ℃下通过内径为2cm ，长度为120 cm的填充了阳离子交换树脂Dawex99的柱子中，然后收集得到低聚龙胆糖组分。

三、低聚果糖

低聚果糖(Fructooligsacchride，简称FOS)是指在蔗糖分子果糖残基上通过β(1-2)糖苷键连接1-3个果糖基而成蔗果三糖、蔗果四糖、蔗果五糖及其混合物。工业生产产品有低聚果糖G (纯度为55%-65%)和低聚果糖P (纯度为96%)，低聚果糖P是低聚果糖G进一步精制而成。

1. 制备方法

目前工业生产低聚果糖方法主要有两种：一是以菊芋为原料提取菊粉，再经酶水解而得。第二种方法是以蔗糖为原料，采用固定化酶法进行连续反应，将高浓度蔗糖溶液在50~60℃下以一定速率流过固定化酶柱，利用β-果糖转移酶进行一系列转移反应而获得低聚果糖。该法连续性好、自动化程度高，操作稳定性好，酶能反复使用，利用率高。

固定化酶生产工艺流程

蔗糖固定化酶柱或固定化床生物反应器糖液灭活脱色(活性炭)

酶液

脱盐(离子交换树脂) 真空浓缩产品。

2. 工艺简介

现在蔗果低聚糖的工业制造过程则包括酶的发酵生产，酶或菌体固定化及蔗果低聚糖的生产三部分，用生产菌经2~4天通气搅拌培养，以生产含有果糖转移活性的发酵液或菌体，再加以固定化处理，将固定化生物酶装入固定化管柱或流化床生物反应器中，通以50%~60%蔗糖溶液（每千克基质加入2~5个酶活力单位），于50~60 ℃下反应24h，即可得到含FOS的55 %~60 %糖液。若将生成之产物再脱色、脱盐及浓缩后，可得到固形物含量75 %的液体糖浆，其中的FOS 含量占固形物55%，若再进一步分离与控制，可得到FOS占固形物95%的液体、粉末状或颗粒产品。

四、异麦芽酮糖

异麦芽酮糖((Isomaltulose)，亦称帕拉金糖(Palatinose )，化学名为

6-O -a -D -吡喃葡糖基-D-果糖，是蔗糖经a-葡萄糖基转移酶作用，85%以上蔗糖转化成异麦芽酮糖，另外也有少量1-O-a-D-葡糖基-D-果糖、异麦芽糖、异松三糖、果糖和葡萄糖生成。

1. 制备方法

某些菌株内a-葡萄糖基转移酶作用于蔗糖，可使蔗糖上a-1,2糖苷键转移变为a-1,6键而生成异麦芽酮糖。工业上选择使用精脘杆菌酶，采用固定化α-葡萄糖基转移酶柱式反应器进行连续化生产。

工艺流程

精脘杆菌发酵液离心分离菌体细胞固定化酶固定化酶柱转化液

离子交换真空蒸发浓缩冷却结晶离心分离异麦芽酮糖

2. 工艺简介

将处理好的固定化细胞置于填充柱内，连续流加50%左右的蔗糖溶液（最佳55 %），通过调整流速，最终转化率能达到90 %以上。通常，在固定化过程中