利用菊苣进行水解生产果糖的工艺制造技术

本发明专利技术涉及提供一种利用菊苣提取的菊粉进行水解生产果糖的工艺，该工艺技术路线简洁、合理、易控制、生产效率高、生产成本低，同时可根据需要选择得到多样化产品，如酸水解生产高果糖浆、菊粉酶进行不完全水解生产菊苣糖混合物（即菊苣原生素ＰＰＥ）、菊粉内切酶发酵生产低聚果糖和菊粉外切酶发酵生产超高果糖浆。本发明专利技术生产工艺得到的产品纯度好、浓度高、质量好。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于化工提取领域，特别涉及一种利用菊苣进行水解生产果糖的工艺。
技术介绍
果糖是谷物中一种贮藏能量的形式，近来已经广泛被用于食品工业作甜味剂，因为它比蔗糖甜1.5-1.7倍，而且含热量低。传统生产果糖方法是由淀粉通过酸解或酶解获得葡萄糖，葡萄糖在异构酶的作用下生成果糖。通过此工艺获得的果糖浆中含果糖为42％，如想获得高果糖浆则需要继续精练，才可获得浓度为55％果糖，一方面达不到工业所需求的果糖标准，且工艺复杂，浪费原料，成本较高。因此，由酸水解或菊粉酶水解菊粉生产果糖或低聚果糖成为果糖行业研究的热点。 菊粉是由不同聚合度果聚糖组成的的混合物，其中菊粉三糖、菊粉四糖、菊粉五糖等聚合度较低(聚合度在2～9之间)的果聚糖，通常称为低聚果糖，其余基本是由聚合度在20～60之间的果聚糖组成。菊粉可被水解成为低聚果糖和果糖。低聚果糖由于由于低热值和保健性能已成为一种深受国内外欢迎和认可的功能性食品添加剂。菊粉水解生成的高果糖浆和超高果糖浆被称为继蔗糖、淀粉糖之后的第三代糖原，由于其高甜度和低热值的性能成为食品行业的新宠。另外，菊苣本身也是一种非常好的牧草，其中所含的菊粉经菊粉酶不完全发酵生成的菊苣糖的混合物，不经任何处理直接干燥，对家畜、家禽有增殖双歧杆菌、增强抗病能力的功效，是一种非常良好的饲料添加剂，被称为原生素PPE。 目前工业上所应用的低聚果糖、高果糖浆和超高果糖浆及菊苣原生素PPE都是由菊粉或菊粉的植物汁液生产而成的。 含有丰富菊粉的植物主要有菊芋、大丽花根和菊苣等，国外发展已有近一百年的历史。国内八十年代开始引进菊苣，九十年代才开始起步进行菊粉的研究。 中国专利公开号为CN1389468A的专利申请公开了直接膜分离生产菊粉、低聚果糖的方法，只是将植物中本身含有的果糖与菊粉和其它成分分离，而得到纯净的低聚果糖和果糖，这样生产的果糖产量低，难以满足市场需要；中国专利公开号为CN1288472A的专利，主要是生产提高平均聚合度的标准级菊苣菊糖的工艺，或对得到菊糖进行醚化、酯化、羧基化等，得到改良的菊糖，生产的产品中没有低分子的单糖、二聚糖、低聚糖等，故这里所谓的菊苣菊糖指的是通常意义的菊粉。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种利用菊苣进行水解生产果糖的工艺。 为了实现上述任务，本专利技术采取的技术方案是，一种利用菊苣进行水解生产果糖的工艺，其特征在于，采用菊苣中的菊粉生产菊苣原生素或超高果糖浆或低聚糖或高果糖浆，包括下列步骤生产菊苣原生素或超高果糖浆或低聚糖的菊粉提取将快速清洗后菊苣根粉碎加水浸泡，水温10℃-45℃，时间为20-30min；或将干燥片根粉碎加水浸泡，水温30℃-95℃；时间为20-60min，然后加热至75℃-100℃浸提，时间为40min，进行三次逆流浸提，一次洗渣工序后，得到粗水提取液；用于制备原生素的菊粉保留原渣；生产高果糖浆的菊粉提取将快速清洗后菊苣根粉碎加水浸泡，水温10℃-45℃，时间为20-30min；或将干燥片根粉碎加水浸泡，水温30℃-95℃；时间为20-60min，然用酸调其PH至3.0-6.5之间，在30-75℃条件下，放置2个小时，然后过滤并调节PH至3.0-4.5，得到水解原料； 然后将得到的菊粉按照菊苣原生素或超高果糖浆或低聚糖或高果糖浆的制备工艺生产合格的产品。 所述的菊苣原生素的制备按下述步骤进行(1)发酵将得到的粗水提取液，在酶反应器中菊粉酶直接水解，利用菊粉内切酶调节发酵液在PH 3.0-6.6、温度40-70℃、糖度25％、时间2-20小时，即可得到完全水解或部分水解的低聚果糖溶液；(2)灭酶将上述含渣的低聚果糖溶液送到杀菌罐中杀菌，杀菌的目的杀死料液中的任一细菌并使酶变性，加热温度80℃～110℃，时间5-15min，或选择更高温度瞬时杀菌，使蛋白质凝固，过后立即冷却；(3)磨粉将灭酶后的原料进行磨碎处理，得到糊状溶液；(4)喷雾干燥得到糊状溶液通过喷雾干燥、鼓风干燥、冷冻升华干燥得到粉末状产品，即为菊苣原生素。 所述超高果糖浆或低聚糖的制备按下述步骤进行(1)石灰乳处理对富含菊粉的粗水提取液冷却至40-50℃，在粗水提取液加入石灰乳试剂，并将PH值调至13.5，然后通入二氧化碳气体，使菊粉粗提取液中的蛋白质、果胶以及非糖分胶体迅速沉淀，并通过减压过滤、板框压滤机或离心机将沉淀杂质与滤液分离，得到精制的菊粉提取液；(2)灭酶处理将富含菊粉的提取液送致杀菌罐中杀菌并使酶变性，凝固蛋白质，加热温度90℃以上，110℃以下，时间5-15min，或选择更高温度瞬时杀菌，使蛋白质凝固，过后立即冷却；(3)膜滤法除去菌体、水溶性蛋白、色素和其它的不溶物选孔径在0.05-0.2μm或孔径在0.05-0.1μm的中空纤维无机超滤膜，完全除去菌体、凝固和水溶性蛋白、胶体、色素和其它的不溶物，得到澄清的富含菊粉的水提取液；(4)大孔吸附树脂脱色将经过上述处理的富含菊粉的水提取液通过大孔吸附树脂，收集水洗脱液，得到经过脱色的菊粉溶液；(5)电渗析离子交换膜处理用孔径为0.001～0.01的电渗析离子交换膜脱除菊粉溶液中的无机、有机离子，得到精制菊粉溶液；(6)对上述得到精制菊粉溶液采用菊粉内切酶水解或菊粉外切酶水解即可得到高纯度的低聚果糖或含有果糖为92％、葡萄糖小于3％的超高果糖浆。 所述高果糖浆的制备按下述步骤进行(1)酸水解将得到的水解原料放在水解反应器中，PH值在3-6之间，温度120℃～160℃，时间1-10min，得到水解产物；(2)高果糖浆的脱色、脱盐水解产物首先离子交换凝胶色谱法过滤除去灰分，然后两次离子交换树脂法除蛋白先用强的酸性阳离子交换树脂在大于70℃的条件下洗脱，然后再经过弱酸性阳离子交换树脂，通过二次离子交换，溶液中蛋白质减少50％，二聚物由4.4％降到2.9％，糖类占可溶物质12％；最后通过活性炭式炭床除色素；(3)收集固体在减压情况下，50-100℃浓缩，或100-120℃常压浓缩，时间不超过1小时，然后冷冻升华干燥即可得到高果糖浆。 所述的菊粉内切酶水解的条件为发酵液温度42℃-80℃，溶液的PH为5-6.5，菊粉糖浓度10％-30％，酶作用剂量是2-30U/g，时间6-30小时；菊粉内切酶水解后，90-120℃作用1-5分钟，使酶失活。 所述的菊粉外切酶水解的条件为温度50℃-65℃，PH为5-6，时间为1-5小时，并加入0.15v/v的菊粉外切酶，得到的糖浆液中含果糖为72％，葡萄糖为28％，无色的浆液，然后将上述浆液浓缩到原来的20％，即得到的透明的金黄色浆液。 本专利技术的工艺利用现代的膜技术与经典的化学工艺技术想结合，充分发挥各自的优势，降低生产成本，进一步提高产品质量，并且提供多样化产品如菊苣糖混合物(即菊苣原生素PPE)、低聚果糖、高果糖浆和超高果糖浆。 附图说明 图1是本专利技术的工艺技术路线图；图2是本专利技术的实施例1的原生素PPE的生产工艺路线图；图3是本专利技术的实施例2高浓度的低聚糖的生产工艺路线图；图4是本专利技术的实施例3生产高果糖的生产工艺路线图；图5是本专利技术的实施例4生产超高果糖浆的生产工艺路线图。 以下结合附图和专利技术人给出的实施例对本专利技术的工艺路线作进一步的详细说明本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种菊苣进行水解生产果糖的工艺，其特征在于，采用菊苣中的菊粉生产菊苣原生素或超高果糖浆或低聚糖或高果糖浆，包括下列步骤：生产菊苣原生素或超高果糖浆或低聚糖的菊粉提取：将快速清洗后菊苣根粉碎加水浸泡，水温１０℃－４５℃，时间为 ２０－３０ｍｉｎ；或将干燥片根粉碎加水浸泡，水温３０℃－９５℃；时间为２０－６０ｍｉｎ，然后加热至７５℃－１００℃浸提，时间为４０ｍｉｎ，进行三次逆流浸提，一次洗渣工序后，得到粗水提取液；用于制备原生素的菊粉保留原渣；生产高果糖浆的 菊粉提取：将快速清洗后菊苣根粉碎加水浸泡，水温１０℃－４５℃，时间为２０－３０ｍｉｎ；或将干燥片根粉碎加水浸泡，水温３０℃－９５℃；时间为２０－６０ｍｉｎ，然用酸调其ＰＨ至３．０－６．５之间，在３０－７５℃条件下，放置２个小时，然后 过滤并调节ＰＨ至３．０－４．５，得到水解原料；所述的菊苣原生素的制备按下述步骤进行：（１）发酵：将得到的粗水提取液，在酶反应器中菊粉酶直接水解，利用菊粉内切酶调节发酵液在ＰＨ３．０－６．６、温度４０－７０℃、糖度２５％、时间 ２－２０小时，即可得到完全水解或部分水解的低聚果糖溶液；（２）灭酶：将上述含渣的低聚果糖溶液送到杀菌罐中杀菌，杀菌的目的杀死料液中的任一细菌并使酶变性，加热温度８０℃～１１０℃，时间５－１５ｍｉｎ，或选择更高温度瞬时杀菌，使蛋白质凝 固，过后立即冷却；（３）磨粉：将灭酶后的原料进行磨碎处理，得到糊状溶液；（４）喷雾干燥：得到糊状溶液通过喷雾干燥、鼓风干燥、冷冻升华干燥得到粉末状产品，即为菊苣原生素。所述超高果糖浆或低聚糖的制备按下述步骤进行： （１）石灰乳处理：对富含菊粉的粗水提取液冷却至４０－５０℃，在粗水提取液加入石灰乳试剂，并将ＰＨ值调至１３．５，然后通入二氧化碳气体，使菊粉粗提取液中的蛋白质、果胶以及非糖分胶体迅速沉淀，并通过减压过滤、板框压滤机或离心机将沉淀杂质与滤 液分离，得到精制的菊粉提取液；（２）灭酶处理：将富含菊粉的提取液送致杀菌罐中杀菌并使酶变性，凝固蛋白质，加热温度９０℃以上，１１０℃以下，时间５－１５ｍｉｎ，或选择更高温度瞬时杀菌，使蛋白质凝固，过后立即冷却；（３）膜滤法除 去菌体、水溶性蛋白、色素和其它的不溶物：选孔径在０．０５－０．２μｍ或孔径在０．０５－０．１μｍ的中空纤维无机超滤膜，完全除去...

【技术特征摘要】
1.一种菊苣进行水解生产果糖的工艺，其特征在于，采用菊苣中的菊粉生产菊苣原生素或超高果糖浆或低聚糖或高果糖浆，包括下列步骤生产菊苣原生素或超高果糖浆或低聚糖的菊粉提取将快速清洗后菊苣根粉碎加水浸泡，水温10℃-45℃，时间为20-30min；或将干燥片根粉碎加水浸泡，水温30℃-95℃；时间为20-60min，然后加热至75℃-100℃浸提，时间为40min，进行三次逆流浸提，一次洗渣工序后，得到粗水提取液；用于制备原生素的菊粉保留原渣；生产高果糖浆的菊粉提取将快速清洗后菊苣根粉碎加水浸泡，水温10℃-45℃，时间为20-30min；或将干燥片根粉碎加水浸泡，水温30℃-95℃；时间为20-60min，然用酸调其PH至3.0-6.5之间，在30-75℃条件下，放置2个小时，然后过滤并调节PH至3.0-4.5，得到水解原料；所述的菊苣原生素的制备按下述步骤进行(1)发酵将得到的粗水提取液，在酶反应器中菊粉酶直接水解，利用菊粉内切酶调节发酵液在PH3.0-6.6、温度40-70℃、糖度25％、时间2-20小时，即可得到完全水解或部分水解的低聚果糖溶液；(2)灭酶将上述含渣的低聚果糖溶液送到杀菌罐中杀菌，杀菌的目的杀死料液中的任一细菌并使酶变性，加热温度80℃～110℃，时间5-15min，或选择更高温度瞬时杀菌，使蛋白质凝固，过后立即冷却；(3)磨粉将灭酶后的原料进行磨碎处理，得到糊状溶液；(4)喷雾干燥得到糊状溶液通过喷雾干燥、鼓风干燥、冷冻升华干燥得到粉末状产品，即为菊苣原生素。所述超高果糖浆或低聚糖的制备按下述步骤进行(1)石灰乳处理对富含菊粉的粗水提取液冷却至40-50℃，在粗水提取液加入石灰乳试剂，并将PH值调至13.5，然后通入二氧化碳气体，使菊粉粗提取液中的蛋白质、果胶以及非糖分胶体迅速沉淀，并通过减压过滤、板框压滤机或离心机将沉淀杂质与滤液分离，得到精制的菊粉提取液；(2)灭酶处理将富含菊粉的提取液送致杀菌罐中杀菌并使酶变性，凝固蛋白质，加热温度90℃以上，110℃以下，时间5-15min，或选...

【专利技术属性】
技术研发人员：呼天明，张存莉，吴洪新，
申请(专利权)人：西北农林科技大学，
类型：发明
国别省市：61[中国|陕西]