结晶麦芽糖醇的研制
56《食品研究与开发)2oo5年6月第26卷第3期
结晶麦芽糖醇的研制
赵光辉王运刚周娟禹城福田药业有限公司禹城251200
近年来,随着膳食结构由温饱型向小康型过渡,
人们的生活水平不断提高,功能性甜味剂以其独特
生理功能逐渐被人们接受,市场规模逐年增加.多
作者简介:赵光辉(1970-),男,山东省禹城I盯人.高级工程师,大学,1991
年毕业于复旦大学化学专业.主要从事糖醇新产品,新技术开发及应用.
元糖醇,包括麦芽糖醇,赤藓糖醇,山梨醇,甘露糖
醇等均属于功能性甜味剂产品.由于麦芽糖醇的适
用性较木糖醇,山梨醇更为广泛,有效利用我国丰
富的玉米淀粉资源,生产麦芽糖醇,对拓宽淀粉深
加工的途径,发展淀粉生产以及增强企业竞争力等
ttttttttttttttttttttttttttttttttttttttttttttt
CHz’O’CO.RCH2’OH
ll
CH?OHCH?O?CO?R
ll
CH2?OHCH2?OH
1一MAG2一MAG
H~COORCH
,OH
}-HO.一.一I.0H0IH0H{CH2OH
其分子结构中同时具 单甘酯为油溶性乳化剂,
有亲油的烷基和亲水的羟基,但其亲油性超过亲水
性,而蔗糖酯分子结构中亦具有亲油性的烷基和大
量亲水性羟基,当二者以某个合适的比例共存于乳
液中,将会大幅度地提高乳化剂的乳化效率,增加
乳液稳定性,本课题所研究的可可牛奶中,经实验
确定,该比例为2:3.
牛乳和可可粉中的油脂和其它部分所构成的
体系中加人该种乳化剂后,它就在两种物质间的界
面发生吸附,形成界面膜.在这种界面膜中,乳化剂
按其分子内极性发生定向排列.即亲油部分伸向
油,而亲水部分朝水定向排列.其结果是油分子和
乳化剂的亲油部分为一方,与水分子和乳化剂的亲
水部分为另一方的相互作用.这种相互作用使界面
张力发生变化.界面张力变化可以使一种液体以液
滴形式分散于另一种液体中,即形成乳状液.界面
膜具有一定的强度,对分散相液滴起保护作用,使
液滴在相互碰撞中不易聚结.
综上所述,对于复杂体系如牛乳饮品这样含有
碳水化合物和蛋白质的食品,HLB值就只能作为一
个选择乳化剂的重要依据,而不是唯一的依据.在
牛乳饮品选择乳化剂其需要考虑以下几方面的情
况:l,饮料的pH值;2,牛乳饮品中添加的其它物质
对乳状液体系的影响;3,牛乳饮品的热处理情况.
总而言之,一个理想的牛乳饮品乳化剂配方,应与
水相和油相均有较强的亲和力,能够对牛乳饮品中
的各种不稳定因子(主要是油脂和蛋白质)都有较
好的乳化稳定作用.而单一的乳化剂很难达到这种
理想状态.一般都应将HLB值大的乳化剂与HLB
值小的乳化剂复配使用,同时还要与适当的胶体同
时使用,方能取得最佳的乳化效果.
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45l一46l
收稿日期:2004—1O一11
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都有重要意义.目前,国内市场销售的主要为液体
产品,结晶麦芽糖醇.
麦芽糖醇是以玉米淀粉为原料,经酶法水解制
得麦芽糖后,加氢还原而得的一种双糖醇.它的化
学名称是4-0—2一D一吡喃葡萄糖基山梨醇:分子式
C2Hm分子量344.31;融点146.5—147.0?;溶解度
为100克水中能溶解165克无水结晶麦芽糖醇(在
25?条件下),难溶于甲醇和乙醇;溶解热:150?时
在190摩尔水中溶解无水结晶麦芽糖醇1摩尔时,
显示3.5千卡的吸收热.麦芽糖醇的甜度是蔗糖的
90%,具有柔合的风味;麦芽糖醇不被大多数微生物
利用,在口腔内不产生酸,能有效防止龋齿,同时也
可延长食品的保质期;通过与蔗糖的对比实验,服
用麦芽糖醇将不引起血糖胰岛素及无机物的明显
变化,因此适于做糖尿病人的甜味剂.
1实验部分
1.1材料和试剂
淀粉和液化淀粉玉米淀粉优级山东惠民产
液化淀粉由玉米淀粉加Termamyl.Supra用喷
射液化法制得,其DE值为5—8%.
酶制剂(1)NovozymeWBA(2)PromozymeD2
(3)MaltogenaseL(4)BNA480L,诺维信公司生产.
粉末活性炭河北产
离子交换树脂杭州产
2.5%盐酸溶液配制
1.5%氢氧化钠溶液配制
斐林试剂配制
加氢催化剂MC880德国德固塞公司产
1.2仪器和设备
恒温箱
烧杯1000ml2000ml
真空抽滤装置一套
DDS一11A型电导率仪
阿贝折光仪
高效液相色谱仪一套
真空干燥箱
滴定装置一套
1_3实验步骤
l-3.1工艺
搅拌器
离子交换柱
PHS一3C酸度计
721分光光度计
分析天平
离心机
WHFS一5型加氢反应釜
玻璃旋转蒸发器
Termamyl.Su
,
pra(PromozymeD2,NovozymeWBA,MahogenaseL)
\,f
玉米淀粉一调浆一液化一灭酶一糖化一灭酶一过滤一脱色一过
滤一离交一加氢一脱色一过滤一离交一浓缩一结晶一离心一烘干
1.3.2高麦芽糖浆的生产生产结晶麦牙糖醇,必
须先生产高纯度麦芽糖浆.
(1)液化
把玉米淀粉调到所需浓度,调好PH值,加入
TermamylSupra,用低压蒸汽喷射器液化,控制液
化淀粉浓度在25%左右,DE值在5—8%,高温灭酶.
液化DE值对高麦糖浆的生产很重要,若DE
值过高,虽然糖化速度快,糖化液过滤效果好,但生
成的葡萄糖增加,麦芽糖纯度下降;若DE值过低,
则操作困难糖化液过滤困难,糖化速度较慢,所以
DE值应控制在5—8%为最值.
(2)糖化
取
量的液化淀粉于烧杯中,在糖化温度下
调PH值,加入规定量的酶,置于保温箱中糖化,间
隔两小时搅拌一次,以使温度和PH值均匀.糖化结
束,升温灭酶,过滤,用高效液相色谱测纯度.
糖化酶的选择
要生产结晶性高麦芽糖浆,就要求糖化液生产
成麦芽三糖及低糖含量尽量少,而生成麦芽糖含量
高,因此糖化酶的选择十分重要.我们选择诺维信
公司的四种酶以下不同组合做糖化实验,加以选
择.由表一可知,加NovozymeWBA和PromozymeD2
的糖化液葡萄糖很少,鸸科芽三糖和低聚糖较多,
麦芽三糖和低聚糖粘度很大,抑制麦芽糖结晶,不
适合生产结晶性麦芽糖浆,适于生产普通麦芽糖
浆.加NovozymeWBA,PromozymeD2和BAN480L
的糖化液虽然能提高1-2%的麦芽糖,但麦芽三糖
及低聚糖仍较多,也不适于生产结晶性麦芽糖浆.
加NovozymeWBA,PromozymeD2和MahogeenaseL
糖化液麦芽三糖及低聚糖很少,麦芽糖纯度增加,
葡萄糖含量较高,但葡萄糖对麦芽糖结品影响较
小,所以此三种酶适于生产性麦芽糖浆,我们实验
中选择这三种酶做为糖化酶.
?糖化条件的选择
我们通过查阅大量资料,做了大量实验,模索
出最佳糖化条件:PH值5.2?l;温度56??2;加酶
量:NovozymeWBA2kg/t.ds,PromzymeD22kg/t.
ds,MahogenaseL2kg/t.ds;糖化时间40h.在此糖化
条件下,麦芽糖纯度达88%以上.
l-3_3脱色过滤
因在液化,糖化,灭酶过程中有色素产生,还有
混在糖浆中的脂肪蛋白质等脱色过滤除去.加入干物
质的3%的粉末活性炭,80?条件下搅拌保温30min,
用抽滤装置过滤.
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注:糖化条件液化淀粉DE值7.4%PH5.50温度58?
l-3.4离子交换
通过离子交换除去滤液中的金属离子,离子型
色素以及残留的可溶性含氯物等杂质,可进一步提
高糖液的纯度和热稳定性.因为麦芽糖在强酸条件
下易水解为葡萄糖,强碱条件下易发生异构化反
应,所以离交指标控制较为重要.我们选用强酸性
阳树脂和大孑L弱碱性阴树脂,离交流程:糖化液一
阳柱一阴柱一阳柱一阴柱
1.4结晶麦芽糖醇的制备
1.4.1麦芽糖加氢
将1.1.3制得的高纯度麦芽糖浆浓缩至折光
25—30%,调pH值至7.5—80,按干物质的5%)Jn人催
化剂MC880,在氢气压力8—10Mpa,温度125—135oC,
搅拌转速300R/min的条件下反应2h.pH值对加
氢转化率影响极大,应严格控制pH值偏低,影响催
化剂的催化活性,转化率低,不宜结晶,且麦芽糖易
分解,导致山梨醇增加;pH值偏高,则副反应增加,
且麦芽糖发生异构,所以应严格控制原料的pH值.
氢化转化率对生产结晶麦芽糖醇的影响较大,转化
率高则麦芽糖纯度高,晶粒大,结晶收率高.
1.4.2脱色
按干物质的2%,1J11入粉末活性炭,升温至80?,
搅拌脱色20min,抽滤.
1.4.3离子交换
除去溶解在氢化液中的镍离子及离子型色素.
工艺流程阳柱一阴柱一阳柱
1.4.4浓缩
用玻璃旋转蒸发器蒸发至折光80%,准备结晶.
1.4.5结晶
将浓缩后的麦芽糖醇浆60?开始降温结晶,50cI=
时按干物质的2%加入麦芽糖醇品种,缓慢降温,每
2h降温1oC为佳,结晶时间最少不少于48h,最好
用冷水结晶,以降低麦芽糖醇的溶解度,增加品粒
的填径,且增)JHd~率.
1.4.6烘干
结晶完毕,将醇膏转移至离心机内离心.离心
机转速4080转/min,离心15min左右,加少许纯水
冲洗离心完后,在真空干燥箱内烘4h,真空度
0.08MPa,温度45cI=结晶麦芽糖醇检测结果:
麦芽糖醇(%)麦芽三糖醇(%)高级醇(%)山梨醇(%)还原糖(%)水份(%)
指标98.09021196Q640.10Ctl5
离心母液含有较多的麦芽糖醇,可以浓缩至
70—75%做为液体麦芽糖醇出售,也可以加入结晶麦
芽糖醇品种结晶固化,然后粉碎,做为粉末麦芽糖
醇出售.
2
2.1我们以玉米淀粉为原料,采用全酶法工艺,以
多酶协同糖化生产高纯度结晶性麦芽糖浆,进而加
氢,脱色,离交,浓缩,结晶,生产出了色谱纯度为
98.09%的结晶麦芽糖醇样品.
2.2结晶麦芽糖醇生产的关键工序是液化,糖化,
离交,氢化等工序,这些工序工艺指标控制好坏,对
结晶麦芽糖醇原料来源广泛,生产成本低,具有更
广阔的市场.结晶麦芽糖醇的研制丰富了麦芽糖醇
的产品链,满足不同市场需求.
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收稿日期:2004-12-03