高纯度低聚果糖的多级膜分离纯化方法

摘要

本发明涉及果糖分离纯化方法。一种高纯度低聚果糖的多级膜分离纯化方法，它包括使用的发酵液；并包括下列步骤：步骤a，发酵液预处理，使其pH值保持在弱酸性；步骤b，按照发酵液和蔗糖的质量比1：0.3-0.4的比例将蔗糖加入步骤a处理的发酵液中进行酶转化反应得到酶转化液；步骤c，膜除菌体及大分子物质：将步骤b获得的酶转化液进入无机膜系统，得到除去杂质的含低聚果糖的清液；步骤d，将步骤c得到的所述清液通过多级有机膜系统，去除杂质，得到高纯度低聚果糖液；步骤e，将所述高纯度低聚果糖液进行脱色除杂、真空浓缩及干燥操作，得到高纯度低聚果糖。本发明的方法成本低廉，操作方法简单，产物不含杂质。

权利要求

1.一种高纯度低聚果糖的多级膜分离纯化方法，其特征在于，它包括使用的发酵液；

并包括下列步骤：

步骤a，发酵液预处理，使其pH值保持在弱酸性；所述发酵液为：一种含有果糖基转移酶的发酵液，酶浓度为每百克100－200单位；

步骤b，按照发酵液和蔗糖的质量比1：0.3-0.4的比例将蔗糖加入步骤a处理的发酵液中进行酶转化反应得到酶转化液；

步骤c，膜除菌体及大分子物质：将步骤b获得的酶转化液进入无机膜系统，得到除去杂质的含低聚果糖的清液，操作压力0.1－0.3MPa，温度40－50℃，过程中通过补水的方式提高产品收率；使用的无机膜孔径为50－500nm；

步骤d，将步骤c得到的所述清液进入多级有机膜系统，去除杂质，得到高纯度低聚果糖液，压力控制在1.5－2.5MPa、温度35－45℃，过程中通过补水的方式达到去除杂质的目的；所述多级有机膜系统的级数为4－9级，各级膜组件截留分子量为5000－300D；

步骤e，将所述高纯度低聚果糖液进行脱色除杂、真空浓缩及干燥操作，得到高纯度低聚果糖。

2.根据权利要求1所述的高纯度低聚果糖的多级膜分离纯化方法，其特征在于，所述步骤a的发酵液的pH值为5-7。

3.根据权利要求1所述的高纯度低聚果糖的多级膜分离纯化方法，其特征在于，所述步骤d中，多级有机膜系统进料浓度根据酶转化液中低聚果糖和单糖、杂糖的含量确定为

2－25％，出料浓度即单糖浓度及低聚果糖浓度，为5－30％，所述百分数都是重量百分数。

4.根据权利要求1所述的高纯度低聚果糖的多级膜分离纯化方法，其特征在于，所述步骤e中，所述除杂工序采用粉状活性炭或颗粒活性炭，真空浓缩使用短程蒸馏设备。

5.根据权利要求1所述的高纯度低聚果糖的多级膜分离纯化方法，其特征在于：步骤c和d可进行连续耦合或单独操作。

6.根据权利要求1所述的高纯度低聚果糖的多级膜分离纯化方法，其特征在于，所述步骤c的无机膜材质为不锈钢膜。

说明书

高纯度低聚果糖的多级膜分离纯化方法

技术领域

[0001] 本发明涉及低聚糖分离纯化方法，尤其涉及一种低聚果糖的分离纯化方法。

背景技术

[0002] 随着世界经济的发展和人们物质生活水平的不断丰富，食品的营养健康和安全成为人们关注的焦点，“肠道健康”“肠道革命”“双歧因子”等概念不断地被人们提出和接受。作为一种安全高效的双歧因子，低聚果糖更是受到保健食品开发者们的青睐。

[0003] 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。

[0004] 低聚果糖的理化性质：

[0005] 1.甜度和味质：纯度为50%～60%的低聚果糖的甜度约为蔗糖的60%，纯度为95%的低聚果糖甜度约仅为蔗糖的30%，且较蔗糖甜味清爽，味道纯净，不带任何后味。 [0006] 1，热值：体内测量的低聚果糖热值仅为1.5Kcal/g,热值极低。

[0007] 2，粘度：在０～７0°C范围内，低聚果糖的粘度随温度上升而下降，食品加工时容易操作。

[0008] 3，水份活性：低聚果糖的水份活性与蔗糖相当。

[0009] 4，保湿性：低聚果糖的保湿性与山梨醇、饴糖相似。适用于保湿时间长的食品，以保证食品的货架期。

[0010] 5，热稳定性：低聚果糖在１２０°C中性条件下，稳定性与蔗糖相近。 [0011] 6，其他加工特性溶解性、非着色性、赋形性、耐碱性、抗老化性等优。 [0012] 低聚果糖生理特性：

[0013] 1.双向调节体内为生态平衡：促进双歧杆菌的迅速增殖，抑制外源致病菌和肠内腐败细菌的繁殖，减少肠内毒素的污染。

[0014] 2.润肠通便：促进肠道蠕动、清除肠道垃圾，防止便秘、腹泻，改善肠胃功能。减少有毒代谢产物，保护肝脏。

[0015] 3.调节血脂：降低血清胆固醇。改善脂质代谢，改善高血压、动脉硬化、心血管疾病。

[0016] 4.促进人体内维生素B族合成：提高机体新陈代谢水平，增强免疫力和抗病力。5.促进矿物质吸收：能促进食物中钙、铁、锌等矿物质及蛋白质的消化吸收，改善营养不良，促进发育及预防骨质疏松症。

[0017] 另外还有预防龋齿，防止肥胖等功效。

[0018] 安全性：1982年，日本明治制果公司中央研究所对低聚果糖的安全性进行了急性毒理试验，亚急性毒理试验，下痢试验等试验结果表明，低聚果糖作为食品及食品配料具有安全性。后来其一研究小组通过甲基化，气液色谱法（GLC），气相色谱-质谱（联用）法（GC-MS）和核磁共振（NMR）分析得出了微生物果糖转移酶生产的低聚果糖GF1,GF2,GF3的化学结构式，并明确了其作用机理。

[0019] 2000年11月22日，美国FDA正式将低聚果糖（FOS）作为公认安全级（GRAS）功能食品配料，这是迄今为止第一个正式通过FDA审核的功能性低聚糖。

[0020] 由此可见，低聚果糖是一种安全性的食品，完全符合第三代保健食品的内涵。

[0021] 应用：

[0022] 1、作为益生素即双歧杆菌促生素。不仅可以使产品附加上低聚果糖的功能，而且可以克服原产品的某些缺陷，使产品更完美。如在谷物产品等添加低聚果糖，可以得高产品品质并延长产品货架期。

[0023] 2、作为膳食纤维素，可以有效地降低血清胆固醇和血脂，对因血脂高而引起的高血压、动脉硬化等有一系列心血管疾病有较好的改善作用。

[0024] 3、作为活化因子即钙、镁、铁等矿物质和微量元素的活化因子，可以达到促进矿物质和微量元素吸收的效果。

[0025] 4、作为营养素，可以促进体内自然合成B类复合维生素，具有支持脑、神经系统、消化及能量生成的作用。

[0026] CN 10137690 A公布一种高纯度低聚果糖的生产方法，该方法将低聚果糖原料置于膜酶反应器中，在酶的作用下使得二糖转化为低聚果糖和单糖，单糖透过膜而滤除，从而得到纯度大于95％的低聚果糖；该方法需要采用膜反应器，操作要求高。CN 101289681 A公布一种高纯度低聚果糖的生产方法，该方法以55％普通级低聚果糖为原料，利用生物转化原理，采用酵母转化消除普通低聚果糖中的葡萄糖，使低聚果糖含量达到75％以上，再利用离子交换色谱分离和膜分离技术相结合，去除其他成分，使产品中的低聚果糖含量大于95％。这种方法需要浓度较高的低聚果糖作为原料，用酵母、离子交换色谱、膜分离技术组合使用来获得纯度低聚果糖，但是分离纯化的步骤较多、难以保证分离纯化的效率。

发明内容

[0027] 本发明旨在解决上述缺陷，提供一种高纯度低聚果糖的多级膜系统的分离纯化方法。本发明的方法成本低廉，操作方法简单，产物不含杂质。

[0028] 本发明是这样实现的：一种高纯度低聚果糖的多级膜分离纯化方法，它包括使用的发酵液；并包括下列步骤：

[0029] 步骤a，发酵液预处理，使其pH值保持在弱酸性；

[0030] 步骤b，按照发酵液和蔗糖的质量比1：0.3-0.4的比例将蔗糖加入步骤a处理的发酵液中进行酶转化反应得到酶转化液；

[0031] 步骤c，膜除菌体及大分子物质：将步骤b获得的酶转化液进入无机膜系统，得到除去杂质的含低聚果糖的清液，操作压力0.1－0.3Mpa，温度40－50℃；过程中通过补水的方式提高产品收率；

[0032] 步骤d，将步骤c得到的所述清液通过多级有机膜系统，去除杂质，得到高纯度低聚果糖液，压力控制在1.5－2.5Mpa、温度35－45℃；过程中通过补水的方式达到去除杂质的目的；

[0033] 步骤e，将所述高纯度低聚果糖脱色除杂、真空浓缩及干燥操作，得到高纯度低聚果糖。

[0034] 所述的高纯度低聚果糖的多级有机膜分离纯化方法，所述发酵液为：一种含有果糖基转移酶的发酵液。

[0035] 所述的高纯度低聚果糖的多级有机膜分离纯化方法，所述步骤a的发酵液的pH值为5-7。

[0036] 所述的高纯度低聚果糖的多级膜分离纯化方法，所述步骤d中多级膜系统为有机膜，级数为4－9级，各级膜组件截留分子量为5000－300D。

[0037] 所述的高纯度低聚果糖的多级膜分离纯化方法，所述步骤d中，多级连续膜系统进料浓度根据酶转化液中低聚果糖和单糖、杂糖的含量（wt%）确定为2－25％，出料浓度即单糖浓度及低聚果糖浓度，为5－30％。

[0038] 所述的高纯度低聚果糖的多级膜分离纯化方法，所述步骤e中，所述除杂工序采用粉状活性炭或颗粒活性炭，真空浓缩使用短程蒸馏设备。

[0039] 所述的高纯度低聚果糖的多级膜分离纯化方法， c和d两个步骤可进行连续耦合或单独操作，其中，步骤c使用的膜孔径为50－500nm。

[0040] 所述的高纯度低聚果糖的多级膜分离纯化方法，所述步骤c的膜材质为无机膜。

[0041] 所述的高纯度低聚果糖的多级膜分离纯化方法，所述步骤c的膜材质为不锈钢膜。

[0042] 本发明利用发酵液直接对蔗糖进行转化，利用无机膜系统和有机多级膜系统去除杂质，纯化低聚果糖产品，操作方法十分简单，无需使用酶膜反应器，成本低廉，而且产物内不含有杂质。

[0043] 具体实施方式

[0044] 下面，结合具体实施方式对本发明做进一步的说明：

[0045] 一种高纯度低聚果糖的多级膜分离纯化方法，它包括使用的发酵液；并包括下列步骤：

[0046] 步骤a，发酵液预处理，使其pH值保持在弱酸性；

[0047] 步骤b，按照发酵液和蔗糖的质量比1：0.3-0.4的比例将蔗糖加入步骤a处理的发酵液中进行酶转化反应得到酶转化液；

[0048] 步骤c，膜除菌体及大分子物质：将步骤b获得的酶转化液进入膜系统，得到除去杂质的含低聚果糖的清液，操作压力0.1－0.3Mpa，温度40－50℃；过程中通过补水的方式提高产品收率；

[0049] 步骤d，将步骤c得到的所述清液通过多级膜系统，去除杂质，得到高纯度低聚果糖液，压力控制在1.5－2.5Mpa、温度35－45℃；过程中通过补水的方式达到去除杂质的目的；

[0050] 步骤e，将所述高纯度低聚果糖脱色除杂、真空浓缩及干燥操作，得到高纯度低聚果糖。

[0051] 所述的高纯度低聚果糖的多级膜分离纯化方法，所述发酵液为：一种含有果糖基转移酶的发酵液。

[0052] 所述的高纯度低聚果糖的多级膜分离纯化方法，所述步骤a的发酵液的pH值为5-7。