專利名稱：從菊芋中提取菊糖的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種菊糖的生產(chǎn)方法，屬于食品化工提取領(lǐng)域，具體地說是以菊芋為原料的基于乙醇沉降和成型的菊芋菊糖生產(chǎn)方法。
背景技術(shù)：
菊芋(Jerusalem Artichoke)俗稱洋姜、鬼子姜、姜不辣，是菊科向日葵屬多年生草本植物，為“非糧”作物，在國內(nèi)已有近百年的種植歷史，全國各地均有分布。它具有適應(yīng)性和抗病能力強、對氣候和土壤等自然條件要求低等特點，不用施任何肥料，但長勢旺盛、 產(chǎn)量高，適合在貧瘠、干旱、鹽堿的非耕邊際土地上種植。目前國內(nèi)已培育出一系列適合不同惡劣生長環(huán)境的菊芋良種，平均每公頃產(chǎn)量達(dá)到45-75噸。菊芋富含菊糖(inulin)，據(jù)測定菊糖可占菊芋鮮重的15_20%或干重的70_80%。菊
糖是由D-果糖經(jīng)ρ O— 糖苷鍵連接而成的線性直鏈多糖，末端常帶有一個葡萄糖，聚
合度通常為2-60。菊糖具有抗消化、預(yù)防糖尿病人的低血糖以及促進(jìn)腸道雙歧桿菌的生長等作用，可以作為糖、脂肪替代物而大量用于低熱量、低糖、低脂肪食品中，并能顯著改善無脂或低脂食品的口感和質(zhì)感。因此，菊糖作為功能食品或保健品，其利用越來越受關(guān)注。目前從菊芋中提取菊糖主要采用常規(guī)過濾提取法、膜分離法、酶處理提取法、有機溶劑重結(jié)晶法等幾種工藝路線。常規(guī)過濾提取法包括菊芋塊莖的清洗、切絲或粉碎、熱水浸提、固液分離、除雜、脫鹽、脫色、干燥等步驟，該方法操作繁多，且產(chǎn)品中含有大量單糖和蔗糖，限制了這種產(chǎn)品的應(yīng)用。膜分離法包括菊芋塊莖的清洗、切絲或粉碎、浸提、膜分離，該方法得到的產(chǎn)品純度高，但使用了價格昂貴的濾膜，大大增加了生產(chǎn)成本。酶處理提取法是指將萃取液或提取液通過酶處理除去雜質(zhì)，再凈化和干燥得到菊粉，該方法與常規(guī)過濾提取法相比，只是改變了除雜的方法，但操作依然繁瑣，同時菊芋中的其他成分直接被消耗，未綜合利用。有機溶劑重結(jié)晶法是最早的一種菊粉提取方法，是指在菊糖均相溶液中加入有機溶劑(如，乙醇) 使菊糖結(jié)晶沉淀出來，但該工藝需多次重結(jié)晶，操作繁瑣，耗時長；且當(dāng)菊糖溶液濃度大于 20%時，由于該溶液易形成凝膠，不適宜進(jìn)行重結(jié)晶。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是彌補現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種從菊芋中提取菊糖的簡便方法。 該工藝簡單、污染少，所制得菊糖產(chǎn)品中單糖和蔗糖含量低。為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案包括下列步驟
(1)菊芋預(yù)處理；
(2)熱水浸提在預(yù)處理后的菊芋中加入水后加熱進(jìn)行熱水浸提，再過濾除去菊芋殘渣，得到濾液，濃縮濾液得到菊糖重量百分比含量為20-90%的菊糖提取濃縮液；
(3)乙醇沉降攪拌菊糖提取濃縮液，同時加入40-100%的乙醇(即指體積百分比濃度為40-100%的乙醇水溶液)，所加乙醇與菊糖提取濃縮液的重量比為(0. 5-5) :1，析出白色乳狀物，靜置或離心分層，分離出上層清液，收集下層物質(zhì)，得到白色乳狀物；
(4)乙醇成型攪拌白色乳狀物，同時加入75-100%的乙醇(即指體積百分比濃度為 75-100%的乙醇水溶液，下文相同)，所加乙醇與白色乳狀物的重量比為(0. 2-3) :1，產(chǎn)生白色粉狀物，過濾，得到乙醇濾液和白色粉狀物，再用75-100%的乙醇洗滌白色粉狀物，繼續(xù)過濾，得到乙醇洗滌液和洗滌后的白色粉狀物，將洗滌后的白色粉狀物干燥得到灰白色菊糖產(chǎn)品。其中所述菊芋預(yù)處理是指將新鮮菊芋塊莖清洗后用榨汁機榨汁，去皮，也可不去皮，然后用榨汁機榨汁；或者將干菊芋直接機械粉碎，也可加入水后用榨汁機粉碎。然后進(jìn)行熱水浸提，浸提所加入的水與新鮮菊芋的重量比為(0-3): 1，預(yù)處理和熱水浸提所加入的水之和與干菊芋的重量比為(3-15) :1。加熱的方式為微波加熱或常規(guī)加熱，加熱溫度為65-95°C，時間為15-60分鐘。過濾除去的菊芋殘渣，經(jīng)發(fā)酵后可制備沼氣、 乙醇、丁醇或肥料，或經(jīng)干燥后可直接制成飼料原料。所述分離出的上層清液經(jīng)濃縮后得到菊糖重量百分比含量為20-90%的上層清液濃縮液，將上層清液濃縮液加入到新的菊糖提取濃縮液中一起進(jìn)行乙醇沉降和乙醇成型， 也可直接攪拌上層清液濃縮液再次進(jìn)行乙醇沉降和乙醇成型。所述濃縮的方式為常壓蒸餾、減壓蒸餾或冷凍干燥，以減壓蒸餾為優(yōu)，并回收蒸餾得到的乙醇。所述洗滌后得到的乙醇洗滌液與乙醇濾液合并，經(jīng)常壓蒸餾或減壓蒸餾回收乙醇，以減壓蒸餾為優(yōu)，回收乙醇后剩余成分可直接制成糖蜜。所述干燥的方式為真空烘干、冷凍干燥或噴霧干燥，以噴霧干燥為優(yōu)。一種菊芋菊糖生產(chǎn)方法，其特征是它是由菊芋預(yù)處理、熱水浸提、乙醇沉降和乙醇成型四個步驟組成。本發(fā)明具有如下優(yōu)點
(1)該工藝基于乙醇沉降和成型對菊芋菊糖進(jìn)行提取，除水和乙醇外，未采用酸、堿、鹽和其他物質(zhì)，也不會產(chǎn)生這些物質(zhì)所帶來的廢料，相應(yīng)的耗材少、污染少、操作步驟少，且工藝簡單和耗時短。(2)所用乙醇可回收，菊芋的其他成分均可利用。(3)所得菊糖產(chǎn)品中單糖和蔗糖的含量低(<2%)?？傊?，本發(fā)明提供了一種從菊芋中提取菊糖的簡便方法，該工藝簡單、成本低、污染少，所制得菊糖產(chǎn)品中單糖和蔗糖含量低。


圖1是菊芋菊糖提取工藝方框圖。
具體實施例實施例1
取新鮮菊芋塊莖洗凈，取Ikg于榨汁機中榨汁，再加入1. 5kg水，攪拌，經(jīng)常規(guī)加熱，升高溫度至75-80°C，保溫20分鐘。過濾，收集濾液，經(jīng)減壓蒸餾將濾液濃縮至菊糖提取濃縮液中菊糖的重量百分比含量為60%。攪拌菊糖提取濃縮液，并加入重量為該濃縮液0. 5倍的 99. 5%的無水乙醇，析出白色乳狀物，離心分離出上層清液和下層的白色乳狀物。攪拌白色乳狀物，并加入與白色乳狀物重量比為0. 2:1的99. 5%的無水乙醇，產(chǎn)生白色粉狀物，過濾， 用99. 5%的的無水乙醇洗滌，冷凍干燥，得灰白色純度超過95%的菊糖產(chǎn)品。將第一次靜置分離出的上層清液濃縮至菊糖的重量百分比含量為50%，再次進(jìn)行乙醇沉降和乙醇成型。兩步菊糖累積收率達(dá)65%。實施例2
取新鮮菊芋塊莖洗凈，不去皮，取Ikg于榨汁機中榨汁，不加水，攪拌榨汁并經(jīng)微波反應(yīng)器加熱，升高溫度至65°C，保溫60分鐘。過濾，收集濾液，經(jīng)冷凍干燥將濾液濃縮至菊糖提取濃縮液中菊糖的重量百分比含量為90%。攪拌菊糖提取濃縮液，并加入重量為該濃縮液2倍的40%乙醇，析出白色乳狀物，靜置分離出上層清液和下層的白色乳狀物。攪拌白色乳狀物，并加入與白色乳狀物重量比為2:1的75%的乙醇，產(chǎn)生白色粉狀物，過濾，用75% 的乙醇洗滌，冷凍干燥，得灰白色純度超過95%的菊糖產(chǎn)品，單次菊糖收率為35%。將第一次靜置分離出的上層清液濃縮至菊糖的重量百分比含量為20%后，加入到新的菊糖提取液中，合并一起進(jìn)行新一輪的乙醇沉降和成型操作。實施例3
取新鮮菊芋塊莖洗凈，取Ikg于榨汁機中榨汁，再加入3kg水，攪拌，經(jīng)常規(guī)加熱，升高溫度至95°C，保溫15分鐘。過濾，收集濾液，經(jīng)常壓蒸餾將濾液濃縮至菊糖提取濃縮液中菊糖的重量百分比含量為20%。攪拌菊糖提取濃縮液，并加入重量為該濃縮液4倍的95%的乙醇，析出白色乳狀物，靜置分離出上層清液和下層的白色乳狀物。攪拌白色乳狀物，并加入與白色乳狀物重量比為1:1的95%的乙醇，產(chǎn)生白色粉狀物，過濾，用95%的乙醇洗滌，冷凍干燥，得灰白色純度超過95%的菊糖產(chǎn)品。將第一次靜置分離出的上層清液濃縮至菊糖的重量百分比含量為90%，再次進(jìn)行乙醇沉降和乙醇成型。兩步菊糖累積收率達(dá)63%。實施例4
將干菊芋粉碎，取Ikg干菊芋粉，加入15kg水，攪拌，經(jīng)微波加熱，升高溫度至85-90°C， 保溫40分鐘。過濾，收集濾液，經(jīng)減壓蒸餾將濾液濃縮至菊糖提取濃縮液中菊糖的重量百分比含量為90%。攪拌菊糖提取濃縮液，并加入重量為該濃縮液5倍的75%的乙醇，析出白色乳狀物，離心后分離出上層清液和下層的白色乳狀物。攪拌白色乳狀物，并加入重量為白色乳狀物2倍的95%的乙醇，產(chǎn)生白色粉狀物，過濾，用95%的乙醇洗滌，噴霧干燥，得灰白色純度超過95%的菊糖產(chǎn)品，收率為50%。將第一次靜置分離出的上層清液濃縮至菊糖的重量百分比含量為60%，加入到新的菊糖提取液中，合并一起進(jìn)行新一輪的乙醇沉降和成型操作。實施例5
取Ikg干菊芋粉碎，加入2kg水，用榨汁機粉碎。再加入9kg水，攪拌，經(jīng)常規(guī)加熱升高溫度至80-85°C，保溫20分鐘。過濾，收集濾液，經(jīng)常壓蒸餾將濾液濃縮至菊糖提取濃縮液中菊糖的重量百分比含量為40%。攪拌菊糖提取濃縮液，并加入重量為該濃縮液1倍的95% 的乙醇，析出白色乳狀物，離心后分離出上層清液，下層為白色乳狀物。攪拌白色乳狀物， 并加入重量為白色乳狀物0. 5倍的無水乙醇，產(chǎn)生白色粉狀物，過濾，用95%的乙醇洗滌，真空烘干，得灰白色純度超過95%的菊糖產(chǎn)品，單次菊糖收率為43%。將第一次靜置分離出的上層清液濃縮至菊糖的重量百分比含量為60%后，加入到新的菊糖提取液中，合并一起進(jìn)行新一輪的乙醇沉降和成型操作。
實施例6
取Ikg干菊芋粉碎，加入3kg水，用榨汁機粉碎后攪拌經(jīng)常規(guī)加熱升高溫度至65°C，保溫60分鐘。過濾，收集濾液，經(jīng)常壓蒸餾將濾液濃縮至菊糖提取濃縮液中菊糖的重量百分比含量為20%。攪拌菊糖提取濃縮液，并加入重量為該濃縮液2倍的95%的乙醇，析出白色乳狀物，離心后分離出上層清液，下層為白色乳狀物。攪拌白色乳狀物，并加入重量為白色乳狀物1倍的95%的乙醇，產(chǎn)生白色粉狀物，過濾，用95%的乙醇洗滌，真空烘干，得灰白色純度超過95%的菊糖產(chǎn)品，單次菊糖收率為39%。將第一次靜置分離出的上層清液濃縮至菊糖的重量百分比含量為90%后，加入到新鮮的菊糖提取液中，合并一起進(jìn)行新一輪的乙醇沉降和成型操作。
權(quán)利要求
1.一種從菊芋中提取菊糖的方法，其特征是它包括下列步驟(1)菊芋預(yù)處理；(2)熱水浸提在預(yù)處理后的菊芋中加入水后加熱進(jìn)行熱水浸提，再過濾除去菊芋殘渣得到濾液，濃縮濾液得到菊糖重量百分比含量為20-90%的菊糖提取濃縮液；(3)乙醇沉降攪拌菊糖提取濃縮液，同時加入40-100%的乙醇，所加乙醇與菊糖提取濃縮液的重量比為(0. 5-5): 1，析出白色乳狀物，靜置或離心分層，分離出上層清液，收集下層物質(zhì)得到白色乳狀物；(4)乙醇成型攪拌白色乳狀物，同時加入75-100%的乙醇，所加乙醇與白色乳狀物的重量比為(0. 2-3) :1，產(chǎn)生白色粉狀物，過濾得到乙醇濾液和白色粉狀物，再用75-100%的乙醇洗滌白色粉狀物，繼續(xù)過濾，得到乙醇洗滌液和洗滌后的白色粉狀物，將洗滌后的白色粉狀物干燥得到菊糖產(chǎn)品。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的從菊芋中提取菊糖的方法，其特征是所述菊芋預(yù)處理是指 將新鮮菊芋塊莖清洗后用榨汁機榨汁或者將干菊芋直接機械粉碎或者在干菊芋中加入水后再用榨汁機粉碎。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的從菊芋中提取菊糖的方法，其特征是熱水浸提中所加入的水與新鮮菊芋的重量比為(0-3) :1，熱水浸提溫度為65-95°C，熱水浸提時間為15-60分鐘。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的從菊芋中提取菊糖的方法，其特征是預(yù)處理和熱水浸提這兩次操作中所加入水之和與干菊芋的重量比為(3-15) :1，熱水浸提溫度為65-95°C，熱水浸提時間為15-60分鐘。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的從菊芋中提取菊糖的方法，其特征是所述第(3)步乙醇沉降步驟中分離出的上層清液經(jīng)濃縮后得到菊糖重量百分比含量為20-90%的上層清液濃縮液，將上層清液濃縮液加入到新的菊糖提取濃縮液中一起進(jìn)行乙醇沉降和乙醇成型。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的從菊芋中提取菊糖的方法，其特征是是所述第(3)步乙醇沉降步驟中分離出的上層清液經(jīng)濃縮后得到菊糖重量百分比含量為20-90%的上層清液濃縮液，直接攪拌上層清液濃縮液再次進(jìn)行乙醇沉降和乙醇成型。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的從菊芋中提取菊糖的方法，其特征是所述(2)、(3)步中濃縮方式為常壓蒸餾、減壓蒸餾或冷凍干燥。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的從菊芋中提取菊糖的方法，其特征是將所述第(4)步中乙醇濾液和乙醇洗滌液合并，常壓蒸餾或減壓蒸餾回收乙醇。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的從菊芋中提取菊糖的方法，其特征是所述第(4)步中干燥方式為真空烘干、冷凍干燥或噴霧干燥。
10.一種從菊芋中提取菊糖的方法，其特征是它是由菊芋預(yù)處理、熱水浸提、乙醇沉降和乙醇成型四個步驟組成。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種從菊芋中提取菊糖的方法，該方法包括菊芋預(yù)處理、熱水浸提、濾液濃縮、乙醇沉降和成型等工藝。本發(fā)明基于乙醇沉降和成型生產(chǎn)菊芋菊糖，除水和乙醇外，未添加其他物質(zhì)，耗材少，污染少；該方法操作步驟少、成本低、工藝簡單，所得菊糖產(chǎn)品中單糖和蔗糖的含量低。
文檔編號C07H1/08GK102180995SQ20111010075
公開日2011年9月14日 申請日期2011年4月21日 優(yōu)先權(quán)日2011年4月21日
發(fā)明者孫立, 王波, 胡素琴, 蔡飛鵬, 許敏, 金付強 申請人:山東省科學(xué)院能源研究所