一種無水海藻糖的制備方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種無水海藻糖的制備方法。本發(fā)明以酶轉化高濃度麥芽糖漿制得的海藻糖反應液為原料，經(jīng)酶解除雜、活性炭脫色、離子交換、模擬移動床色譜分離、帶式真空連續(xù)干燥脫水等工藝，可制得含無水海藻糖純度為50～99.5wt％的系列產(chǎn)品，滿足無水海藻糖作為干燥劑在不同干燥領域的特殊需求。本發(fā)明介紹的無水海藻糖生產(chǎn)工藝，工藝簡單、成本低廉、生產(chǎn)過程節(jié)能降耗。
【專利說明】一種無水海藻糖的制備方法

【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種無水海藻糖的制備方法，屬于功能糖制備【技術領域】。

【背景技術】
[0002]海藻糖是一種安全的非還原性二糖，廣泛存在于自然界中，通常以兩分子結晶水的形式存在，分子式是C12H2O11.2Η20。海藻糖不帶可游離的醛基，不具還原性，對酸和熱非常穩(wěn)定，在與氨基酸、蛋白質共存時，即使加熱也不會產(chǎn)生褐變。海藻糖還具有獨特的防止淀粉老化、防止蛋白質變性、抑制脂質氧化等作用，可作為優(yōu)良的食品成分或食品配料使用。同時由于其特殊雙糖分子構成的非還原性糖特性，能夠在高溫、高寒、干燥失水等惡劣條件下在細胞表面形成獨特的保護膜，有效保護分子結構不被破壞，因此可廣泛應用于生物制藥、醫(yī)藥、化妝品及農(nóng)業(yè)等各行業(yè)。
[0003]目前海藻糖主要被用作食品保鮮劑和生物制品的保存劑。利用無水海藻糖在相對濕度30%以上有吸濕性、結晶海藻糖在相對濕度90%以下無吸濕性的特性，可以將海藻糖制備成干燥劑。中國專利文獻CN1173391A(申請?zhí)?7104671.9)公開了一種以無水海藻糖作為有效成分的新型干燥劑。無水海藻糖混合到含水食品、藥品等物料中，可以吸收大量的水，表現(xiàn)出干燥劑強烈的脫水活性。制得的脫水食品具有令人滿意的味道和質量，制得的脫水藥品可以保持藥品原本的活性和穩(wěn)定性。因海藻糖是無毒無害的天然甜味劑，無副作用，作為干燥劑使用時，可直接與被干燥物接觸，避免了普通干燥劑導致的產(chǎn)品污染或性能改變的現(xiàn)象。
[0004]中國專利文獻CN102965412A(申請?zhí)?01210538131.6)公開了一種結晶海藻糖的制備方法，它采用大米為基本原料，淀粉酶、海藻酶為輔助材料，通過浸泡、磨漿、調漿、液化、壓慮、糖化、脫色、離交、醇化、色譜分離、濃縮、灌裝、結晶分離、干燥、包裝十五個工藝流程完成，制得的高純度結晶海藻糖產(chǎn)品主要作為食品配料使用。目前尚無無水海藻糖生產(chǎn)工藝的專利介紹，在傳統(tǒng)干燥工藝中，采用流化床進行物料脫水，一般只能去除游離水，結晶水難以完全去除；采用高溫設備去除結晶水，成本較高，難以在行業(yè)中推廣。
[0005]針對高粘度、難結晶的淀粉糖物料，中國專利文獻CN101775445A (申請?zhí)?01010128159.3)公開了利用帶式真空連續(xù)低溫干燥設備，經(jīng)多級干燥，實現(xiàn)高效、低成本的脫水。無水海藻糖生產(chǎn)，尤其是以含有雜糖的非高純度海藻糖溶液為原料生產(chǎn)干燥劑，傳統(tǒng)的噴霧干燥、高溫流化床干燥都難以達到目的，可利用帶式真空連續(xù)低溫干燥的特點，改變干燥工藝，實現(xiàn)快速、完全的脫除游離水和結晶水的目標。


【發(fā)明內容】

[0006]本發(fā)明針對現(xiàn)有技術的不足，提供一種無水海藻糖的制備方法。特殊干燥劑種類的缺乏和無水海藻糖生產(chǎn)工藝的不足，本發(fā)明提供了一種50?99.5wt%純度的無水海藻糖生產(chǎn)工藝，海藻糖含量范圍廣、脫結晶水徹底、生產(chǎn)過程節(jié)能降耗，能夠滿足無水海藻糖的不同應用領域需求。
[0007]本發(fā)明技術方案采用以下步驟:
[0008]一種無水海藻糖的制備方法，包括如下步驟:
[0009](I)將海藻糖粗液經(jīng)脫色、離交后，制得透光率> 95%的脫色海藻糖粗液；
[0010](2)將步驟(I)制得的脫色海藻糖粗液濃縮后，制得海藻糖純度50?95wt%的海藻糖純化液；
[0011](3)將步驟(2)制得的海藻糖純化液經(jīng)帶式真空連續(xù)低溫真空干燥，粉碎、過篩，制得無水海藻糖；
[0012]所述帶式真空連續(xù)低溫真空干燥為依次經(jīng)過一次干燥、二次干燥、三次干燥、四次干燥和冷卻干燥步驟；
[0013]所述的一次干燥條件為:溫度130?150°C、真空度-0.08MPa?-0.098Mpa、時間10 ?15min ；
[0014]所述的二次干燥條件為:溫度110?130°C、真空度-0.05MPa?-0.08Mpa、時間I ?2h ;
[0015]所述的三次干燥條件為:溫度110?130°C、真空度-0.08MPa?-0.09Mpa、時間30 ?50min ；
[0016]所述的四次干燥條件為:溫度80?10(TC、真空度-0.08MPa?-0.09Mpa、時間10 ?20min ；
[0017]所述的冷卻干燥條件為:溫度O?30°C、真空度-0.05MPa?-0.08Mpa、時間20?30mino
[0018]根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選的，所述步驟(I)中，海藻糖粗液制備步驟如下:
[0019]將麥芽糖漿經(jīng)海藻糖合成酶轉化后，得到海藻糖純度50?65wt%的反應液；控制反應液PH4.2?4.7、58?62°C，加入糖化酶15?30U/mL，保溫10?15h，然后升溫至80?10(TC,保溫10?30min,過濾制得海藻糖粗液。
[0020]根據(jù)本發(fā)明進一步優(yōu)選的，所述麥芽糖漿的質量濃度為90%。
[0021]根據(jù)本發(fā)明進一步優(yōu)選的，所述海藻糖合成酶為固定化海藻糖合成酶，轉化時間為24?48h。
[0022]根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選的，所述步驟(I)中，脫色為向海藻糖粗液中按質量百分比I?3%的比例加入活性炭,在65?100°C的條件下,脫色10?30min。
[0023]根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選的，所述步驟(I)中，離交為采用離子交換系統(tǒng)進行脫鹽，所述的離子交換系統(tǒng)為陽柱、陰柱、陽柱，所述的陽柱填充有強酸性陽離子交換樹脂，所述的陰柱填充有弱堿性陰離子交換樹脂，離子交換時流速為500?1000kg/h，溫度為30?55°C。
[0024]根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選的，所述步驟(2)中，還包括濃縮后經(jīng)模擬移動床色譜分離的步驟。
[0025]根據(jù)本發(fā)明進一步優(yōu)選的，所述步驟(2)中，模擬移動床色譜采用強酸性樹脂，進料流速為1.5?2.5L/h，進料溫度為55?75°C，分離pH5.5?7.5，切換時間為10?30min，收集海藻糖濃度為20?30Wt%的流出液。
[0026]根據(jù)本發(fā)明進一步優(yōu)選的，所述步驟(2)中，模擬移動床色譜分離后，還包括結晶純化。該步驟可提高制得的無水海藻糖的純度達到99.5%。
[0027]根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選的，所述步驟(2)中，濃縮為濃縮至糖的質量百分比為55?65%。
[0028]根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選的，所述步驟(3)中，粉碎為采用分級粉碎。
[0029]根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選的，所述步驟(3)中，過篩的篩孔為40?200目。
[0030]有益效果
[0031]1、本發(fā)明通過對傳統(tǒng)帶式真空連續(xù)低溫真空干燥進行改進，從而決絕了海藻糖中結晶水難于脫除的技術難題，制得的無水海藻糖可以作為干燥劑的主要成分，與食品、藥品、生物制品直接接觸，保持目標產(chǎn)品干燥和生物制品的活性，改變了傳統(tǒng)干燥劑不能混合使用的問題；另外不同純度無水海藻糖的干燥劑可以滿足不同食品的甜度要求以及生物制品的特殊需求；
[0032]2、本發(fā)明以帶式真空連續(xù)干燥工藝生產(chǎn)無水海藻糖，通過提高干燥溫度、延長干燥時間、增加干燥環(huán)境的真空度等方式提高干燥效率；與傳統(tǒng)生產(chǎn)無水海藻糖的氣流干燥相比，可節(jié)省蒸汽30%以上，脫水徹底、粉碎粒度可控均勻，滿足無水海藻糖的多種粒度要求；同時克服了含有葡萄糖、麥芽糖等雜糖的海藻糖干燥困難的問題；
[0033]3、本發(fā)明以固定化酶轉化生成的海藻糖料液為起始原料，通過脫色、離交、色譜分離、真空干燥等工藝生產(chǎn)無水海藻糖，與使用結晶海藻糖干燥相比，省略了海藻糖的結晶步驟，較大的降低了生產(chǎn)成本。

【具體實施方式】
[0034]為了更好的闡述本發(fā)明的技術方案，下面通過實施例對本發(fā)明做進一步說明，但本發(fā)明所保護范圍不限于此。
[0035]實施例中海藻糖合成酶采用中國專利文獻CN 103266152A(申請?zhí)?201310182033.8)中實施例1的方法制備；
[0036]實施例中糖化酶購自杰能科酶制劑公司；
[0037]實施例1
[0038]一種無水海藻糖的制備方法，包括如下步驟:
[0039](I)以90%濃度的麥芽糖漿為原料，經(jīng)固定化海藻糖合成酶轉化24h后，得到含有海藻糖50被％的反應液；控制反應液pH4.2?4.7、58°C，加入糖化酶15U/mL，保溫10h，然后升溫至80°C，保溫lOmin，過濾制得海藻糖粗液；
[0040]向制得的海藻糖粗酶液中添加lwt%的活性炭，保持溫度65°C、時間15min，過濾后進行離子交換系統(tǒng)脫鹽，控制離子交換時流速為500kg/h，溫度為30°C使料液清澈透明，無異味，透光率> 95% ；
[0041](2)將步驟(I)制得的脫色海藻糖粗液濃縮到總糖含量為50wt%后，制得海藻糖純度50.5被％的海藻糖純化液；
[0042](3)將步驟(2)制得的海藻糖純化液通入帶式真空連續(xù)干燥系統(tǒng)進行干燥，控制一次干燥的時間為lOmin、溫度為130°C、真空度-0.08Mpa, 二次干燥的時間為lh、溫度為110?130°C、真空度-0.05MPa，三次干燥的時間為30min、溫度為110°C、真空度-0.08MPa,四次干燥的時間為lOmin、溫度為80°C、真空度-0.08MPa，冷卻干燥的時間為20min、溫度為20°C、真空度-0.0SMPa,冷卻后的海藻糖采用直接分級粉碎法進行粉碎，過40目篩，制得粒徑40目的粉末型無水海藻糖。
[0043]經(jīng)檢測，粉末型無水海藻糖含水率0.43wt%，純度為50.5wt%，雜糖質為48.8wt%。
[0044]實施例2
[0045]一種無水海藻糖的制備方法，包括如下步驟:
[0046](I)以90%濃度的麥芽糖漿為原料，經(jīng)固定化海藻糖合成酶轉化48h后，得到含有海藻糖65被％的反應液；控制反應液pH4.2?4.7、62°C，加入糖化酶30U/mL，保溫15h，然后升溫至100°C，保溫30min，過濾制得海藻糖粗液；
[0047]向制得的海藻糖粗酶液中添加3wt%的活性炭，保持溫度100°C、時間30min，過濾后進行離子交換系統(tǒng)脫鹽，控制離子交換時流速為1000kg/h，溫度為55°C使料液清澈透明，無異味，透光率彡95% ；
[0048](2)將步驟(I)制得的脫色海藻糖粗液濃縮到總糖含量為60wt%后，制得海藻糖純度50.2被％的海藻糖純化液；
[0049](3)將步驟(2)制得的海藻糖純化液通入帶式真空連續(xù)干燥系統(tǒng)進行干燥，控制一次干燥的時間為15min、溫度為140°C、真空度-0.098Mpa，二次干燥的時間為2h、溫度為130°C、真空度-0.08MPa，三次干燥的時間為50min、溫度為130°C、真空度-0.09MPa,四次干燥的時間為20min、溫度為100°C、真空度-0.09MPa，冷卻干燥的時間為30min、溫度為20°C、真空度-0.05MPa，冷卻后的海藻糖采用直接分級粉碎法進行粉碎，過200目篩，制得粒徑200目的粉末型無水海藻糖。
[0050]經(jīng)檢測，粉末型無水海藻糖含水率0.12wt%,純度為50.2wt%，雜糖質為
49.1wt %。
[0051]實施例3
[0052]一種無水海藻糖的制備方法，包括如下步驟:
[0053](I)以90%濃度的麥芽糖漿為原料，經(jīng)固定化海藻糖合成酶轉化36h后，得到含有海藻糖60被％的反應液；控制反應液pH4.2?4.7、60°C，加入糖化酶25U/mL，保溫12h，然后升溫至90°C，保溫20min，過濾制得海藻糖粗液；
[0054]向制得的海藻糖粗酶液中添加2wt%的活性炭，保持溫度80°C、時間20min，過濾后進行離子交換系統(tǒng)脫鹽，控制離子交換時流速為800kg/h，溫度為40°C使料液清澈透明，無異味，透光率> 95% ；
[0055](2)將步驟(I)制得的脫色海藻糖粗液濃縮到糖含量為60wt%后，進入模擬移動床色譜分離系統(tǒng)，控制進料流速為2.5L/h，進料溫度為60°C，分離pH5.5?7.5，切換時間為15min，收集海藻糖濃度為20Wt%的流出液，再濃縮到總糖含量為55wt %，制得海藻糖純度為80Wt%的海藻糖純化液；
[0056](3)將步驟(2)制得的海藻糖純化液通入帶式真空連續(xù)干燥系統(tǒng)進行干燥，控制一次干燥的時間為lOmin、溫度為130°C、真空度-0.098Mpa, 二次干燥的時間為lh、溫度為110°C、真空度-0.08MPa，三次干燥的時間為30min、溫度為110°C、真空度-0.09MPa,四次干燥的時間為lOmin、溫度為80°C、真空度-0.09MPa，冷卻干燥的時間為20min、溫度為30°C、真空度-0.07MPa，冷卻后的海藻糖采用直接分級粉碎法進行粉碎，過120目篩，制得粒徑120目的粉末型無水海藻糖。
[0057]經(jīng)檢測，粉末型無水海藻糖含水率0.36wt %，純度為80.0wt %，雜糖質為19.3wt%。
[0058]實施例4
[0059]一種無水海藻糖的制備方法，包括如下步驟:
[0060](I)以90%濃度的麥芽糖漿為原料，經(jīng)固定化海藻糖合成酶轉化36h后，得到含有海藻糖60被％的反應液；控制反應液pH4.2?4.7、60°C，加入糖化酶25U/mL，保溫12h，然后升溫至90°C，保溫20min，過濾制得海藻糖粗液；
[0061]向制得的海藻糖粗酶液中添加2wt%的活性炭，保持溫度80°C、時間20min，過濾后進行離子交換系統(tǒng)脫鹽，控制離子交換時流速為800kg/h，溫度為40°C使料液清澈透明，無異味，透光率> 95% ；
[0062](2)將步驟(I)制得的脫色海藻糖粗液濃縮到糖含量為60wt%后，進入模擬移動床色譜分離系統(tǒng)，控制進料流速為1.5L/h，進料溫度為60°C，分離pH5.5?7.5，切換時間為30min，收集海藻糖濃度為30Wt%的流出液，再濃縮到總糖含量為55wt%，制得海藻糖純度為95.5被％的海藻糖純化液；
[0063](3)將步驟(2)制得的海藻糖純化液通入帶式真空連續(xù)干燥系統(tǒng)進行干燥，控制一次干燥的時間為15min、溫度為140°C、真空度-0.08Mpa, 二次干燥的時間為2h、溫度為130°C、真空度-0.05MPa，三次干燥的時間為50min、溫度為130°C、真空度-0.08MPa,四次干燥的時間為20min、溫度為100°C、真空度-0.08MPa，冷卻干燥的時間為30min、溫度為10°C、真空度-0.06MPa，冷卻后的海藻糖采用直接分級粉碎法進行粉碎，過160目篩，制得粒徑160目的粉末型無水海藻糖。
[0064]經(jīng)檢測，粉末型無水海藻糖含水率0.15wt%,純度為95.5wt %，雜糖質為4.25wt % ο
[0065]實施例5
[0066]一種無水海藻糖的制備方法，包括如下步驟:
[0067]取實施例4制得的海藻糖純度95.5wt %的海藻糖純化液，濃縮至海藻糖濃度70wt%，按體積比1:1加入無水乙醇，在常溫下按海藻糖質量2%加入晶種攪拌結晶，過濾除濾液，再按實施例4步驟(3)所述的方法進行干燥處理，制得粒徑160目的粉末型無水海藻糖。
[0068]經(jīng)檢測，粉末型無水海藻糖含水率0.12wt %，純度為99.6wt %，雜糖質為0.2wt% ο
[0069]對比例
[0070]一種海藻糖的制備方法，包括如下步驟:
[0071](I)以90%濃度的麥芽糖漿為原料，經(jīng)固定化海藻糖合成酶轉化24h后，得到含有海藻糖50被％的反應液；控制反應液pH4.2?4.7、58°C，加入糖化酶15U/mL，保溫10h，然后升溫至80°C，保溫lOmin，過濾制得海藻糖粗液；
[0072]向制得的海藻糖粗酶液中添加lwt%的活性炭，保持溫度65°C、時間15min，過濾后進行離子交換系統(tǒng)脫鹽，控制離子交換時流速為500kg/h，溫度為30°C使料液清澈透明，無異味，透光率> 95% ；
[0073](2)將步驟(I)制得的脫色海藻糖粗液濃縮到糖含量為50wt%后，制得海藻糖純度50.1wt %的海藻糖純化液；
[0074](3)將步驟(2)制得的海藻糖純化液通入帶式真空連續(xù)干燥系統(tǒng)進行干燥，控制一次干燥的時間為lOmin、溫度為130°C、真空度-0.08Mpa, 二次干燥的時間為lh、溫度為100°C、真空度-0.05MPa，三次干燥的時間為20min、溫度為100°C、真空度-0.08MPa，冷卻干燥的時間為20min、溫度為20°C，冷卻后的海藻糖采用直接分級粉碎法進行粉碎，過40目篩，制得粒徑40目的粉末型無水海藻糖。
[0075]經(jīng)檢測，粉末型無水海藻糖含水率6.8wt %，純度為47.2wt %，雜糖質為45.9wt % ο
[0076]結果分析
[0077]通過對比實施例與對比例的實驗數(shù)據(jù)，可以看出，傳統(tǒng)的帶式真空連續(xù)干燥方式不能完全脫除結晶海藻糖的結晶水，產(chǎn)品無法作為干燥劑使用。本申請調整干燥條件并采用四次干燥一次冷卻的干燥方式，同時延長干燥時間，能夠很好的脫除結晶海藻糖中的水分，達到無水要求，可以作為干燥劑使用。
【權利要求】
1.一種無水海藻糖的制備方法，其特征在于，包括如下步驟: (1)將海藻糖粗液經(jīng)脫色、離交后，制得透光率>95%的脫色海藻糖粗液； (2)將步驟(1)制得的脫色海藻糖粗液濃縮后，制得海藻糖純度50?95wt%的海藻糖純化液； (3)將步驟(2)制得的海藻糖純化液經(jīng)帶式真空連續(xù)低溫真空干燥，粉碎、過篩，制得無水海藻糖； 所述帶式真空連續(xù)低溫真空干燥為依次經(jīng)過一次干燥、二次干燥、三次干燥、四次干燥和冷卻干燥步驟； 所述的一次干燥條件為:溫度130?150°C、真空度-0.08MPa?-0.098Mpa、時間10?15min ； 所述的二次干燥條件為:溫度110?130°C、真空度-0.05MPa?-0.08Mpa、時間1?2h ； 所述的三次干燥條件為:溫度110?130°C、真空度-0.08MPa?-0.09Mpa、時間30?50min ； 所述的四次干燥條件為:溫度80?100°C、真空度-0.08MPa?-0.09Mpa、時間10?20min ； 所述的冷卻干燥條件為:溫度0?30°C、真空度-0.05MPa?-0.08Mpa、時間20?30mino
2.如權利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述步驟(1)中，海藻糖粗液制備步驟如下: 將麥芽糖漿經(jīng)海藻糖合成酶轉化后，得到海藻糖純度50?65wt%的反應液；控制反應液pH4.2?4.7、58?62°C，加入糖化酶15?30U/mL，保溫10?15h，然后升溫至80?10(TC,保溫10?30min,過濾制得海藻糖粗液。
3.如權利要求2所述的制備方法，其特征在于，所述麥芽糖漿的質量濃度為90%； 優(yōu)選的，所述海藻糖合成酶為固定化海藻糖合成酶，轉化時間為24?48h。
4.如權利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述步驟(1)中，脫色為向海藻糖粗液中按質量百分比1?3%的比例加入活性炭，在65?100°C的條件下，脫色10?30min。
5.如權利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述步驟(1)中，離交為采用離子交換系統(tǒng)進行脫鹽，所述的離子交換系統(tǒng)為陽柱、陰柱、陽柱，所述的陽柱填充有強酸性陽離子交換樹脂，所述的陰柱填充有弱堿性陰離子交換樹脂，離子交換時流速為500?1000kg/h，溫度為30?55°C。
6.如權利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述步驟(2)中，還包括濃縮后經(jīng)模擬移動床色譜分離的步驟。
7.如權利要求6所述的制備方法，其特征在于，所述步驟(2)中，模擬移動床色譜采用強酸性樹脂，進料流速為1.5?2.5L/h，進料溫度為55?75°C，分離pH5.5?7.5，切換時間為10?30min，收集海藻糖濃度為20?30wt%的流出液。
8.如權利要求6所述的制備方法，其特征在于，所述步驟(2)中，模擬移動床色譜分離后，還包括結晶純化。
9.如權利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述步驟(2)中，濃縮為濃縮至糖的質量百分比為55?65%。
10.如權利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述步驟(3)中，粉碎為采用分級粉碎； 優(yōu)選的，所述步驟(3)中，過篩的篩孔為40?200目。
【文檔編號】C07H1/06GK104262413SQ201410482956
【公開日】2015年1月7日 申請日期:2014年9月19日 優(yōu)先權日:2014年9月19日
【發(fā)明者】劉宗利, 王乃強, 李克文, 胥九兵, 張莉, 張友亮, 肖兆玲 申請人:保齡寶生物股份有限公司