由淀粉制备的食品添加剂—低热量葡聚糖

一 ／ 《食品与发酵工业》 Food and Fermentation Indus~e．s 由淀 前羡 由淀粉制备的食品添加剂 一 低热量黼聚糖／～ ‘ 林 勤 保 (华南理工大学轻工食品学院轻化所 ，广州 ．510641) 摘 要 本文研究了低热量葡聚糖翻备的工艺条件，并对加酸量，加酸方式、热解沮度和时间、酶的 种类对产品的影响进行了较系统的探讨。 关键谓 葡聚塘 淀粉酶 ．真菌淀粉酶 低热量葡聚糖 由于其 中含有 难消化成 分，因而热量低，又称其为难消化糊精，是水 溶性食物纤维的一种。在日本，低热量葡聚糖 的产量在各类食物纤维产量 中位居第二，仅 次于聚合葡萄糖_1]，已用于清凉饮料，果汁饮 料、调味料、果子酱等的生产0 ] 由于原料淀 粉来源广泛，成本较低，生产安全可靠，开发 应用前景很好。 低热量葡聚糖制备的主要步骤包括：淀 粉一加酸热解一酶水解一脱色及离子交换一 喷雾干燥一低热量葡聚糖产品。分析测试 以 液相色谱为主 产品中低热量成分的含量与 聚合度 pd≥4的组分的量成线性正相关关 系 。 材 料 和 方 法 一 、主要原料和试剂 玉米淀粉(广东，粤顺淀粉厂)； 木薯淀粉(广东，东美食品有限公司)i 耐温淀粉酶 Termamyl 120L(以下简记 为 T酶)； 淀 粉糖化酶 AIvlG3ooL(以下 简记为 A 酶)； 真菌淀粉酶Fungamyl 8ooL(以下简记为 F酶)。 以上酶制剂均为丹麦 iNt O公司产品。 浓盐酸、氢氧化钠均为化学纯。 粉末括性炭 硅藻土 阳离子交换榭脂 001×7(732)、阴离 子 交 换 树 脂 201×7 (717)，均为实验试剂 NaH~PO,、№ zHPO4、蔗糖 、麦芽糖、葡 萄 糖均为分析纯。 其它试剂和药品均为化学纯。 二 、主要仪器设备 沙多利士电子天平：1／100，000(西德)； 糖分析液相色谱仪 ：Sugar Analyzer I； (配备示差折光检测器和 730数据处理 机)，日本 Waters公司； 光橱分光光度计：722型(上海) 超声雾化器：CS'W一1(汕 头市光 电研究 所)； 干燥箱：101—1(上海)； 电热恒温水浴锅； 真空泵抽滤系统； 离子交换树脂柱； 水力式真空浓缩系统； 气流式喷雾干燥机 三、制备方法 称取一定量 的商品淀粉，喷雾加 HC1 0． 03 ～0．12 (对绝干淀粉)。置于干燥箱中 预干燥至水分 5 以下 ，然后在 I40～180~C 2 5 维普资讯 http://www.cqvip.com I ■ 《食品与发酵工、 ≥ 1995 No．3 热解 0．5--4h，热解完毕后取 出自然冷却．然 后9口水 制 成 3o ～ 4o (w／w)溶 液．用 Na()H调 pH值为 5．5～6．5．加耐温 n一淀粉 酶 Termamyl 120I 0．2～0．6g／kg淀粉，在沸 水浴 中升温至 95 c以上，保持 5min，接着在 9o～95 C反应 lh。反应结束后灭酶。用 HCI 调 pH值为 4．3～4．5，加葡萄糖淀粉酶 V 300I 0．2～0．6g／kg淀粉，在 60C反应 48～ 72h；或者调 pH值为 5．0～5．5，加真菌淀粉 酶 Fungamyl 800L0．1--0．3g／kg淀粉，在 5q ～ 55 C反应 18～24h。反应结束后，升温至 80V灭酶。水解产物分别用粉末活性炭脱色， 然后接通常工艺用 732阳离子交换树脂和 717阴离子交换树脂进行离子交换。用真空 浓缩系统浓缩至 25 ～5o (w／w)，用气流 式喷雾干燥系统喷雾干燥 四、分析方法 1．低热量葡聚糖产品组成成分的 HPLC 法分析0 ]。 2．难消化成分含量的 HPLC法分析 ]。 3．低热量葡聚糖产品的色值分析 将喷雾干燥的低热量葡聚糖产品用蒸馏 水配制成 2 (w／w)的溶液，或将一定浓度 的经脱色和离交的水解液用光栅分光光度计 在 530nm波长下测透光率(以新制蒸馏水的 透光率为 100 )。 结 果 与 讨 论 — — 、百 丌 ●‘≈．■t^ ／$~ ffJJ rat^’H， f'' 1．加酸量的影响 加酸量是制备过程中很重要的一个 因 素。加酸太少，则生成的低热量成分少 ，加酸 太多，则产 品颜色 太深。故 加酸量一 般 为 0．03 ～o．12 HCl／绝干淀粉，按 1 HO 计，则加量为 3％～12 (ml／g)。 l是加酸 量对以玉米淀粉为原料的低热量葡聚糖产品 组成成分的影响，表 2是加酸量对以术薯淀 粉为原料的低热量葡聚糖产品组成成分的影 响 加酸量和热解温度对低热量葡聚糖产品 颜色的影响见表 3。由表 3可见，加酸量大于 8 时·产品颜色较深 ；加酸量小于 5 时，颜 色为白色 (以玉米淀糟为原辩) 加酸量 ml1％ 产品组成成分 (干基) HCL／100g淀粉 四糖及 以上 二～三培 葡萄糖 8 38．0 l2．5 49．5 l2 {4．9 9．7 45．4 注：工艺条件·热解沮度 150 C，热解时阃 lh，木 解酶 T+A 裹2 加酸■对产品组成成分的彤■(以木薯莲糟为募料 加酸量 l 产品组成成分％(干基) HC1／100g淀粉 四糖及以上 二～兰糖 葡萄糖 8 31．66 24．40 46．94 l2 40．05 20．73 41．22 住 工艺条件：热解温度 150C．热解时阃 lh 水解酶 T+F 裹 3 加赣■和噩度对产品■色的彤■ 温度 加酸量 til1％HCa／100g绝干淀糟 (C) 5 8 12 140 白 白 黄 l50 白 淡黄 黄褐 170 淡黄 黄 黄褐 综上所述，加酸量的较佳取值为 5 ～ 8 (ml1 HCl／g绝干淀粉)。 2．加酸方式的影响 热解时，在其它条件相同的情况下，所加 的馥与淀粉混台得越均匀 剩反应程度越高， 产品中低热量成分越多，同时，热解产物中的 黑点也越少。 裹4 抽酸方#OZfi=,a篁成威分的影■ (txt>~4成分 ) 样品编号 l 2 3 4 5 普通雾化 61_22 66．5l 70．56 55．72 56．24 超声雾化 62．70 70．61 73．56 61．79 63．83 49 维普资讯 http://www.cqvip.com 《食品与发酵工业》 Food and Fermentaft。n Indumies 表 4显示了普通雾化器与超声雾化器喷 雾加酸所得低热量葡聚糖产品中rd>~4的成 分含量的比较。 甩成对 f检验法进行数据处理 ：．得 ； 一 t一4．10 选显著性水平a一0．05，查 t分布 表tk s=2．78。一t>t 一J，可见加酸方式的 影响是显著的，不容忽视。 3．热解温度和时间的影响 热解温度和时间对低热量葡聚糖产品的 组成成分十分重要 。具体的影响如表 5和表 6所示。热解温度对产品颜色的影响也很大 (见表 3)。 襄 5 热解-雎 和时间对产品成分的髟晌 (以术薯淀粉为原料)(pd≥4成分 ) 温度 热 解 时 间 (h) (℃ ) o ． 5 1．o 2．o 3．O 】4O 48．1 49 6 52．6 52 5 l50 59．3 58．8 65．5 64．6 17o 64．3 64、l 65．6 69，5 注：加酸量 }5mh t4CJ／100g淀粉．酶：T+F 襄 6 热解温度和时间对产品成分的影响 (以玉米淀粉为原料)( ≥4成分％) 温度 热 解 时 间 (h) (C ) O ． 5 1．o Z．0 l40 32．I 32．o 34．6 15o 35．3 35．5 38．5 l7O 42．3 43*0 46．2 注；加酸量}5mlI~I-1C．L／100g淀粉．酶{T+F 显然t随着温度的增加t一≥4的成分显 著增加，因温度大 于 l 70 C时产品的颜色深 (表 3)，小于 140C时产品的低热量成分少． 因而较佳的取值是 150~170 C。随着时间的 延长 ，pd≥4的成分的变化情况是：从 0．5h 到 lhtpd≥4的成分略有增减 ．但变化不大 ． 到 2h时增加较多，再延长到 3h后，pd≥4的 成分并不再增多，故热解时间以 0．5～2b为 宜 。 二、酶水解方式对产品组成和质量的影 响 表 7显示出在其它条件相 同的情况下， 用 Fungamyl酶和用 AMG酶处理得到的不 同产品成分。 襄7 酶水解方式对产品成分前 晌 (组成成分 ,w／w) 四糖及以上 二～三糖 葡萄糖 T— F 47．74 ‘7、56 7 T+ A 34．34 2．69 62．97 表 8是在其它条件相同的情况下，用 Fungamyl酶与用 AMG酶分别水解得到产物 的颜色比较。用成对 t检验法进行统计处理， 得 t 1．59，选显著性水平 a一0．05，查 t分布 表得 t⋯ 一2．37，由此可见，用这两种酶处理 方式得到l的产品颜琶没有显著差异 襄 s t处理方式对产品簟色的髟响(透光章 ．20 水溶液．53帅 II) 样品编号 l 2 3 4 5 6 7 8 9 T十 F 28．8 40．6 38．2 49．2 32．2 62．4 5 5．3 l2．6 3．2 T+ A 32．6 41．5 30．o 5O．8 23．4 18．4 27．0 11．5 8．O 50 结 论 通过以上的讨论可以得出以下结论： 1．淀粉热解过程中，加酸量、加酸方式、 维普资讯 http://www.cqvip.com 《食品与发酵工业》 Food and Fermentation Industries 热解温度、热解时间对最终产品都有重要影 响。一般条件下加酸量以 5 ～8 (1 }Ic1) 为宜，如用真空条件可增加加酸量。加酸方式 应以使酸与淀粉尽可能混合均匀为宜，热解 温度以 15o～170℃为宜，热解时间 0．5～2h 较好。 2．用 a一淀粉酶与真菌淀粉酶水解，得到 的产品色泽较好 ，易于喷雾干燥，是一种较好 的水解处理方式。 致谢：本论文在导师扬连生副教授的指导 下完成。在 实验过程中，得到 了张力田教授的 指旱和关心，碳水化舍物研究室杨宜功教授、 罗发兴副主任及老师们的帮助，在此，作者向 他们致以诚挚的谢意。 主要参考文献 [1]食物纤 维作业部会：食 品 开发，1991．26 (4)：l4— 16 [2]编集部：食品E开发，199O，25(9)：3。一46 _3] 把LImn L Ct+mm+j~l Industries Co LTD PT∞ for Producing dex~'[n eointa[ning dietary flier．1nt a ： A23Ll／09．Priority ：90．09．19 JP 250703／9O．E1) 0477089A1．1992，03，25 [4]太 限一裕 。松 田功，胜 田康夫：淀 粉科 学． 1990．37(2)：107— 114 [5]秦建侯 ，邓勃t王小芳：《分析测试数据坑计 处理中计算机静应用》t北京，化学工业出扈l社，1989 [ 南 功 《数 统计在制糖工程的应用》．广 州，华南工学院t1987 Starch Derived Food AddiⅡve— — Caloric Glu~n Ijn Qinbao (South China University of Technology，Guang~hou，510641) A]~ TRACT ’ 'Ihe technological condition of low calorie~uca．were studied．"l'he ir~luenee of quantity and type of aciditication。temperature and time，sol't of thermedysis and the variety of enzyme~0n the quality of wed uc~ WaSinvestigated systematically． Kew words Glucan．a—amylase，Fungal amylase 51 维普资讯 http://www.cqvip.com