一种以淀粉为原料制备麦芽三糖的方法

技术领域

本发明属于麦芽三糖的制备技术领域，具体涉及一种以淀粉为原料制备麦芽三糖的方法。

背景技术

麦芽三糖是一种重要的麦芽寡糖，由三个葡萄糖单元经α-1,4-糖苷键连接起来，其甜味适度，粘度高、渗透压低，易消化吸收，而且具有能量缓释性，可以避免能量快速升高带来的健康问题；麦芽三糖的耐热性，耐酸性均比蔗糖，葡萄糖要好，在酸性及高温条件下稳定，不易发生美拉德发应，起到护色作用，同时，在糕点中加入麦芽三糖，可以防止淀粉食品老化，使食品长时间保持松软，是一种理想的保健食品原料。

目前，麦芽三糖的制备方法主要分为两种：一种是以多聚麦芽三糖及普鲁兰多糖为原料，用普鲁兰酶分解获得麦芽三糖，或通过化学方法将普鲁兰多糖发生乙酰解反应得到全乙酰化的麦芽三糖，然后脱掉乙酰基得目标产物麦芽三糖（如中国专利CN 105713051A），但以普鲁兰多糖为原料，其生产成本较高，利用该方法制备麦芽三糖的成本也较高。另一种方法是以淀粉为原料，先用α-淀粉酶将淀粉乳液化后再通过麦芽三糖淀粉酶分解获得，如中国专利CN1032153265A公开了一种高纯度麦芽三糖的制备方法，首先，将淀粉液化后的液化液经麦芽三糖酶和普鲁兰酶联合糖化作用生成麦芽三糖，仅糖化反应一步所需时间就在30小时以上，麦芽三糖酶是一种外切酶，其对淀粉的水解会被淀粉中α-1,6糖苷键阻挡，因此还需要使用普鲁兰酶等淀粉脱支酶以消除淀粉中α-1,6-糖苷键，而且目前市场上的麦芽三糖专用酶较少，生产成本高；其次，淀粉液化过程使用的α-淀粉酶液耐高温，液化后需高温高压进行灭酶处理。因此，该方法操作复杂，消耗时间且成本高。

中国专利CN 103014097 B公开了一种以淀粉为原料的麦芽三糖的制备方法及其专用真菌α-淀粉酶（CCTCC NO: M2012440），以各种植物淀粉为原料，利用专用的真菌α-淀粉酶Sfa进行液化和糖化，获得麦芽三糖占总糖比例46~55%的糖浆，但该真菌α-淀粉酶Sfa为专用酶制剂，该真菌α-淀粉酶Sfa不容易获得，当使用普通的真菌α-淀粉酶时，制备得到的糖化液中麦芽三糖的含量极低，无法达到使用要求。

综上所述，研发一种成本低、操作简单，且能够获得高纯度麦芽三糖的方法具有重要意义。

发明内容

针对现有技术中存在的制备麦芽三糖原料或酶制剂成本高及制备过程复杂的问题，本发明提供了一种以淀粉为原料制备麦芽三糖的方法，该方法普鲁兰酶协助真菌α-淀粉酶协同作用，原料及酶制剂简单易得，大大降低了成本。

本发明通过以下技术方案实现：

一种以淀粉为原料制备麦芽三糖的方法，具体为：配制质量浓度为3-5%的淀粉乳，加热至80~85℃保温5~20分钟，降温至45-55℃，使用盐酸调节pH值为4.5~5.5，加入真菌α-淀粉酶反应1-3h，然后加入普鲁兰酶，继续反应10-20h得糖化液，经真空浓缩、活性炭脱色过滤、离子交换、色谱分离得麦芽三糖产品。

进一步地，所述的淀粉为玉米淀粉、小麦淀粉、木薯淀粉、大米淀粉、马铃薯淀粉和甘薯淀粉中的一种以上；所述盐酸的质量百分浓度为4%。

进一步地，所述的麦芽三糖产品中麦芽三糖的质量百分含量为70-80％。

进一步地，所述的真菌α-淀粉酶的加入量为2-6U/g淀粉干粉；所述的普鲁兰酶的加入量为0.4-0.8U/g淀粉干粉。

进一步地，所述真空浓缩的运行压力0.1-0.5MPa，温度为70℃。

进一步地，所述活性炭脱色过滤中活性炭的加入量为麦芽三糖干基质量的1%，温度为65-75℃，脱色时间为30分钟。

进一步地，所述离子交换的温度为40-60℃依次通过阳柱-阴柱-阳柱，流速为3倍柱体积/小时。

进一步地，所述色谱分离条件为运行压力0.1～0.5MPa，温度为55～70℃；

进一步地，所述将过色谱的糖浆采用四效降膜蒸发器，在真空度0.1～0.5MPa，温度为60-80℃。

有益效果

1.本发明以淀粉为原料，采用普鲁兰酶协同真菌α-淀粉酶直接对淀粉乳液进行液化糖化，省略了以往高温高压灭酶的过程，且普鲁兰酶和真菌α-淀粉酶均为市场上较为容易获得的酶制剂，大大降低了成本；

2.本发明采用淀粉为原料，真菌α-淀粉酶和普鲁兰酶协同制备麦芽三糖，缩短了反应时间，操作方法简单，易于工业化生产。

具体实施方式

下面对本发明的实施例作详细说明，本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。

本发明实施例中使用的真菌α-淀粉酶为山东隆大生物工程有限公司商业购买的，酶活为20000U/ml；普鲁兰酶为山东隆大生物工程有限公司商业购买的，酶活为2000U/ml。

实施例1

1. 配置质量浓度为3%的马铃薯淀粉乳（直接加水配制），于85℃下保温10min；

2. 将保温后的淀粉乳降温至48℃，使用质量分数4%的盐酸调节pH为4.5，加入真菌α-淀粉酶6U/g淀粉，反应2h后加入普鲁兰酶0.8U/g淀粉，继续反应18h，得到麦芽三糖占总糖浓45%的糖化液；

3. 将所得的糖化液在运行压力0.3 MPa，温度为70℃下真空浓缩，得到的液体麦芽三糖中固形物的质量百分比为44％；

4. 浓缩后的麦芽三糖糖化液加入1％(粉末活性碳与麦芽三糖干基质量比)粉末活性碳，搅拌均匀，温度为68℃，保持30min进行脱色，然后采用板框压滤机过滤；

5. 将脱色过滤后的麦芽三糖糖浆在50℃依次通过阳柱（D001大孔强酸阳离子交换树脂）-阴柱（D301大孔吸附阴离子交换树脂）-阳柱（D001大孔强酸阳离子交换树脂），流速为3倍柱体积/小时，进行离交脱盐；

6.色谱分离：将离交脱盐后的麦芽三糖糖浆进行色谱分离，运行压力0.3～0.4MPa，温度为60℃，色谱分离后的液体中麦芽三糖的质量百分为72％；

7. 将过色谱的糖浆采用四效降膜蒸发器，在真空度0.35MPa，温度为70℃，浓缩至料液浓度78％，即得到麦芽三糖产品。

实施例2

1. 配置质量浓度4%的玉米淀粉乳，于80℃保温15min；

2. 将保温后的淀粉乳降温至50℃，使用质量分数4%的盐酸调节pH为4.9，加入真菌α-淀粉酶6U/g淀粉，反应1h后加入普鲁兰酶0.8U/g淀粉，继续反应12h，得到麦芽三糖占总糖浓43%的糖化液；

3. 将所得的糖化液在运行压力0.4MPa，温度为70℃下真空浓缩，得到的液体麦芽三糖中固形物的质量百分比为44％；

4. 浓缩后的麦芽三糖糖化液加入1％(粉末活性碳与麦芽三糖干基质量比)粉末活性碳，搅拌均匀，温度为68℃，保持30min进行脱色，然后采用板框压滤机过滤；

5. 将脱色过滤后的麦芽三糖糖浆在50℃依次通过阳柱（D001大孔强酸阳离子交换树脂）-阴柱（D301大孔吸附阴离子交换树脂）-阳柱（D001大孔强酸阳离子交换树脂），流速为3倍柱体积/小时，进行离交脱盐；

6. 色谱分离：将离交脱盐后的麦芽三糖糖浆进行色谱分离，运行压力0.3～0.4MPa，温度为60℃，色谱分离后的液体中麦芽三糖的质量百分为71％；

7. 将过色谱的糖浆采用四效降膜蒸发器，在真空度0.3MPa，温度为70℃，浓缩至料液浓度75％，即得到麦芽三糖产品。

实施例3

1. 配置质量浓度为3%的小麦淀粉乳（直接加水配制），于85℃下保温10min；

2. 将保温后的淀粉乳降温至45℃，使用质量分数4%的盐酸调节pH为5.2，加入真菌α-淀粉酶6U/g淀粉，反应2h后加入普鲁兰酶0.6U/g淀粉，继续反应18h，得到麦芽三糖占总糖浓42%的糖化液；

3. 将所得的糖化液在运行压力0.3 MPa，温度为70℃下真空浓缩，得到的液体麦芽三糖中固形物的质量百分比为41%；

4. 浓缩后的麦芽三糖糖化液加入1％(粉末活性碳与麦芽三糖干基质量比)粉末活性碳，搅拌均匀，温度为68℃，保持30min进行脱色，然后采用板框压滤机过滤；

5. 将脱色过滤后的麦芽三糖糖浆在50℃依次通过阳柱（D001大孔强酸阳离子交换树脂）-阴柱（D301大孔吸附阴离子交换树脂）-阳柱（D001大孔强酸阳离子交换树脂），流速为3倍柱体积/小时，进行离交脱盐；

6.色谱分离：将离交脱盐后的麦芽三糖糖浆进行色谱分离，运行压力0.5MPa，温度为55℃，色谱分离后的液体中麦芽三糖的质量百分为71％；

7. 将过色谱的糖浆采用四效降膜蒸发器，在真空度0.35MPa，温度为70℃，浓缩至料液浓度75％，即得到麦芽三糖产品。

对比例1

1. 配置质量浓度为3%的马铃薯淀粉乳（直接加水配制），于85℃下保温10min；

2. 将保温后的淀粉乳降温至48℃，调节pH为4.5，加入真菌α-淀粉酶6U/g淀粉，反应20h，得到麦芽三糖占总糖浓26%的糖化液；

3. 将所得的糖化液在运行压力0.3 MPa，温度为70℃下真空浓缩，得到的液体麦芽三糖中固形物的质量百分比为25％；

4. 浓缩后的麦芽三糖糖化液加入1％(粉末活性碳与麦芽三糖干基质量比)粉末活性碳，搅拌均匀，温度为68℃，保持30min进行脱色，然后采用板框压滤机过滤；

5. 将脱色过滤后的麦芽三糖糖浆在50℃依次通过阳柱（D001大孔强酸阳离子交换树脂）-阴柱（D301大孔吸附阴离子交换树脂）-阳柱（D001大孔强酸阳离子交换树脂），流速为3倍柱体积/小时，进行离交脱盐；

6.色谱分离：将离交脱盐后的麦芽三糖糖浆进行色谱分离，运行压力0.4MPa，温度为60℃，色谱分离后的液体中麦芽三糖的质量百分为45％；

7. 将过色谱的糖浆采用四效降膜蒸发器，在真空度0.35MPa，温度为70℃，浓缩至料液浓度71％，即得到麦芽三糖产品。