《低聚果糖80题》7.低聚果糖的生产工艺是什么？

自20世纪80年代以来，人们逐渐了解了果寡糖的优良生理特性。1982年，首次工业化生产果寡糖。

1983年，Hidaka一般食品成分生产工艺分别开发果寡糖。1988年，Hiraya 研究了黑曲霉中屁-呋喃果糖苷酶的性质，分离纯化了酶，并采用聚焦色谱法测定了酶的纯度和等电点。1990年，Fujita得到了β-呋喃果糖苷糖的三种同工酶。

经过美国食品工艺师协会和现代科学研究的反复，得出结论，现代酶工艺酶化蔗糖生产的低聚果糖的分子结构和保健功能与果蔬中的低聚果糖完全相同，是一种天然的双歧因子。

1998年，中国科学院上海药学院与北京医科大学药学院分离后，测定了氢1和碳13核磁振。根据的峰值结果，其分子结构和日本文献报告GF2、GF3、GF4相同。

低聚果糖主要有两种生产工艺，一种是以蔗糖为原料，利用微生物发酵生产β-或果糖基转移酶β-呋喃果糖苷酶转化而成；

二是以菊粉为原料，酶水解生成。

主流生产方法是以蔗糖为原料，分泌黑曲霉、镰刀霉、日本曲霉等菌种β-呋喃果糖苷酶与卢-果糖基转移酶发生酶反应，通过过滤、净化、精制和浓缩获得成品。

高浓度(50%-60%)50%-60%的蔗糖溶液通过一系列酶转移获得。

从第一代液体发酵技术和第二代固定细胞催化技术到第三代固定酶催化技术。

(一)酶水解

以菊芋为原料的生产工艺：

菊芋→菊粉→水解→过滤→脱色→脱盐→浓缩→低聚果糖

该方法产生的低聚果糖链较长。

以菊芋为原料，将提取物浸泡在热水中，然后用酶处理提取物，使压滤液光滑，提高低聚果糖产量95%以上。葡萄糖、果糖和蔗糖采用高纯化过滤技术分离去除，使低聚果糖纯度达到94%. 85%-98. 58%。

(二)黑曲霉发酵高浓度蔗糖法

当基质蔗糖浓度低于0时，以蔗糖为基质发酵.5%倾向于水解反应，主要产生葡萄糖和果糖；当基质蔗糖浓度增加到50%时，只有转移反应而不发生水解反应，低聚果糖的收率可超过60%。

首先，在28-30%的蔗糖液培养基中，将筛选出的高酶活黑曲霉株接种℃下振摇培养2-4d，获得果糖转移酶活性高的黑曲霉菌体。氮源物质(如蛋白酶和NH4 NO3.0.5%-0.无机盐(如75%)MgSO4和KH2PO4.将这些菌体作用于50%~60%蔗糖溶液60%蔗糖溶液pH催化产生低聚果糖。反应后，发酵液为:葡萄糖(36%-38%)、蔗糖(10%-12%)、果寡三糖(21%-28%)、果寡四糖(21%-24%)、果寡五糖(3%-6%)、低聚果糖55%-60%。虽然该方法大大提高了果寡糖产量，工艺设备简单，但酶不能重复使用，自动化程度低，生产成本高。

（三） 细胞固定增殖法

大多数真菌产生的果糖转移酶，如黑曲霉，属于细胞酶，因此固定增殖细胞可以直接连续生产低聚果糖，并用载体包埋生产酶细胞以获得固定颗粒。低聚果糖溶液与蔗糖或葡萄糖溶液反应，固定化酶可重复使用，便于连续生产。海藻酸钙包埋法是固定黑曲霉菌体细胞的较佳方法，其他包括琼脂包埋法、卡拉胶包埋法和微胶囊法。将黑曲霉孢子与海藻酸钠海藻酸钠混合，然后滴入氯化钙溶液，固化1h收集固定增殖细胞颗粒后。颗粒填充反应柱，50-60℃以下是50%蔗糖溶液以一定速度脱色、脱盐、浓缩等工艺生产的液体低聚果糖。

（四） 固定化酶法

先用黑曲霉发酵β-或果糖转移酶β-呋喃果糖苷酶，然后破碎细菌细胞，分离纯化β-或果糖转移酶卢-呋喃果糖苷酶，然后固定。海藻酸钠包埋法一般与固定菌体相同。50-60%的蔗糖糖浆是50-60%℃酶催化蔗糖通过固定酶柱或固定化床生物反应器以一定速度转移，反应时间控制在24h，经过一系列脱色、脱盐、浓缩等分离净化步骤，获得约60%的低聚果糖产品。该方法是一种国际研究方法，由于固定酶具有良好的操作稳定性，可重复使用，利用率高，可实现生产过程的连续性和自动化，降低生产成本。

(五)共固定法

对高浓度蔗糖、固定增殖细胞和固定化酶的反应：

GF（蔗糖）→GF(果寡三糖) GF三、(果寡四糖) GF(果寡五糖) G（葡萄糖）

葡萄糖是影响化学驱动力的平衡产物；P-呋喃果糖苷酶抑制剂，防止蔗糖的进一步转化。显然，消除葡萄糖可以提高蔗糖的转化率。黑曲霉和其他酶(异构酶、葡萄糖氧化酶)通常用于包埋或协同作用，如戊二醛和丹宁葡萄糖氧化酶或异构酶与黑曲霉交联，然后与海藻酸钠结合，包埋颗粒，然后填充反应柱，生产低聚果糖葡萄糖异构化或氧化副产品，消除葡萄糖的抑制作用。

（六）纯化

低聚果糖含量不高，为50%-60%。该产品还含有30%-35%的葡萄糖和10%-15%的蔗糖。这些副产品不仅降低了低聚果糖的功能特性，而且限制了低聚果糖的应用，不利于低聚果糖的普遍推广。

低聚果糖溶液在投放市场前需要进一步加工，包括脱色、脱盐、分离纯化、浓缩和微生物灭菌。

制备高纯度低聚果糖的方法有：凝胶过滤色谱、纳滤、发酵、酶和离子交换色谱。低聚果糖产品中的葡萄糖可以通过酵母消化产生高纯度低聚果糖。培养后，将转化酶活性较弱的酵母添加到总糖浓度为20%的低聚果糖中℃、250r/min反应24h，80.低聚果糖24%的纯度。

早年，我国色谱分离技术产业化技术不成熟，95%的高纯度低聚果糖尚未在我国推广。近年来，利用色谱分离技术净化功能糖取得突破，成功开发了模拟移动床技术，帮助国内低聚果糖企业实现95%高纯度低聚果糖的产业化生产，缩小了与国际知名品牌的差距。

在55型低聚果糖产品的基础上，采用分离纯化技术去除大部分葡萄糖和蔗糖，精制95%高纯度低聚果糖。

在众多的分离纯化技术中，色谱分离技术经济实用，分离效率高。通过模拟移动床技术可以实现低聚果糖的连续生产和分离纯化。分离葡萄糖和蔗糖也可作为果葡糖浆的原料，降低了95%的高纯度低聚果糖生产成本，更有利于公共食品中低聚果糖的推广。

脱盐对低聚果糖的质量也有重要影响。较终产品的电导率通常在100-300之间μS/cm，口感差，糖粉溶解后颜色深，透光率低，存在食品安全隐患，不能满足下游产品的要求。10引进脱盐产品电导μS/m其中，口感纯正，糖粉溶解后无色，透光率99%以上，达到国际先进水平，完全满足下游产品要求。