工业化的低聚糖种类和生产方法

1功能性低聚糖的简介是由2～10个相同的或不同的单糖，以糖苷键聚合而成的（可以是直链，也可以是支链）。具有糖类的特性，可直接作为食品配料，但是不被人体消化道酶和胃酸降解，不被（或难被）小肠吸收。具有促进人体双歧杆菌增殖等生理功能。第1页/共35页

日本是世界上生产低聚糖最主要国家，而低聚糖使用则遍布世界各地，目前全世界约有低聚糖产品十余种。除大豆低聚糖和水苏糖等少数低聚糖外，大多低聚糖都采用酶法生产，一般系由简单乳糖、蔗糖等双糖为底物，由转移酶催化合成，或多糖限制性水解制得。如淀粉、菊粉、木聚糖，其生成产物是单糖和不同链长低聚糖，可用膜分离、色谱分离方法除去低分子糖达到纯化目的第2页/共35页淀粉制备功能性低聚糖蔗糖制备功能性低聚糖乳糖制备功能性低聚糖其它原料制备功能性低聚糖第3页/共35页2.1低聚异麦芽糖低聚异麦芽糖是指葡萄糖基以α–1，6糖苷键结合而成单糖数在2~6不等的一类低聚糖，其主要成份为异麦芽糖、潘糖、异麦芽三糖及异麦芽四糖等。低聚异麦芽糖是当前食品领域中使用最多、价格相对低廉一种功能性低聚糖，最大用途是作为市场销量极大发酵酸乳添加剂，能有效提高乳酸菌在酸奶中存活率。第4页/共35页工业化生产低聚异麦芽糖以淀粉制得高浓度葡萄糖浆为底物，通过α–葡萄糖转苷酶催化发生α–葡萄糖基转移反应而得。工业化生产低聚异麦芽糖一般以淀粉为原料，采用全酶法工艺，技术以日本最为成熟。其生产工艺流程如下：

淀粉→调浆→淀粉乳→喷射液化→糖化、转苷→灭酶→过滤→脱色→脱盐→真空浓缩→IMO–500（糖浆）→柱分离→IMO–900（糖浆）→喷雾干燥→IMO–900（糖粉）第5页/共35页2.2低聚龙胆糖

低聚龙胆糖是一类由葡萄糖以β–1，6糖苷键结合而成低聚糖，主要成分是龙胆二糖、龙胆三糖和龙胆四糖；具有柔和提神苦味是低聚龙胆糖独特性质。

工业化生产低聚龙胆糖主要采用酶法生产，以高浓度葡萄糖为原料，先通过β–葡萄糖苷酶转糖苷作用及缩合作用，合成低聚龙胆糖混合物，再经分离、精制便可制得不同规格低聚龙胆糖制品。第6页/共35页淀粉制备功能性低聚糖蔗糖制备功能性低聚糖乳糖制备功能性低聚糖其它原料制备功能性低聚糖第7页/共35页3.1低聚果糖低聚果糖是指在蔗糖分子果糖残基上通过β（1→2）糖苷键连接1~3个果糖基而成蔗果三糖、蔗果四糖、蔗果五糖及其混合物。工业生产产品有低聚果糖G（纯度55%~65%）和低聚果糖P（纯度96%）；低聚果糖P由低聚果糖G进一步精制而成。P型低聚果糖不被人体消化酶分解和吸收，其热量值约为6.28kJ/kg，仅蔗糖热量1/3第8页/共35页目前工业生产低聚果糖方法主要有两种：一是以菊芋为原料提取菊粉，再经酶水解而得。二是以蔗糖为原料，采用固定化酶法进行连续反应，将高浓度蔗糖溶液在50℃~60℃下以一定速率流过固定化酶柱，利用β–果糖转移酶进行一系列转移反应而获得低聚果糖。该法连续性强、自动化程度高、操作稳定性好、能反复使用、利用率高。其生产工艺流程：蔗糖→固定化酶柱或固定化床生物反应器→糖液→脱色→脱盐→真空浓缩→产品。第9页/共35页3.2异麦芽酮糖异麦芽酮糖，亦称帕拉金糖，是蔗糖经α–葡萄糖基转移酶作用，将85%以上蔗糖转化成异麦芽酮糖；另外，也有少量1–O–α–D–葡糖基–D–果糖、异麦芽糖、异松三糖、果糖和葡萄糖生成。异麦芽酮糖具有与蔗糖相同能量（16.7kJ/g），不适于肥胖病人。在目前开发出功能性低聚糖中，以异麦芽酮糖抗龋齿性最强。第10页/共35页某些菌株内α–葡萄糖基转移酶作用于蔗糖，可使蔗糖上α–1，2糖苷键转移变为α–1，6键而生成异麦芽酮糖。工业上选择使用精菌酶，采用固定化α–葡萄糖基转移酶柱式反应器进行连续化生产。其工艺流程：

精脘杆菌→发酵液→离心分离→菌体细胞→固定化酶柱→转化液→离子交换→真空蒸发浓缩→冷却结晶→离心分离→异麦芽酮糖。第11页/共35页3.3低聚乳果糖

低聚乳果糖是以乳糖和蔗糖（1︰1）为原料，在节杆菌产生果糖基转移酶β–呋喃果糖苷酶作用下，将蔗糖分解产生果糖基转移到乳糖还原性末端C1

位羟基上，生成半乳糖基蔗糖，即低聚乳果糖。低聚乳果糖系由β–D–半乳糖苷、α–D–葡萄糖苷、β–D–呋喃果糖苷残基组成。不同规格产品具有不同组分和甜度，如LS–35、LS–55L和LS–55P甜度分别为70%、55%和50%。第12页/共35页

工业上主要以节杆菌β–呋喃果糖苷酶生产低聚乳果糖。其工艺流程：蔗糖和乳糖混合液→酶反应→灭酶和活性炭脱色→过滤→脱盐→分级→活性炭脱色→脱盐→过滤→冷冻干燥→产品。

控制乳糖与蔗糖质量比，可生产出形态不同产品，如LS–55P制品其蔗糖与乳糖之比为55︰45；而LS–55L制品蔗糖与乳糖之比为45︰55。第13页/共35页淀粉制备功能性低聚糖蔗糖制备功能性低聚糖乳糖制备功能性低聚糖其它原料制备功能性低聚糖第14页/共35页4.1低聚半乳糖低聚半乳糖是大量存在于动物乳汁和乳清中一组功能性低聚糖，是一种具天然属性低聚糖。低聚半乳糖是在乳糖分子中半乳糖一侧以β（1→3）、（1→4）、（1→6）糖苷键连接1~4个分子半乳糖形成结合糖。母乳喂养婴儿肠道中双歧杆菌数目最多，这归功于人奶中低聚半乳糖。第15页/共35页低聚半乳糖系由日本Yakult公司首先开发，并用于食品。低聚半乳糖生产方法主要有酶法、发酵法和化学法。工业生产常以高浓度乳糖作原料，用β–半乳糖苷酶催化乳糖水解，同时将催化水解出一个半乳糖残基或葡萄糖残基转移到另一个乳糖或葡萄糖或半乳糖分子上而得产品。其生产工艺流程：

乳糖溶液→转移反应→脱盐→色谱分离→脱色→真空浓缩→产品。第16页/共35页淀粉制备功能性低聚糖蔗糖制备功能性低聚糖乳糖制备功能性低聚糖其它原料制备功能性低聚糖第17页/共35页5.1低聚木糖低聚木糖又称木寡糖，是由2-7个木糖分子以β-1,4糖苷键结合而成的功能性聚合糖。与通常人们所用的大豆低聚糖、低聚果糖、低聚异麦芽糖等相比具有独特的优势，它可以选择性地促进肠道双歧杆菌的增殖活性。其双歧因子功能是其它聚合糖类的10-20倍。第18页/共35页生产低聚木糖原料可采用木聚糖含量相对较高农副产品，如玉米芯、稻壳、蔗渣、麸皮等。以木聚糖为底物通过内切木聚糖酶水解木聚糖β–1，4糖苷键而得到以木二糖、木三糖为主要组分低聚木糖混合物；可采用超滤和反渗透除去大分子和小分子糖，制取高纯度低聚木糖。第19页/共35页5.2大豆低聚糖

大豆低聚糖是一种广泛存在于豆科植物中碳水化合物，系由水苏糖、棉子糖和蔗糖组成混合物，其中水苏糖和棉子糖都是不消化糖，是双歧杆菌增殖因子。第20页/共35页

大豆低聚糖生产一般以大豆乳清液为原料，经分离、提纯，精制而得。另一种工艺路线是直接用大豆作原料依次提取大豆油、大豆低聚糖和大豆多肽等。以乳清为原料生产工艺：

乳清→加热→过滤→脱盐→脱色→浓缩→净化→产品。第21页/共35页5.3水苏糖水苏糖是蔗糖葡萄糖基一侧以1，6糖苷键结合2个α–半乳糖而形成糖类，属半乳糖苷类低聚糖。水苏糖对双歧杆菌增殖效果更是优于低聚异麦芽糖和低聚果糖（有效量约为1/4~1/5），能以40倍递增速度增殖双歧杆菌。第22页/共35页水苏糖生产方法有天然提取法和酶法两种，酶法生产水苏糖是最近开发方法，目前尚处实验室阶段；天然提取法是目前水苏糖工业化生产常用方法。以宝塔菜、毛叶地笋、中药地黄或大豆种子等为原料，经提取、精制而得。以宝塔菜为原料生产水苏糖工艺流程：

宝塔菜→粉碎→水提取→离心除渣→过滤除杂→脱色→脱盐→真空浓缩→喷雾干燥→产品。第23页/共35页5.4棉籽糖

棉籽糖系由α–D–吡喃半乳糖（1→6）、α–D–吡喃葡萄糖（1→2）、β–D（–）–呋喃果糖构成三糖。棉籽糖一个显著特点就是，其晶体即使在相对湿度90%环境中也不会吸湿结快。第24页/共35页较实用棉籽糖生产方法有两种：一是从甜菜糖蜜中提取；另一种是从脱毒棉籽饼粕中提取。棉籽糖在甜菜中含量约为0.1%，在棉籽中含量为4%~9%。甜菜生产棉籽糖工艺流程：

甜菜糖蜜→色谱分离→棉籽糖液→浓缩→结晶→溶解过滤→二次结晶→干燥→粉碎→成品。第25页/共35页棉籽生产棉籽糖工艺流程如下：第26页/共35页总结产品原料生产公司生产工艺年产量（吨/年）售价（元/吨）低聚异麦芽糖淀粉、玉米粉山东保龄宝生物技术有限公司淀粉酶法3500028000低聚果糖蔗糖江门量子高科生物工程有限公司酶法70002800低聚果糖菊苣比利时Leroux公司酶法30000低聚半乳糖副产品乳清荷兰乳清产品Borcu公司酶法45000低聚木糖玉米芯山东龙力生物股份有限公司酶法1000030000低聚木糖玉米芯、棉籽壳、甘蔗日本三得利公司酶法28000大豆低聚糖黄豆哈尔滨百爱科技有限公司酶法1200030000部分功能性低聚糖主要产品第27页/共35页ThankYou第28页/共35页2.1低聚异麦芽糖低聚异麦芽糖是指葡萄糖基以α–1，6糖苷键结合而成单糖数在2~6不等的一类低聚糖，其主要成份为异麦芽糖、潘糖、异麦芽三糖及异麦芽四糖等。低聚异麦芽糖是当前食品领域中使用最多、价格相对低廉一种功能性低聚糖，最大用途是作为市场销量极大发酵酸乳添加剂，能有效提高乳酸菌在酸奶中存活率。第29页/共35页3.2异麦芽酮糖异麦芽酮糖，亦称帕拉金糖，是蔗糖经α–葡萄糖基转移酶作用，将85%以上蔗糖转化成异麦芽酮糖；另外，也有少量1–O–α–D–葡糖基–D–果糖、异麦芽糖、异松三糖、果糖和葡萄糖生成。异麦芽酮糖具有与蔗糖相同能量（16.7kJ/g），不适于肥胖病人。在目前开发出功能性低聚糖中，以异麦芽酮糖抗龋齿性最强。第30页/共35页5.1低聚木糖低聚木糖又称木寡糖，是由2-7个木糖分子以β-1,4糖苷键结合而成的功能性聚合糖。与通常人们所用的大豆低聚糖、低聚果糖、低聚异麦芽糖等相比具有独特的优势，它可以选择性地促进肠道双歧杆菌的增殖活性。其双歧因子功能是其它聚合糖类的10-20倍。第31页/共35页5.3水苏糖水苏糖是蔗糖葡萄糖基一侧以1，6糖苷键结合2个α–半乳糖而形成糖类，属半乳糖苷类低聚糖。水苏糖对双歧杆菌增殖效果更是优于低聚异麦芽糖和低聚果糖（有效量约为1/4~1/5），能以40倍递增速度增殖双歧杆菌。第32页/共35页水苏糖生产方法有天然提取法和酶法两种，酶法生产水苏糖是最近开发方法，目前尚处实验室阶段；天然提取法是目前水苏糖工业化生产常用方法。以宝塔菜、毛叶地笋、中药地黄或大豆种子