一种功能性食品甜味剂及其制备方法

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本发明公开了一种功能性食品甜味剂，其组成为：1,1-GPS2.1～6.0wt%；1,6-GPS43.9～47.1wt%；1,1-GPM49.8～50.8wt%。其制备方法，包括如下步骤：（1）蔗糖水溶液用蔗糖异构酶处理，得到蔗糖转化率为95%以上的蔗糖转化液；（2）上述的蔗糖转化液用活性干酵母处理；（3）上述步骤（2）得到的处理液用管式离心机处理，活性炭吸附后在经过离子交换柱处理，得到澄清溶液；（4）上述步骤（3）的澄清溶液高压下以雷尼镍为催化剂加氢反应，然后减压浓缩至波美度达到50°，喷雾干燥，得到粉末状的所述功能性食品甜味剂。其具有口味纯正，能够代替蔗糖作为食品甜味剂，其生产方法工艺简单，收益高，成本低。

1.一种功能性食品甜味剂，其组成为：1,1-GPS 2.1～6.0wt%；1,6-GPS 43.9～47.1wt%；1,1-GPM 49.8～50.8wt%。 2.如权利要求1所述的功能性食品甜味剂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：（1）蔗糖水溶液用蔗糖异构酶处理，得到蔗糖转化率为95%以上的蔗糖转化液；（2）上述的蔗糖转化液用活性干酵母处理；（3）上述步骤（2）得到的处理液用离心机处理，活性炭吸附后再经过离子交换柱处理，得到澄清溶液；（4）上述步骤（3）的澄清溶液高压下以雷尼镍为催化剂加氢反应，然后减压浓缩至波美度达到50°，喷雾干燥，得到粉末状的所述功能性食品甜味剂。 3.如权利要求2所述的功能性食品甜味剂的制备方法，其特征在于，所述的蔗糖异构酶是红色精朊杆菌或大黄欧文氏菌在28～30℃下液体培养10～36h后，然后离心处理培养液，弃去上清液，所得乳液加入海藻酸钠水溶液和氯化钙水溶液，得到的颗粒状蔗糖异构酶。 4.如权利要求2所述的功能性食品甜味剂的制备方法，其特征在于，所述的用活性干酵母处理是在32～35℃，搅拌下处理8～15h，至异麦芽酮糖和海藻酮糖合并含量达到99.0%。 5.如权利要求2所述的功能性食品甜味剂的制备方法，其特征在于，加氢反应的温度为140～150℃，反应的压力为8～9Mpa,通入氢气的压力为5～6MPa，每隔20min取样分析还原糖含量，待溶液中的还原糖≤0.05%时，停止反应。

技术领域

本发明公开一种食品甜味剂，并涉及到其生产方法。

背景技术

异麦芽酮糖醇（isomalt），别名叫氢化异麦芽酮糖，或帕拉金糖醇（Palatinitol），是异麦芽酮糖（isomalulose, 6-O-α-D - glucopyranosyl -D-fructose）的加氢产物，包含两种同分异构体组分，即由1,6-GPS（α-D-glucopyranosyl-1,6-D-sorbitol）和1,1-GPM（α-D-Glucopyranosyl-1,1-D- mannitol）按大约等摩尔比例组成。异麦芽酮糖醇是一种新型功能性糖醇，甜度是蔗糖的50～60%，具有低吸湿性、高稳定性、高耐受性、低热量、甜味纯正等特点,是一种双歧因子。产品安全性极高，美国FDA给予其GRAS（公认安全）地位，对其每日摄入量不作限制。从营养学的角度来讲异麦芽酮糖醇是一种碳水化合物，而从生理上的角度来讲，它在人体内不易被分解吸收，也不为绝大多数微生物分解利用，是蔗糖、淀粉糖及其它糖醇的优良替代品，广泛应用于无糖食品、无糖保健品和无糖药品等产品的生产上。

异麦芽酮糖醇现行生产工艺如下：

（1）以蔗糖为原料经蔗糖异构酶（Sucrose isomerase）催化转变为异麦芽酮糖。一般采用异麦芽酮糖型菌株产生该酶，如Protaminobacter rubrum（红色精朊杆菌）、Erwinia rhapontice(大黄欧文氏菌)、Serratia plymuthica(粘质沙雷氏菌)。蔗糖转化液包含异麦芽酮糖（80%-87%）、海藻酮糖（8%-15%）、果糖、葡萄糖以及未转化的蔗糖（总共2%-5%）。

（2）蔗糖转化液通过脱色和经过离子交换柱后，减压浓缩，加入晶种使析出异麦芽酮糖结晶。

（3）将异麦芽酮糖结晶溶于适当水后，加入高压釜，在镍催化下加氢，得到异麦芽酮糖醇，其成分由1,6-GPS和1,1-GPM以接近1:1的比例组成。

（4）将上述加氢产物减压浓缩，喷雾干燥得到异麦芽酮糖醇粉状物。

美国专利4，359,531、4,390,627、4,670,387和中国专利CN1434861、CN101200750B均描述了利用蔗糖异麦芽酶产生菌活细胞或固定化细胞生产异麦芽酮糖的过程，蔗糖转化率70～100%，异麦芽酮糖转化率8～90%。美国专利6，146，856描述了一种制备异麦芽酮糖醇的生产方法，将蔗糖转化液通过色谱技术分别收集分离异麦芽酮糖、海藻酮糖及其他糖，然后分别催化加氢得到各自的糖醇；美国专利6，746，541提出将蔗糖转化液不经去杂糖，直接加氢，得到包括1,6-GPS、1,1-GPM、1,1-GPS、甘露醇、山梨醇等在内的混合糖醇，再分步结晶纯化，得到包含1,6-GPS和1,1-GPM的异麦芽酮糖醇。中国专利CN100396780C公开了一种异麦芽酮糖醇的制备方法，采用固定化酵母处理蔗糖转化液，去除包括海藻酮糖在内的除了异麦芽酮糖以外的所有杂糖，再将异麦芽酮糖催化加氢制备异麦芽酮糖醇。

综合现行异麦芽酮糖醇生产工艺及国内外专利公开的制备方法，存在的共同问题是：蔗糖转化液除了生成异麦芽酮糖外，还产生比较大比例的海藻酮糖，除此之外还有少量水解的果糖、葡萄糖以及未转化的蔗糖。转化液采用结晶法分离异麦芽酮糖，由于结晶不完全，异麦芽酮糖收率仅达到70-80%，结晶母液中还含有20-30%的异麦芽酮糖无法利用，转化液中含量较多的海藻酮糖也无法利用。如果采用色谱技术分离转化液中各种糖，再分别加氢生成糖醇，涉及使用复杂的层析设备，运行成本也较高。如果转化液先加氢制备混合糖醇，再分步结晶分离各种糖醇，涉及流化床结晶器等昂贵设备，工序也比较复杂。采用固定化酵母处理去除杂糖，只保留异麦芽酮糖，但转化液中含量丰富的海藻酮糖还是没有得到利用。

根据相关文献资料，海藻酮糖和异麦芽酮糖是同分异构体，化学结构相近。海藻酮糖是1→1糖苷键，异麦芽酮糖是1→6糖苷键，二者都是酮糖。海藻酮糖除了具有在水中溶解度非常高、难以结晶这个特点外，化学性质和生理活性跟异麦芽酮糖一样。它的加氢产物由1,1-GPS (α-D-Glucopyranosyl-1,1-D-sorbitol）和1,1-GPM组成，和异麦芽酮糖加氢产物相比，含有相同的 1,1-GPM，另外一个成分是1,1-GPS而不是1,6-GPS。海藻酮糖加氢产物（或者称为海藻酮糖醇）生理功能和异麦芽酮糖醇一样，甜味也相似。因此异麦芽酮糖和海藻酮糖混合物的加氢产物，也可称为异麦芽酮糖醇相似物，或者称为含1,6-GPS、1,1-GPM和1,1-GPS的混合糖醇，可以作为一种功能性食品甜味剂使用。

发明内容

本发明的一个目的是公开一种口味纯正，与异麦芽酮糖醇无明显差别，可完全代替异麦芽酮糖醇的食品甜味剂，并公开这种甜味剂的生产方法，该生产方法工艺简单，收率高，生产成本低。

本发明的方案是：

功能性食品甜味剂，是异麦芽酮糖和海藻酮糖的加氢组合物，也就是1,1-GPS、1,6-GPS

和1,1-GPM的混合物，各种成分的重量百分比为：1,1-GPS 2.1～6.0wt%；1,6-GPS 43.9～47.1wt%；1,1-GPM 49.8～50.8wt%。

其生产方法，包括如下步骤：

（1）蔗糖水溶液用蔗糖异构酶处理，得到蔗糖转化率为95%以上的蔗糖转化液；所述的蔗糖异构酶的生产方法是：用红色精朊杆菌（拉丁学名Protaminobacter rubrum）或大黄欧文氏菌（拉丁学名Erwinia rhapontici）在28～30℃下液体培养10～36h后，然后离心处理培养液，弃去上清液，所得乳液加入海藻酸钠水溶液和氯化钙溶液，得到的颗粒状蔗糖异构酶。

（2）上述的蔗糖转化液用活性干酵母在32～35℃，搅拌下处理8～15h，至异麦芽酮糖和海藻酮糖合并含量达到99.0%以上，果糖、葡萄糖和蔗糖含量在0.5%以下。所述的活性干酵母，能够分解果糖、葡萄糖和蔗糖产生酒精；可在市场上买到，可采用安琪耐高温酿酒高活性干酵母、安琪啤酒高活性干酵母、安琪黄酒高活性干酵母或安琪葡萄酒高活性干酵母。

（3）上述步骤（2）得到的处理液用管式离心机处理，活性炭吸附后在经过离子交换柱处理，得到澄清溶液；

（4）上述步骤（3）的澄清溶液高压下以雷尼镍为催化剂加氢反应，然后减压浓缩至波美度达到50°，喷雾干燥，得到粉末状的所述功能性食品甜味剂。

加氢反应的温度为140～150℃，反应的压力为8～9Mpa,通入氢气的压力为5～6MPa，每隔20min取样分析还原糖含量，待溶液中的还原糖≤0.05%时，停止反应。

本发明的积极效果是：

本发明功能性食品甜味剂的生产工艺由于省去了从蔗糖转化液中制备异麦芽酮糖结晶之步骤，并且利用了蔗糖转化液中含量较多的海藻酮糖，大幅度提高了产品糖醇的收率；而采用活性干酵母除去蔗糖转化液中的杂质果糖、葡萄糖和蔗糖，所用设备简单、工艺容易控制，所得产品生产成本大幅降低。

具体实施方式

实施例1

红色精朊杆菌在28～30℃下液体培养10～36h，液体培养基的成分为：蔗糖50g/L，酵母膏10 g/L，Na3PO4·12H2O 5 g/L，pH7.0，然后用高速离心机在8000～12000r/min转速下离心处理培养液30min，弃去上清液，所得的乳液加入等体积的5%海藻酸钠水溶液，混合均匀，然后把混合液滴入搅拌着的3～10%的氯化钙溶液，得到的颗粒状的蔗糖异构酶。

实施例2

大黄欧文氏菌在28～30℃下液体培养10～36h，液体培养基的成分为：蔗糖50g/L，蛋白胨5 g/L，酵母膏5 g/L，Na3PO4·12H2O 5 g/L，pH7.0，然后用高速离心机在8000～12000r/min转速下离心处理培养液30min，弃去上清液，所得的乳液加入等体积的5%海藻酸钠水溶液，混合均匀，然后把混合液滴入搅拌着的3～10%的氯化钙溶液，得到的颗粒状的蔗糖异构酶。

实施例3

用纯净水把蔗糖配成55wt%的溶液，加入实施例1得到的蔗糖异构酶，加入量为蔗糖水溶液重量的0.01%；然后在30℃下搅拌15h，此时蔗糖转化液中，异麦芽酮糖含量87.8%，海藻酮糖8.4%，果糖、葡萄糖、蔗糖合计3.8%。

所得蔗糖转化液中加入0.02wt%的安琪黄酒高活性干酵母，然后在32～35℃，搅拌下处理8h，至异麦芽酮糖和海藻酮糖合并含量达到99.0%，离心去渣，所得滤液经过活性炭柱，脱色，再经过装有强酸性阳离子交换树脂的离子交换柱脱盐；所得的澄清液放入高压反应釜，加入溶质重量20wt%的雷尼镍催化剂，加热至140～150℃，通入5～6Mpa的高压氢气，加氢反应，每隔20min取样分析还原糖含量，待溶液中的还原糖≤0.05%时，停止反应，得到包含1,6-GPS、1,1-GPM和1,1-GPS的混合糖醇溶液，-0.08～-0.095真空度下减压浓缩至波美度为50°，真空喷雾干燥，得到本发明的功能性食品甜味剂，经液相色谱仪检测，1,1-GPS 2.1wt%，1,6-GPS 47.1wt%，1,1-GPM 50.8wt%。

实施例4

用纯净水把蔗糖配成50wt%的溶液，加入实施例2得到的蔗糖异构酶，加入量为蔗糖水溶液重量的0.01%；然后在32℃下搅拌24h，此时蔗糖转化液中，异麦芽酮糖含量83.1%，海藻酮糖15.0%，果糖、葡萄糖、蔗糖合计1.9%。

所得蔗糖转化液中加入0.02wt%的安琪啤酒高活性干酵母，然后在34℃，搅拌下处理12h，至异麦芽酮糖和海藻酮糖合并含量达到99.6%，离心去渣，所得滤液经过活性炭柱，脱色，再经过离子交换柱脱盐；所得的澄清液放入高压反应釜，加入溶质重量20wt%的雷尼镍催化剂，加热至140～150℃，通入5～6Mpa的高压氢气，加氢反应，每隔20min取样分析还原糖含量，待溶液中的还原糖≤0.05%时，停止反应，得到包含1,6-GPS、1,1-GPM和1,1-GPS的混合糖醇溶液，-0.08～-0.095真空度下减压浓缩至波美度为50°，真空喷雾干燥，得到本发明的功能性食品甜味剂，经液相色谱仪检测，1,1-GPS 6.0wt%，1,6-GPS 43.9wt%，1,1-GPM 50.1wt%。

实施例5

用纯净水把蔗糖配成60wt%的溶液，加入实施例1和实施例2得到的蔗糖异构酶（1:1），加入量为蔗糖水溶液重量的0.01%；然后在32℃下搅拌18h，此时蔗糖转化液中，异麦芽酮糖含量85.5%，海藻酮糖10.1%，果糖、葡萄糖、蔗糖合计4.4%。

所得蔗糖转化液中加入0.02wt%的安琪葡萄酒高活性干酵母，然后在34℃，搅拌下处理12h，至异麦芽酮糖和海藻酮糖合并含量达到99.6%，离心去渣，所得滤液经过活性炭柱，脱色，再经过离子交换柱脱盐；所得的澄清液放入高压反应釜，加入溶质重量20wt%的雷尼镍催化剂，加热至140～150℃，通入5～6Mpa的高压氢气，加氢反应，每隔20min取样分析还原糖含量，待溶液中的还原糖≤0.05%时，停止反应，得到包含1,6-GPS、1,1-GPM和1,1-GPS的混合糖醇溶液，-0.08～-0.095真空度下减压浓缩至波美度为50°，真空喷雾干燥，得到本发明的功能性食品甜味剂，经液相色谱仪检测，1,1-GPS 4.2wt%，1,6-GPS 46.0wt%，1,1-GPM 49.8wt%。

本发明的功能性食品甜味剂为白色粉末状，味甜，甜度约为蔗糖的50%~70%，稍吸湿，熔程145~150℃，比旋光度 ≥+91.8°（4%水溶液，M/V）；溶于水，其在水中的溶解度室温时低于蔗糖，升温后可接近蔗糖，不溶于乙醇。其生产方法不需要结晶分离，避免了结晶过程母液中异麦芽酮糖和海藻酮糖的损失，因此收率高，工艺简单，生产效率高；而采用活性干酵母去除转化液中的果糖、葡萄糖、蔗糖等高热值糖，成本低，损失少；因而所得的产品的价格仅为市面上出售的异麦芽酮糖醇的50~70%。

本文标签： 制备方法功能食品甜味剂