张齐军等：木薯淀粉生产异麦芽低聚糖粉的工艺研究

　　张齐军　   覃兰芳   　陶　静     甘振潜

　　摘要: 研究了木薯淀粉工业化生产异麦芽低聚糖粉的工艺条件、工艺控制和产品特性。分析结果显示, 异麦芽低聚糖粉产品中异麦芽糖、异麦芽三糖、潘糖三种糖含量达到35% 以上,分支低聚糖总量达5715% , 葡萄糖含量则相对较低, 从而大大改善了产品的喷雾干燥性能。

　　关键词: 木薯淀粉; 异麦芽低聚糖; DE 值; 喷雾干燥性能

　　分类号: TS24514　　文献标识码: B文章编号: 100322673 (2000) 220005203

　　1　引言

　　广西地处亚热带, 盛产木薯, 木薯淀粉年产量近40万吨, 是广西农业经济的支柱产业之一。利用丰富的木薯淀粉资源, 生产功能性食品基料异麦芽低聚糖, 具有得天独厚的优势。异麦芽低聚糖又称分支低聚糖, 是以优质淀粉为原料采用多种酶联合作用制成, 是功能性低聚糖中产量最大, 应用最广泛, 集营养、保健、疗效于一体的被称为二十一世纪的新

　　型生物糖源。异麦芽低聚糖具有显著的双歧杆菌增殖功效, 能改善肠胃道的微生态环境, 促进B1、B2、B5 (烟酸)、B6、B11 (叶酸)、B12等B 族维生素的合成, 提高机体新陈代谢水平, 提高免疫力和抗病力;能分解肠内毒素及致癌物质, 预防各种慢性病及癌症。具有防龋齿和膳食纤维的功效, 不会引起血糖、血脂升高, 可降低胆固醇及血脂水平等。

　　以淀粉为原料, 经酶解、转苷生产异麦芽低聚糖, 其糖分组成及含量与工艺条件控制密切相关, 不同的工艺条件生产的产品的糖分组成和含量、产品性能、吸湿性、成粉性差异较大。我们在生产实践中,以优质木薯淀粉为原料, 通过严格控制生产工艺条件, 成功地解决了喷射液化、多种糖化酶的选择、转苷工艺优选、喷雾干燥等技术难题, 从而工业化规模生产异麦芽糖、异麦芽三糖、潘糖含量达35% , 分支低聚糖总量达5715% 的异麦芽低聚糖粉。

　　2　工艺流程与工艺条件

　　3　工艺研究

　　311　木薯淀粉特性

　　木薯淀粉粒呈球形或半球形, 平均粒径为17～20Lm 。木薯淀粉乳液约从52℃起就开始糊化, 在80℃以下, 所有的颗粒完全润胀。润胀能力和溶解性都很高, 在强力搅拌下, 其糊液粘度的降低要比玉米淀粉的更大。此外木薯淀粉的粗蛋白含量、脂肪含量和灰分含量也比玉米淀粉更少, 而支链淀粉比一般淀粉高, 水解产物的分支低聚糖含量更高, 这些

　　特性对生产分支低聚糖都非常有利。

　　312　液化工艺条件的选择

　　淀粉乳液化过程的难易, 受很多因素影响, 包括淀粉乳浓度、淀粉品种、淀粉质量、pH 值、Ca2+浓度、A2淀粉酶的耐热性及活力、淀粉酶用量以及液化喷射器性能、操作条件等, 可通过不同的液化时间, 控制不同的液化度。液化DE 值的高低是决定产品糖分组成的关键, 从糖化酶作用机理看, DE 值低有利于生成更多的低聚糖和较少的葡萄糖, 同时

　　DE 值的高低还与糖化液的过滤性及成品的干燥性能有关,　试验表明, 适宜的糖化酶种类、合理的搭配、恰当的加入量及较长的糖化时间, 可产生较多的麦芽糖, 从而对转苷作用有利, 能产生更多的异麦芽低聚糖。

　　31312　转苷酶的选择及用量

　　本工艺采用的转苷酶是日本天野制药公司生产的转葡萄苷酶L“AMANO”它是一种A2葡萄糖苷酶(EC31211120) , 以单一的发酵法制造, 生产菌是一　试验表明, 液化液DE 值控制在4～ 6较理想。通过多次车间批量生产并结合平时生产麦芽糊精的经验, 我们认为选用优质木薯淀粉为原料, 液化酶选用耐高温A2淀粉酶, 通过适当降低淀粉乳浓度, 降低淀粉酶用量, 缩短二次液化时间, 提高喷射液化温度, 即可得到液化效果好的低DE 值液化液。

　　3. 3　糖化、转苷工艺条件选择

　　3. 3. 1　糖化酶的种类和用量

　　糖化过程是糖化酶对糊精的降解过程。由于麦芽糖是转苷酶作用的底物, 因此, 本工艺选用丹麦诺和诺德制造的真菌A2淀粉酶、普鲁蓝酶、B2淀粉酶等产麦芽糖糖化酶, 其用量通过优选确定。　可采用的糖化、转苷工艺有多种组合方式, 包括:

　　a1 同时加入真菌A2淀粉酶、B2淀粉酶、普鲁蓝酶和葡萄糖转苷酶;

　　b1 先加入真菌A2淀粉酶、普鲁蓝酶或B2淀粉酶, 糖化到一定DE 值时, 再加入葡萄糖转苷酶。

　　c1 糖化结束后, 灭酶, 加入葡萄糖转苷酶。

　　我们以最终产品中分支低聚糖含量为考核指标, 在5个不同水平的转苷酶、糖化酶用量情况下,按以上三种组合方式进行生产试验(每一水平下三种组合方式的各种酶用量都相同) ,　由以上试验可见, 先加入糖化酶, 糖化到一定DE 值时, 再加入转苷酶, 这样既符合酶作用机理,延长了酶作用时间, 缩短了总的糖化转苷时间; 亦有利于生成更多的分支低聚糖。

　　4　喷雾干燥工艺参数的控制

　　411　喷雾干燥机组

　　生产异麦芽低聚糖的干燥设备是江苏锡山市喷雾造粒设备厂生产的GL Z- 500型高速离心喷雾干燥机组, 用饱和蒸汽加热空气, 采用脉冲式布袋回收装置。412　影响异麦芽低聚糖干燥的因素及工艺控制影响异麦芽低聚糖干燥成粉的因素是多方面的, 归纳起来主要有以下三方面:

　　4. 2. 1　物料组成

　　因为异麦芽低聚糖的组成中含有较多的葡萄糖和麦芽糖, 而葡萄糖和麦芽糖的吸潮性很强, 所以异麦芽低聚糖在干燥过程中表现较强的热敏性和吸湿性, 使干燥成粉困难。因此, 在液化糖化转苷过程中严格控制各种酶的用量及作用时间, 减少葡萄糖的生成量是很重要的。经过多次车间批量生产, 以木薯淀粉为原料精制异麦芽低聚糖, 控制葡萄糖含量不大于25% , 可使干燥成粉性大有改观。

　　4. 21 2　浓缩终浓度的影响

　　喷雾干燥前浓度太低, 单位时间内水汽蒸发量大, 物料在塔内雾化后会重新吸潮, 影响成粉性; 若浓缩终浓度太高, 物料雾化困难, 同样会发生粘塔现象。比较理想的浓缩终浓度是50%～ 55%。

　　4. 2. 3　干燥条件的影响

　　4. 2. 3. 1　送风量、排风量的控制　雾化液滴在喷雾干燥塔中的停留时间, 主要通过调整送风量和排风量进行控制。送风量大, 排风量小, 液滴停留时间短, 蒸发不充分, 干燥时间不够, 易粘塔; 送风量小、排风量大, 停留时间较长, 蒸发充分, 但细粉在回收装置中不易降落分离, 易粘附于回收布袋中。因此, 送风量排风量相差10～ 15% 为宜, 而且最好缩短回收装置流程, 并选用旋风分离器回收产品。

　　4. 2. 3. 2　进风温度、排风温度的控制　进风温度越高越好, 但受热源影响, 用饱和蒸汽加热的进风温度一般在168～ 172°C 之间; 排风温度的高低将影响能耗高低、产品含水量、是否粘塔等, 生产试验表明, 适宜的排风温度为95～ 100°C 。

　　4. 2. 3. 3　其他因素　包括空气湿含量、进料流量、料液温度等都对异麦芽低聚糖粉的喷雾干燥成粉有较大影响。

节选自《广西轻工业》