第第8 8节节 功能性低聚糖功能性低聚糖———— 本节概要：•一、低聚异麦芽糖一、低聚异麦芽糖•二、低聚龙胆糖二、低聚龙胆糖•三、海藻糖三、海藻糖生产工艺生产工艺性质和应用性质和应用 一、低聚异麦芽糖一、低聚异麦芽糖•介绍介绍•葡萄糖的链接键至少有一个葡萄糖的链接键至少有一个α-1.6键，聚合度键，聚合度（（G数）在数）在2~5的一类低聚糖的一类低聚糖•分子式！分子式！ 一、低聚异麦芽糖一、低聚异麦芽糖•（一）低聚异麦芽糖的生产工艺（一）低聚异麦芽糖的生产工艺•1.生产工艺生产工艺•2.主要技术要点主要技术要点•（二）低聚异麦芽糖的性质和应用（二）低聚异麦芽糖的性质和应用•1.性质性质•2.应用应用 （一）低聚异麦芽糖的生产工艺（一）低聚异麦芽糖的生产工艺•1.生产工艺生产工艺•精制糖浆精制糖浆（葡、麦等糖）（葡、麦等糖）•转苷转苷（（α-葡萄糖转苷酶葡萄糖转苷酶））•灭酶灭酶•精制精制•干燥干燥•成品成品（含（含异麦芽糖、异麦芽三异麦芽糖、异麦芽三/四四/五糖等五糖等）） •2.主要技术要点主要技术要点•转苷：转苷：•α-葡萄糖转苷酶，能将葡萄糖转苷酶，能将G与与G之间以之间以α-1.6糖苷糖苷键连接。
键连接55℃℃•精制：精制：•包括过滤、脱色、离子交换等步骤的处理包括过滤、脱色、离子交换等步骤的处理——其其要点同前要点同前 （二）低聚异麦芽糖的性质和应用（二）低聚异麦芽糖的性质和应用•1.性质性质•成分组成成分组成•潘糖，潘糖，3糖，由糖，由1个个α-1.6键连接，键连接，1个个α-1.4键连键连接；接；•异麦芽三糖，异麦芽三糖，3糖，由糖，由2个个α-1.6键连接；键连接；•主要成分主要成分•异麦芽糖异麦芽糖 20%•异麦芽三糖异麦芽三糖 8% •潘糖潘糖 15%•其他分支低聚糖其他分支低聚糖 17%•... •葡萄糖葡萄糖 40%•麦芽糖麦芽糖 10% （二）低聚异麦芽糖的性质和应用（二）低聚异麦芽糖的性质和应用•1.性质性质•甜度甜度52（蔗糖（蔗糖100），甜度低，味质口感好；），甜度低，味质口感好；•粘度与蔗糖相近；粘度与蔗糖相近；•耐热、耐酸性极佳；耐热、耐酸性极佳；•具有保湿性，使水分不易蒸发；具有保湿性，使水分不易蒸发；•具有一定的着色性；具有一定的着色性；•抗龋齿性甚佳，不易被蛀牙病原菌抗龋齿性甚佳，不易被蛀牙病原菌-变异链球菌发变异链球菌发酵，产酸少，牙齿不易腐蚀；酵，产酸少，牙齿不易腐蚀；•...... （二）低聚异麦芽糖的性质和应用（二）低聚异麦芽糖的性质和应用•2.应用应用•低聚异麦芽糖有许多优良的性质和保健生理功能，适合代替部分蔗糖，添加低聚异麦芽糖有许多优良的性质和保健生理功能，适合代替部分蔗糖，添加到各种饮料、食品中。
到各种饮料、食品中•例如：例如：•饮料：碳酸饮料：碳酸~、豆奶、豆奶~、果汁、果汁~、蔬菜汁、蔬菜汁~、茶、茶~、营养、营养~、酒精、酒精~等；等；•乳制品：牛乳、调味乳、发酵乳、乳酸菌饮料，以及各种奶粉；乳制品：牛乳、调味乳、发酵乳、乳酸菌饮料，以及各种奶粉；•糖果：各种软糖、硬糖、牛皮糖、巧克力等；糖果：各种软糖、硬糖、牛皮糖、巧克力等；•甜点心：布丁、凝胶食品等；甜点心：布丁、凝胶食品等；•冷饮品：各式雪糕、冰棒、冰淇淋等；冷饮品：各式雪糕、冰棒、冰淇淋等；•焙烤食品：面包、蛋糕等；焙烤食品：面包、蛋糕等；•此外，还可作为畜肉加工品、水产制品、果酱油、蜂蜜加工品等的配料此外，还可作为畜肉加工品、水产制品、果酱油、蜂蜜加工品等的配料 二、低聚龙胆糖二、低聚龙胆糖•龙胆二糖、龙胆三糖、龙胆四糖等；龙胆二糖、龙胆三糖、龙胆四糖等；•葡萄糖以葡萄糖以β-1.6键连接的低聚糖；是高效的双歧键连接的低聚糖；是高效的双歧杆菌增殖因子杆菌增殖因子•（一）低聚龙胆糖的生产工艺（一）低聚龙胆糖的生产工艺•（二）低聚龙胆糖的性质和应用（二）低聚龙胆糖的性质和应用 （一）低聚龙胆糖的生产工艺（一）低聚龙胆糖的生产工艺•酶法生产技术酶法生产技术——β-葡萄糖苷酶（苦杏酶）葡萄糖苷酶（苦杏酶）•葡萄糖浆液（浓度葡萄糖浆液（浓度40%左右）左右）•β-葡萄糖苷酶催化缩合（固定化、葡萄糖苷酶催化缩合（固定化、40℃℃左右、左右、pH7.0左右）左右）•精制精制•合成低聚龙胆糖混合糖浆合成低聚龙胆糖混合糖浆 （二）低聚龙胆糖的性质和应用（二）低聚龙胆糖的性质和应用•1.性质性质•具有柔和的提神苦味；具有柔和的提神苦味；•口味且在口腔中滞留；口味且在口腔中滞留；•吸湿性强；吸湿性强；•低聚龙胆糖是低热、低甜物质，难被人体消化酶低聚龙胆糖是低热、低甜物质，难被人体消化酶所分解。
所分解 （二）低聚龙胆糖的性质和应用（二）低聚龙胆糖的性质和应用•2.应用应用•有柔和提神苦味、在口腔中滞留有柔和提神苦味、在口腔中滞留——用于糖果、用于糖果、饮料、冷饮中可使其甜味更纯；饮料、冷饮中可使其甜味更纯；•吸湿性强吸湿性强——可以保持各类食品中的水分，防止可以保持各类食品中的水分，防止淀粉类食品的老化，延长货架期；淀粉类食品的老化，延长货架期；•利用低热、低甜物质利用低热、低甜物质——难被人体消化酶所分解，难被人体消化酶所分解，因而可以促进双歧杆菌的生长，从而起到改善结因而可以促进双歧杆菌的生长，从而起到改善结肠状况的作用肠状况的作用•巧克力、糖果等巧克力、糖果等 三、海藻糖三、海藻糖 （一）果葡糖浆的发展与现状（一）果葡糖浆的发展与现状•1.果葡糖浆的发展历史果葡糖浆的发展历史•果葡糖浆果葡糖浆：：•成分主要为果糖和葡萄糖成分主要为果糖和葡萄糖•以淀粉为原料，经以淀粉为原料，经α-淀粉酶液化、糖化酶糖化、淀粉酶液化、糖化酶糖化、脱色、过滤、离子交换精制后，再用固定化异构脱色、过滤、离子交换精制后，再用固定化异构酶将一部分酶将一部分G转化成转化成F而得的一种混合糖浆而得的一种混合糖浆。
•又称又称高果玉米糖浆高果玉米糖浆（（High Fructose Corn Syrups 简称简称HFCS）） （一）果葡糖浆的发展与现状（一）果葡糖浆的发展与现状•1.果葡糖浆的发展历史果葡糖浆的发展历史•发展历史发展历史•果糖果糖→→自然界中自然界中最甜最甜的一种糖，在的一种糖，在蜂蜜蜂蜜中含量最中含量最为丰富，缺少原料为丰富，缺少原料→→没有含量较高的农作物没有含量较高的农作物•以前，工业上未能大量生产以前，工业上未能大量生产•近近30年，果葡糖浆发展较快年，果葡糖浆发展较快 发展历史发展历史•1957,美国人美国人发现发现假假单孢单孢杆菌杆菌酶酶能催化能催化葡萄糖葡萄糖发发生生异构化异构化反反应应转变转变成成果糖果糖；；成本高，成本高，转转化率低，化率低，未用未用工工业业生生产产•1965,日本人高崎日本人高崎义义辛分离出辛分离出白色白色链链霉菌霉菌，，并并利用低廉的利用低廉的农农副副产产品品（（麸皮麸皮/稻杆稻杆/麦杆等麦杆等做做C源）发酵产酶源）发酵产酶，，酶的得酶的得率高，率高，故故异构异构酶酶的的生产生产成本大大降低成本大大降低；奠定；奠定基础基础•1966,日本首先日本首先实现实现了了酶酶法工法工业业化生化生产产果葡糖果葡糖浆浆，此工，此工艺艺被美国的被美国的Clinton玉米加工公司玉米加工公司购买购买；；1967年年，，美国美国进进行工行工业业化生化生产产，但，但F含量含量仅仅为为14%，较低。
较低•1968,异构异构酶酶固定化固定化技术技术，，F含量提含量提至至42％，甜度％，甜度=蔗•1972,采用采用固定化异构固定化异构酶酶连续连续生生产产工工艺艺，成本大大下降，成本大大下降•1978,采用采用色色谱谱分离技分离技术术，，把把F-42糖浆糖浆中的中的G和和F分离，分离，得得F含量含量90％以上的糖液％以上的糖液促进进淀粉制糖工淀粉制糖工业发业发展 发展历史发展历史•技技术较术较先先进进的国家的国家：：日、美、法和德日、美、法和德；；•中中国国——目前目前虽然虽然已已经经工工业业化生化生产产，但生，但生产产能力能力和和产产量均量均不大不大，，产品多产品多为为F－－42果葡糖果葡糖浆浆，较单，较单一一 （一）果葡糖浆的发展与现状（一）果葡糖浆的发展与现状•2.果葡糖浆的现状及前景果葡糖浆的现状及前景•美国美国果葡糖浆最大的生产国，品种果葡糖浆最大的生产国，品种F-55、、F-90、、F-42，年消费量，年消费量>900万吨，食品业广泛应万吨，食品业广泛应用•1981年，美国的年，美国的两乐公司两乐公司将其产品中的蔗糖全将其产品中的蔗糖全部改用部改用F-55糖浆，使果葡糖浆的需求量糖浆，使果葡糖浆的需求量猛增。
猛增•1984年起，美国在食品和饮料生产中，用果葡年起，美国在食品和饮料生产中，用果葡糖浆替代蔗糖，使果葡糖浆的生产和消费量超过糖浆替代蔗糖，使果葡糖浆的生产和消费量超过了蔗糖 （一）果葡糖浆的发展与现状（一）果葡糖浆的发展与现状•2.果葡糖浆的现状及前景果葡糖浆的现状及前景•日本日本居第二位居第二位•品种品种F-55、、F-90、、F-42，年消费量，年消费量>250万吨万吨•食品业广泛应用；食品业广泛应用；•生产原料成本较高，果葡糖浆价格较贵；生产原料成本较高，果葡糖浆价格较贵；•为保护了本国的果葡糖浆工业，采取各种手段限为保护了本国的果葡糖浆工业，采取各种手段限制进口；制进口；•重视重视 （一）果葡糖浆的发展与现状（一）果葡糖浆的发展与现状•2.果葡糖浆的现状及前景果葡糖浆的现状及前景•中国中国差距大差距大•甘蔗种植面积缩减，时有受灾，蔗糖产量不稳；甘蔗种植面积缩减，时有受灾，蔗糖产量不稳；•国家对淀粉糖行业有政策扶持，但技术、设备均国家对淀粉糖行业有政策扶持，但技术、设备均落后落后依仗进口；依仗进口；•食品、饮料生产中对食品、饮料生产中对果葡糖浆果葡糖浆的需求也是的需求也是逐年增逐年增大大；；•突破技术、设备障碍，提高突破技术、设备障碍，提高果葡糖浆产品质量果葡糖浆产品质量 （一）果葡糖浆的发展与现状（一）果葡糖浆的发展与现状•2.果葡糖浆的现状及前景果葡糖浆的现状及前景•前景前景•特性好特性好——甜味接近天然水果汁，风味好；可替甜味接近天然水果汁，风味好；可替代蔗糖；应用范围涉及日用化工、食品、饮料、代蔗糖；应用范围涉及日用化工、食品、饮料、医药等各行业；医药等各行业；需求量大，很有发展潜力需求量大，很有发展潜力。
•成本低成本低——以玉米淀粉为原料以玉米淀粉为原料•当前国内，蔗糖每吨当前国内，蔗糖每吨6600元，果葡糖浆元，果葡糖浆F-42每每吨吨3300元•产量稳产量稳——甘蔗时有受灾，玉米年产量较稳甘蔗时有受灾，玉米年产量较稳 （二）果葡糖浆的种类与成分组成（二）果葡糖浆的种类与成分组成•1.果葡糖浆的种类果葡糖浆的种类 •果糖含量果糖含量•有有F-42、、F-55和和F-90三种糖浆工业产品三种糖浆工业产品•“F”表示果糖，数字表示表示果糖，数字表示果糖果糖占占干物质干物质的百分率的百分率（质量分数）质量分数）F42F42 （二）果葡糖浆的种类与成分组成（二）果葡糖浆的种类与成分组成•2.果葡糖浆的成分组成果葡糖浆的成分组成 单位：质量分数单位：质量分数%糖分糖分F-42F-42F-55F-55F-90F-90果糖425590葡萄糖53427低聚糖533浓度717780相对甜度（蔗糖100）100110140粘度Pa.s0.260.671.1储存温度℃35~4025~3018~25《淀粉糖》中国轻工业出版社《淀粉糖》中国轻工业出版社. .张力田张力田.2007.P319.2007.P319 二、果葡糖浆的生产二、果葡糖浆的生产•（一）生产工艺流程（一）生产工艺流程 •以淀粉为原料，经以淀粉为原料，经α-淀粉酶液化、糖化酶糖化、淀粉酶液化、糖化酶糖化、脱色、过滤、离子交换精制后，再用固定化异构脱色、过滤、离子交换精制后，再用固定化异构酶将一部分酶将一部分G转化成转化成F。
果葡糖浆生产的工艺流程图淀粉乳淀粉乳液化液化淀粉淀粉浓浓度度30%～～40%液化液液化液糖化糖化糖化糖化酶酶60℃pH4.0～～4.5糖化液糖化液G，含有色，含有色/不溶不溶/无机物无机物等等杂质杂质脱色脱色过滤过滤异构化异构化精制糖浆精制糖浆G>97%60℃，，pH7.5葡萄糖异构葡萄糖异构酶酶镁镁离子离子离离子子交交换换离子交换离子交换F-42HFCS色谱色谱分离分离F-90HFCS混合混合F-55HFCS 二、果葡糖浆的生产二、果葡糖浆的生产•（二）生产中的主要技术手段（二）生产中的主要技术手段 •1.过滤过滤——板框过滤机板框过滤机•2.脱色脱色——活性炭，脱色床活性炭，脱色床•3.离子交换离子交换——除去无机物除去无机物•（钙、镁、钠等阳离子，氯离子、硫酸根、硝酸（钙、镁、钠等阳离子，氯离子、硫酸根、硝酸根、碳酸根等阴离子）根、碳酸根等阴离子） 二、果葡糖浆的生产二、果葡糖浆的生产•（二）生产中的主要技术手段（二）生产中的主要技术手段 •4.异构化异构化——在异构酶的作用下将在异构酶的作用下将G转化成转化成F•固定化葡糖糖异构酶柱固定化葡糖糖异构酶柱•要求：要求：•G>95%•糖化液浓度糖化液浓度40%～～50%•pH 7.5～～8.2•T 54～～62℃℃•Mg>40mg/kg详见教材详见教材P145P145 二、果葡糖浆的生产二、果葡糖浆的生产•（二）生产中的主要技术手段（二）生产中的主要技术手段 •5.色谱分离色谱分离•钙型强酸性离子交换树脂钙型强酸性离子交换树脂•对对F具有较强吸附能力，将具有较强吸附能力，将F-42型果葡糖浆引入型果葡糖浆引入吸附柱，吸附柱，F和和G都被吸附，再用无离子水洗脱，洗都被吸附，再用无离子水洗脱，洗出液开始流出部分为出液开始流出部分为G，中间部分为，中间部分为F和和G混合液，混合液，后面流出部分为后面流出部分为F。
收集不同部分的流出液收集不同部分的流出液 连续离子交换与色谱分离饱和树脂柱饱和树脂柱新鲜树脂柱新鲜树脂柱进料进料排出物排出物 用无离子水洗脱饱和用无离子水洗脱饱和色谱柱，并分段收集色谱柱，并分段收集洗脱液，可获得洗脱液，可获得F饱饱和和色色谱谱柱柱无离子水FF+GG 三、果葡糖浆的特点与应用三、果葡糖浆的特点与应用•（一）果葡糖浆的特点（一）果葡糖浆的特点•1.甜味性：甜度高甜味性：甜度高F-42型糖浆甜度与蔗糖相当，型糖浆甜度与蔗糖相当，2.具有甜味增效作用，具有水果清香；具有甜味增效作用，具有水果清香；•3.溶解度高：果糖的溶解度为糖类中最高溶解度高：果糖的溶解度为糖类中最高•4.抗结晶性好：果糖难结晶抗结晶性好：果糖难结晶•5.保湿性好：易吸潮，持水性好保湿性好：易吸潮，持水性好•6.发酵性好：发酵性好：F和和G都属于单糖，酵母菌能利用都属于单糖，酵母菌能利用•7.冰点温度低：适合做冰点冰点温度低：适合做冰点•8.代谢吸收性好：代谢吸收性好：F代谢不受胰岛素控制代谢不受胰岛素控制 三、果葡糖浆的特点与应用三、果葡糖浆的特点与应用•（二）果葡糖浆的应用（二）果葡糖浆的应用 •1.食品食品•美国：果葡糖浆应用比例为美国：果葡糖浆应用比例为74.5%用于饮料，用于饮料，9.3%用用于面包，于面包，4.2%用于罐头，用于罐头，8.2%用于乳制品，用于乳制品，0.5%用用于糖果，于糖果，3.3%用于其它食品用于其它食品•饮料饮料——碳酸饮料、果汁饮料、茶饮料、运动饮料、乳碳酸饮料、果汁饮料、茶饮料、运动饮料、乳饮料、果酒、啤酒、香槟等；饮料、果酒、啤酒、香槟等；•冷冻食品与饮品冷冻食品与饮品——冰淇淋、冰棒冰淇淋、冰棒•面包、糕点等面包、糕点等——利用了它发酵性好、焦化性好、保湿利用了它发酵性好、焦化性好、保湿性好等优点；着色、保水；性好等优点；着色、保水；•食品中其他方面食品中其他方面——见表。
见表食品 三、果葡糖浆的特点与应用三、果葡糖浆的特点与应用•（二）果葡糖浆的应用（二）果葡糖浆的应用 •2.其他行业其他行业•烟草烟草——制烟丝色泽好制烟丝色泽好•医药、保健品医药、保健品——药用糖浆，可直接被吸收；药药用糖浆，可直接被吸收；药酒；保健品（如针对糖尿病患者的饮品和食品）酒；保健品（如针对糖尿病患者的饮品和食品） 应大力发展我国的果葡糖浆工业•1.从我国食品行从我国食品行业对业对果葡糖果葡糖浆浆的需求来看的需求来看•我国我国软饮软饮料年料年产产量近量近3000多万吨，年用糖量多万吨，年用糖量300多万吨多万吨（（2007年数据）年数据）；；•但果葡糖但果葡糖浆浆的的使用量使用量还还不多，不多，例如例如占我国占我国软饮软饮料市料市场场40％％以上以上的美国两大可的美国两大可乐乐公司－可口可公司－可口可乐乐和百事可和百事可乐乐，在中国，在中国还还未使用果葡糖未使用果葡糖浆浆；；而在美而在美国国1981年就全部使用果葡糖浆替代蔗糖年就全部使用果葡糖浆替代蔗糖•我国我国每年每年还还有有70万吨的露酒万吨的露酒、、150万吨的冷万吨的冷饮饮，，年用糖量分年用糖量分别别在在20万吨和万吨和30万吨以上。
万吨以上 应大力发展我国的果葡糖浆工业•我国年我国年产产90多万吨多万吨的的糖果、糖果、420万吨万吨的的焙烤食焙烤食品、品、100多万吨多万吨的的糕点，糕点，这这些都是果葡糖些都是果葡糖浆浆的潜的潜在市在市场场 应大力发展我国的果葡糖浆工业•2.从食糖消从食糖消费费情况看情况看•世界人均消世界人均消费费食糖量食糖量21公斤公斤/年年，，发发达国家人均达国家人均达到达到60～65公斤公斤/年年，其中淀粉糖占，其中淀粉糖占50%以上•国国际际糖糖业组织业组织公布的数据公布的数据：：我国人均食糖消我国人均食糖消费费量量不足不足10公斤公斤/年，年，远远低于世界人均低于世界人均水平水平 应大力发展我国的果葡糖浆工业•3.结论结论•在我国在我国发发展果葡糖展果葡糖浆浆工工业业具具有广有广阔阔的前景目前，的前景目前，国内的果葡糖国内的果葡糖浆产浆产量量，，远远远远不能不能满满足当前国内市足当前国内市场场日益增加的需求由于果葡糖日益增加的需求由于果葡糖浆浆在国内在国内约约有有80%以上都用于以上都用于饮饮料生料生产产，，随着随着饮饮料制造迅速料制造迅速发发展展，，预计预计国内将会形成巨大的消国内将会形成巨大的消费费市市场场。
作作为为食品食品饮饮料基料的新型甜味料料基料的新型甜味料——果葡糖果葡糖浆浆将越来将越来越被人越被人们认们认可和重可和重视视。