低聚果糖生产工艺与核心技术介绍及应用情况分析深度分.doc

低聚果糖生产工艺与核心技术介绍及应用情况分析 深度分一、低聚果糖介绍低聚果糖(简称FOS)，又称寡果糖或蔗果低聚糖，低聚果糖由于其优良的生理活性及其保健功能，已广泛用于食品和其它领域。作为一种保健食品配料，它可添加于几乎所有饮料及允许有甜味的食品中，从而提高原有食品的价值。有很多专利报道了低聚果糖在食品及医药方面的应用，如作为沙门氏菌抑制剂、低热量食品及饮料、贫血改善剂等。华经资料清单文献资料：酶法生产低聚果糖技术的探讨高纯度低聚果糖生产技术的探讨可选购专利资料：01、以雪莲果为原料制取菊粉及低聚果糖的制备工艺02、玉米淀粉生产结晶果糖的工艺03、蜂花粉、蜂蜜水果糖04、一种高果糖蜂蜜制作工艺05、一种高收率的结晶果糖生产工艺06、含果糖的治疗性输液07、甜高粱秆榨汁生产高果糖浆08、一种大蒜低聚果糖的生产方法09、反射式水果糖酸度快速检测仪10、一种连续分离1,6-二磷酸果糖的方法11、一种果糖二磷酸钠分散片及其制备方法12、具有提高的果糖发酵能力的酵母菌株13、一种果糖二磷酸钠颗粒剂及其制备方法14、注射用果糖及其制备方法15、果糖-1,6-二磷酸三钠盐结晶新工艺16、含乳果糖粉末组合物的生产方法,由该法生产的含乳果糖的粉末组合物及饲料添加剂17、利用菊苣进行水解生产果糖的工艺18、心脑血管药物的果糖注射液19、抗生素药物的果糖注射液20、抗病毒药物的果糖注射液21、抗肿瘤药物的果糖注射液22、1,6-二磷酸果糖锶盐在制药中的应用23、一种复方电解质果糖注射液24、一种甘油果糖复合原料药的配比和制备方法25、新的果糖基氨基酸氧化酶26、具有降低的血糖指数的作为低热量填充甜味剂的果糖和乳糖混合物27、一种含有低聚果糖的饮料28、一种异麦芽低聚糖-果糖浆及其制备方法29、一种蔗糖原料高收率联产结晶果糖与甘露醇的工艺30、基因工程菊粉酶水解菊芋生产果糖31、维D2果糖酸钙冻干乳剂及其制备方法32、低聚果糖在制备治疗及预防阴道炎药中的应用33、一种低热量罗汉果糖及其制造方法34、一种注射用果糖及其制备方法35、生产1，6-二磷酸果糖的方法36、复方果糖注射液及其医药用途37、肌苷、果糖组合物制备的药物38、果糖二磷酸锌及其制备方法和用途39、果糖二磷酸镁锌及其制备方法和在制药中的应用40、果糖二磷酸镁在制药中的应用41、南瓜软果糖42、乳果糖的制备方法43、果糖酸钙的制备方法及应用44、辣椒果糖及其制造方法45、干燥乳果糖溶液的方法46、阳离子树脂催化法水解菊糖汁生产低聚果糖的方法47、含有脱水果糖衍生物的共聚物的合成48、茅岩莓保健果糖49、天然果糖和天然葡萄糖及其制备方法50、1.6-二磷酸果糖生物合成工艺51、D-果糖-1,6-二磷酸钠镁其制备方法及其用途52、一种乳果糖制备和纯化的方法53、蔗糖转化成葡萄糖和果糖的方法54、产生果糖转移酶的新菌株及其生产所述酶的方法55、1，6-二磷酸果糖镁盐的制备方法56、1，6-二磷酸果糖镁盐在医药中的应用57、果糖二磷酸钠口服溶液及其制备方法58、一种产生菊粉酶的酵母菌株及其在制作高果糖浆中的应用59、低聚果糖口服补液盐60、高纯度低聚果糖制备方法61、含蔗糖和果糖的食品混合物及其生产方法62、保健果中果糖果的生产工艺63、1,6-二磷酸果糖钠盐口服液64、固定化硼酸分离果糖65、苹果糖片的制备方法及产品66、果糖二磷酸钠发酵生产方法67、1,6-二磷酸果糖的生产方法68、1,6-二磷酸果糖的干燥方法69、1,6-二磷酸果糖提纯精制方法70、一种乳果糖的生产方法71、生产结晶果糖的联合方法72、一种异形威化果糖及其制备方法73、寡果糖的制造技术74、人工合成的果糖胺及其制备方法75、一种用于治疗肝病的果糖二磷酸钠口服液76、果糖吸收阻碍剂、组合物、食品、果糖吸收阻碍物质77、直接膜分离生产菊粉、低聚果糖的方法78、生产果糖转移酶的微生物和采用该微生物生产果糖低聚糖和新果糖低聚糖的方法79、一种含低聚果糖的兽用口服液制剂80、一种含有低聚果糖的饮料81、固定化菊糖酶酶解菊粉生产高果糖浆的方法82、低聚果糖的制备方法83、蜂蜜果糖的制造方法84、淀粉水解液和高含量果糖糖浆的制作方法85、用嗜热放线菌生产固定化葡萄糖异构酶的方法及其用于高果糖浆的生产方法86、制备乳果糖的方法87、结晶法制二代高果糖浆二、饲用低聚果糖生产技术低聚果糖项目分析一、产品特点和用途低聚果糖是一种功能性食品添加剂，具有以下特点：1、热量值极低：低聚糖在消化过程中不被破坏，只能通过大肠内双歧杆菌发酵产生热量，热量极低为1.5Kcal/g，仅是脂肪的10%，糖和淀粉的25%。2、促进肠内双歧杆菌的繁殖：在肠内只能被有益的双歧杆菌利用，增加肠内双歧杆菌数量(510倍)和肠内B族维生素的合成，从而增加了人体免疫功能。3、高可溶性与乳化性：菊粉易溶于水中，而且菊粉可在水中稳定成具有奶油特性的结构，其口感与油脂一样，故可作为油脂替代品广泛用于食品中。4、有良好的耐热和耐酸稳定性：低聚糖在高温和低PH值下十分稳定，可用于较苛刻的环境，在食品、保健品加工时不易被分解。低聚果糖在食品工业、医药制品和饲料添加剂方面被广泛应用。1、在食品工业中：可用于奶制品、饮料、糖果糕点、面包、肉食品加工等。2、在医药、保健用品上：可作为赋形剂或甜味剂，由于不增加人体血糖值更适合糖尿病患者使用。3、在饲料添加剂上：可以显著提高饲料转化率和动物机体的健康水平，使动物的生长速度明显提高。二、技术指标和工艺流程1、低聚果糖：外观为淡黄色清亮透明糖浆，无嗅无味，柔和甘甜，易溶于水，甜度是蔗糖的50%，热量仅为1.5kcal/g。产品符合轻工行业标准要求。2、工艺流程：以洋姜为原料经酶部分水解再经纯化精制处理获得。三、市场分析：低聚果糖最初由日本研制成功并工业化生产，韩国、台湾也有厂家生产。仅日本年需求量即达到45万吨。在欧、美许多发达国家对该产品的需求量约为2030万吨。国内研究、开发、生产才刚刚起步，主要以低聚异麦芽糖为主，但低聚异麦芽糖综合性能不如低聚果糖。国内生产出的产品供不应求，使用单位原料主要从国外进口。随着产品在食品、保健和饲料方面的应用扩大，其优异的功能已被消费者认可，未来市场潜力很大。四、接产条件和效益分析：以年产500吨低聚果糖糖浆为基础。主要设备：发酵、过滤、分离、浓缩等。主要能源：水：50T/小时；电：总装机容量600Kw；汽：4T/小时锅炉建筑面积：主车间面积500800M2，辅助库房和办公用房。生产定员：依设备自动化程度不同需3550人。投资总额：400万元(固定资产约350万元，流动资金50万元)经济分析：综合成本：7000元/T，销售价格：950010000元/T。利税：25003000元/T环保情况：生产过程中有废酸水、碱水产生可以通过简单处理即可达标。六、合作方式：技术入股、合作生产三、低聚果糖的酶法生产技术应用项目本项目应用授权专利技术产生果糖转移酶的新菌株及生产低聚果糖方法(CN 00100443.3；2000公开；2004年授权)所述工艺，利用专利保存菌株出芽短梗霉Aureobasidium pullulans FW9901(CGMCC0436)发酵生产果糖基转移酶，利用该酶催化蔗糖特异性合成高纯度低聚果糖(FOS)，优化产酶发酵工艺和低聚果糖合成反应工艺。对照合同，本项目已经完成的主要内容包括：(1)确立了完善、成熟的果糖转移酶生产技术，低聚果糖酶法催化合成技术，通过山东、浙江两地中间试验，取得了产业化可以依赖的参数和工艺条件；(2)通过动物试验，确定了低聚果糖在猪、家禽饲料中的配套使用技术,为低聚果糖作为新型饲料抗生素替代品的推广应用奠定了基础；(3)在小试基础上，改进了新的产酶发酵-产物合成一体化技术，为下一步产业化生产改进工艺提高本产品生产技术水平打下了新的基础。项目于2002年初组织落实中间试验单位，与合作单位形成合作协议，2002年6月完成试验硬件准备-车间改造，设备添置，工艺设计和条件准备。2002年下半年和2003年分别在山东和浙江两地进行了酶法生产低聚果糖中间试验，分别获得中试产品5吨。其中果糖基转移酶产酶发酵罐规模分别为3吨和2吨，产酶水平达到800U/ml以上，高于实验室水平；低聚果糖合成罐规模分别为7吨和5吨，低聚果糖合成液目标产物率分别达到50%和60%以上，略低于67%的实验室水平，但在合理的放大效应因子范围之内。项目摸索建立了大罐产酶发酵的工艺条件和参数，大罐生产合成低聚果糖的工艺条件和参数，改进和新建立了产酶发酵-低聚果糖合成的一体化工艺条件和参数,这是在项目合同之外新增加的研究内容和在原有技术基础上取得的改进。在动物试验方面，项目进行了用50%FOS取代猪及家禽日粮中100%的抗生素的小规模动物试验，料肉比有所改善，但日增重有所降低，总的结果是肯定的。据此，项目在动物试验设计方面进行了改进，应用50%的低聚果糖取代日粮中30-70%的抗生素进行中试规模动物试验并取得成功。本项目在实施过程中，已经获得国家知识产权局批准授权的通知，通过在山东宝来利来生物工程股份有限公司和温州宏科生物技术股份有限公司两个饲料添加剂型专业生产企业5吨和7吨罐合成中间实验，和其后的产业化生产和本产品良好的动物应用实验，结果表明：该项技术达到产业化程度；在本项目在实施即将结束的时候(2004年2月6日)，获得国家知识产权局对此项目所采用的关键技术产生果糖转移酶的新菌株及其生产所述酶的方法(专利号CN 00100443.3)批准授权的正式通知。四、高纯度低聚果糖的生产技术及应用前言：随着世界经济的发展和人们物质生活水平的不断丰富，食品的营养健康和安全成为人们关注的焦点，肠道健康肠道革命双歧因子等概念不断地被人们提出和接受。作为一种安全高效的双歧因子，低聚果糖更是受到保健食品开发者们的青睐。低聚果糖最初由日本研制成功并工业化生产，韩国、台湾也有厂家生产。仅日本年需求量即达到45万吨。在欧、美许多发达国家对该产品的需求量约为2030万吨。国内研究、开发、生产才刚刚起步。一、关于低聚果糖低聚果糖，又称果寡糖或蔗果低聚糖，分子式(G-F-Fn,n=1,2,3,其中G为葡萄糖，F为果糖)。是由1-3个果糖基通过-1，2糖苷键与蔗糖中的果糖基结合而成的蔗果三糖，蔗果四糖和蔗果五糖等一组低聚糖的总称。其广泛存在于香蕉，大蒜，蜂蜜，洋葱等食物之中。低聚果糖的理化性质1.甜度和味质：纯度为50%60%的低聚果糖的甜度约为蔗糖的60%，纯度为95%的低聚果糖甜度约仅为蔗糖的30%，且较蔗糖甜味清爽，味道纯净，不带任何后味。2，热值：体内测量的低聚果糖热值仅为1.5Kcal/g,热值极低。3，粘度：在070C范围内，低聚果糖的粘度随温度上升而下降，食品加工时容易操作。4，水份活性：低聚果糖的水份活性与蔗糖相当。5，保湿性：低聚果糖的保湿性与山梨醇、饴糖相似。适用于保湿时间长的食品，以保证食品的货架期。6，热稳定性：低聚果糖在120C中性条件下，稳定性与蔗糖相近。7，其他加工特性溶解性、非着色性、赋形性、耐碱性、抗老化性等优。二、低聚果糖的生理特性经过研究证实，低聚果糖具有多项生理特性：1.双向调节体内为生态平衡：促进双歧杆菌的迅速增殖，抑制外源致病菌和肠内腐败细菌的繁殖，减少肠内毒素的污染。2.润肠通便：促进肠道蠕动、清除肠道垃圾，防止便秘、腹泻，改善肠胃功能。减少有毒代谢产物，保护肝脏。3.调节血脂：降低血清胆固醇。改善脂质代谢，改善高血压、动脉硬化、心血管疾病。4.促进人体内维生素B族合成：提高机体新陈代谢水平，增强免疫力和抗病力。5.促进矿物质吸收：能促进食物中钙、铁、锌等矿物质及蛋白质的消化吸收，改善营养不良，促进发育及预防骨质疏松症。另外还有预防龋齿，防止肥胖等功效。三、低聚果糖的安全性1982年，日本明治制果公司中央研究所对低聚果糖的安全性进行了急性毒理试验，亚急性毒理试验，下痢试验等试验结果表明，低聚果糖作为食品及食品配料具有安全性。后来其一研究小组通过甲基化，气液色谱法(GLC)，气相色谱-质谱(联用)法(GC-MS)和核磁共振(NMR)分析得出了微生物果糖转移酶生产的低聚果糖GF1,GF2,GF3的化学结构式，并明确了其作用机理。2000年11月22日，美国FDA正式将低聚果糖(FOS)作为公认安全级(GRAS)功能食品配料，这是迄今为止第一个正式通过FDA审核的功能性低聚糖。由此可见，低聚果糖是一种安全性的食品，完全符合第三代保健食品的内涵。四、聚果糖的生产自从1950年，Bacon等人在研究酵母转化酶时，发现此酶具有转化生成蔗果低聚糖的功能后，人们开始对低聚果糖的工业化生产进行了深入地研究。目前，在低聚果糖的生产中主要采用三种工艺方法：1，酶解法：以菊粉为原料，通过控制酶的水解度水解生成的果寡糖混合物，此法生成的低聚果糖链较长。2，深层液体发酵法以50%-60%蔗糖溶液为底物，直接运用黑曲霉发酵产生的-呋喃果糖苷酶转化生成低聚果糖液。3，固定化酶法生产其实此法和发酵法机理一样，其首先运用海藻酸钠和氯化钙等试剂将黑曲霉孢子固定化做成颗粒，即为固定化酶。将此酶按比例投入50%蔗糖溶液中反应，然后过滤分离，将酶与糖液分开，固定化酶可反复使用。可以看出，在上述工艺方法中，都受到了酶促反应平衡理论的影响，这也就使得反应产物中低聚果糖含量不能达到较高水平。事实上，在一次性转化中一般仅能达到50G型低聚果糖产品的组分要求。在国内，由于低聚果糖产业起步较晚，生产技术也相对落后，高纯度低聚果糖的生产工艺还在摸索起步阶段。为了提高低聚果糖的纯度，人们不断地寻求有效的方法，有的从酶促反应的角度出发，在发酵产物中通过降低副产物葡萄糖的含量，促使反应向产物方向进行的方法来提高低聚果糖的含量，但是效果并不太理想。另外新技术的应用特别是色谱技术和膜分离技术等分离方法的应用为生产高纯度低聚果糖带来了曙光，但却由于成本高，效率低，技术不成熟或分离不彻底等原因一直没有在国内工业上普及开来。山东保龄宝生物技术有限公司在技术人员的刻苦钻研下，确定了一种新的方法，并配合膜分离技术开发制定出了一套完整的高纯度低聚果糖生产工艺。做出了80G型,90G型,90P型,95P型等一系列低聚果糖产品。其中95P型产品的组分中GF1,GF2,GF3含量分别为56.05%，36.55%和2.51%，葡萄糖仅为0.98%，FOS总含量已接近96%。专家指出，低聚果糖的难消化性和对双歧杆菌的滋养作用主要由小分子量的果糖低聚物承担，因此，蔗果三糖含量越高，其双歧杆菌保健功效越好，在酸性及热条件下稳定性越高。可以看出，保龄宝公司生产的FOS95型产品中GF1含量高达56.05%，其生理功效优于同类产品。五、低聚果糖的应用1、作为益生素即双歧杆菌促生素。不仅可以使产品附加上低聚果糖的功能，而且可以克服原产品的某些缺陷，使产品更完美。如在非发酵乳制品(原乳、奶粉等)中添加低聚果糖，可以解决中老年人和儿童在补充营养时易上火和便秘等问题；在发酵乳制品中增加低聚果糖，可以为产品中的活菌提供营养源，增强活菌作用，延长保质