结晶麦芽糖试制的研究

结晶麦芽糖试制的研究结晶麦芽糖试制的研究 闫锁 袁淏 展现明 郸城财鑫糖业有限责任公司研发中心 477150 摘要 摘要 全酶法水解淀粉精制超高麦芽糖浆 采用固定床色谱分离 除去大分子 物质 经过运动降温结晶 降低麦芽糖晶浆的粘性 同时降低葡萄糖的含量 经过滤除去母液 烘干 得到纯度超过 98 的结晶麦芽糖 关键词 关键词 超高麦芽糖浆 色谱分离 运动降温结晶 结晶麦芽糖 Study on Preparation of Crystalline Maltose Peng Jun Yuan Hao Ma Yanping Center of Study and Development the Limited Liability Corporation of Caixin Sugar Industry Dancheng 477150 China ABSTRACT The production of extreme high maltose syrup was refined with amylase high temperature resisting amylase amylase and pullulanase Fixed bed chromatographic separation was an effective approach to get rid of large molecule substance It reduced the mucosity of maltose syrup while took from the content of Glucose through dynamic crystallization at declining temperatures And the crystalline maJtose which reached a purity of over 98 was found that it was followed by separation f rom mother liquor and dried KEYWORLDS Extreme high maltose syrup Chromatographic separation Dynamic crystallization Crystalline maJtose 麦芽糖是由两个葡萄糖分子脱去1个水分子缩合而成的双糖 高纯度的结晶 麦芽糖是一种类似于葡萄糖的白色结晶粉末 易溶于水 有甜味 人们对麦芽糖 浆的喜爱是由于麦芽糖具有热稳定性高 吸湿性低 防腐作用强 在体内吸 收不受胰岛素控制等优点 所以麦芽糖可以制成大输液 用于糖尿病 高血压病 等某些特殊病人供临床补充能量 1 2 制备结晶麦芽糖的关键技术在于结晶前麦芽糖的纯度要求高 近10 余年来 我 国用全酶法水解淀粉制超高麦芽糖浆的技术得到了长足的进步 并且已经实现了 大规模的工业生产 但全酶法水解淀粉制备超高麦芽糖浆时 不论水解时间多 长 酶的用量多大 总是残留少量极限糊精 目前国内从麦芽糖糖化液中分离 糊精的方法主要有溶剂沉淀法 结晶法 膜过滤法 色谱分离法等 3 其中前 三种分离方法浪费溶剂 成本高 收率低 没有合适的膜 分离不彻底 而色 谱分离法是用具有一定孔径分布的介质装填在柱子中构成固定床 糖化液随洗 脱剂依次流出 彻底分离 本文用全酶法水解淀粉精制超高麦芽糖浆 然后采 用固定床色谱分离除去麦芽糖以外的组份 提高麦芽糖的纯度 经过运动降温 结晶 得到高纯度的结晶麦芽糖 1 1 材料与方法材料与方法 1 1 材料与仪器 液化液 DE 值 10 河南财鑫糖业公司提供 麦芽三糖酶 普鲁兰酶 真菌酶 购自 Novo 公司 大麦 淀粉酶 购自无锡杰能科生物工程有限公司 离子交换树脂 购自西安苏青树脂有限公司 色谱分离专用树脂 购自英国漂莱特公司 主要试剂 纯净水 杭州娃哈哈公司 蒸馏水 电导率3 m cm 盐酸 氢 氧化钠 氯化钙 活性炭 乙醇 乙腈 以上试剂均为分析纯 实验仪器 电磁炉 九阳电器有限公司 糖化罐 自制 1KW 的电炉 101 型鼓风干燥箱 DZKW 4 型电子恒温水浴锅 北京中兴伟业仪器有限公司 阿贝折光仪 上海光学仪器五厂 高压液相色谱仪 北京温分分析仪器技术 开发有限公司 离子交换柱 自制 数显式酸度计 PHS 3C 上海精科仪器 有限公司 数显式电导仪 DDS 11A 杭州雷磁分析仪器厂 布氏漏斗 抽滤 瓶 旋转蒸发仪 W2 100S 上海申生科技有限公司 色谱分离柱 40 1000mm 玻璃材料带保温夹层 自制 烧杯 1000ml 真空干燥箱 正泰集团公司 电动搅拌器 JJ 1 金坛市江南仪器厂 显微镜 17 TY6937 厦 门麦克奥迪有限公司 1 2 方法 1 2 1 超高麦芽糖浆的制取 选取本厂生产线上的液化液 DE 10 液化均匀 清亮透明 无碘试反应 立即返回实验室 倒入糖化罐中 加酸调 pH 到 3 左右 同时加热使之沸腾 5 分 钟以上进行灭酶 然后向液化液中加入适量煮沸的蒸馏水 使之浓度稀释至 20 左 右 迅速降温到 60 调节 pH 到 5 2 5 4 之间 加入大麦 淀粉酶 普鲁兰 酶 麦芽三糖酶 加酶量分别按 0 50g kg 干基 0 39g kg 干基 0 58g kg 干基 计算 根据前期正交试验确定 加完酶搅拌均匀 60 保温进 行糖化 糖化 48 小时后做碘试 碘试不及格则补加真菌酶 0 16g kg 干基 或糖化结束后加入高温淀粉酶 升温到 100 维持 10 分钟左右 检测碘试及格 为止 糖化 60 小时开始出料 糖化液升温到 85 左右 加入活性炭 1 5g kg 干基 调 pH 到 4 5 4 7 之间 搅拌均匀放入 85 鼓风干燥箱 脱色 30 分钟过滤得到透明色浅的糖液 再流经串联的阳 阴离子交换柱 流出糖液电导率控制在 10 s cm 以下 透光率 99 以上 利用高压液相色谱仪进行分析 麦芽糖含量超过 80 以上方可进行下 一步提纯 工艺流程简图 液化液 DE 10 灭酶 降温调 pH 加 酶 糖化 脱色过滤 离子交换 浓缩 1 2 2 色谱分离提纯麦芽糖 1 2 2 1 色谱柱的准备 色谱分离专用离子交换树脂用4 的NaOH和5 的HC1溶液预处理 最后用10 的 Cacl2溶液转型 并用蒸馏水流洗 将树脂均匀装填在色谱柱内 用恒温水浴锅 的循环热水控制色谱分离柱的温度 液相的流量用蠕动泵调节 实验装置图见 图1 图图1 1 色谱柱分离装置示意图色谱柱分离装置示意图 1 2 2 2 色谱柱运行条件的确定 经离子交换的净化糖液 真空浓缩到40 50 之间 进料量约为100ml左 右 以8 10ml min空速流经色谱分离专用柱 控制柱温60 70 每个样品取 样时间间隔为5min 以上色谱柱运行参数是根据文献 4 与自制色谱柱实际情况 并经过反复实验验证而确定 1 2 2 3 收集样品 将待分离的超高麦芽糖浆从高位瓶中引入色谱分离柱 维持流量稳定 直 到糖液流完 并立即切换为蒸馏水 继续流入色谱分离柱 洗脱柱内的糖液 在分离柱下活塞出口处 定时收集流出的液体 测定样品的锤度 直到最后流 出液锤度为0 对重要的 有代表性的若干样品 进行高压液相色谱分析 1 2 3 运动降温结晶 经过提纯的麦芽糖糖液调pH到3 5 4 5 浓缩到72 0 73 0 之间 冷却 到50 加入1 0 1 5 的高纯度试剂麦芽糖为晶种 在运动降温结晶器中 以 5 7 r min 的速度缓慢搅拌 在50 下保温搅拌8 10 h 使晶体长大 其后 每5 小时降低2 提供结晶所需要的过饱和度 经过60小时后 结晶过程完成 1 2 4 过滤与干燥 结晶得到的麦芽糖晶浆 用抽滤瓶过滤除去母液 滤饼再用50 60 的乙醇 溶液洗涤2次 过滤后得到疏松的麦芽糖湿晶体 在真空干燥箱内烘干 即可得 到白色粉状产品 2 2 结果与讨论结果与讨论 2 1 超高麦芽糖浆液相色谱分析结果 糖化 60 小时出料 利用高压液相色谱仪检测 麦芽糖含量超过 80 为下步 色谱分离作准备 液相结果见图 2 Peak Name Reservation Time Height Area Content Glucose 4 323 115165 109 1339563 375 6 0820 Maltose 5 090 1166438 625 19729324 000 89 5761 G3 6 123 13383 619 313289 125 1 4224 G4 7 315 21456 445 643039 313 2 9196 图图 2 2 超高麦芽糖浆色谱分析结果超高麦芽糖浆色谱分析结果 由图 2 可知 根据正交试验确定的加酶量 进一步实验得到的麦芽糖含量 超过 80 可以作为下一步色谱分离所用的糖液 糖化过程中加入麦芽三糖酶 可以提高麦芽糖的含量 但也增加了葡萄糖的含量 同时麦芽糖和葡萄糖难以 分离 因此在糖化过程中使用大麦 淀粉酶和普鲁兰酶两种酶能够达到麦芽 糖含量的情况下 麦芽三糖酶就尽量不用或少用 2 2 收集麦芽糖切换点的确定 在分离柱下活塞出口处 定时收集流出的液体 测定样品的锤度 直到最 后流出液锤度为 0 对重要的 有代表性的若干样品 进行高压液相色谱检测 麦芽糖含量 通过数据有规律的变化进行筛选收集样品溶液 实验数据见表 1 表 1 时间 锤度 麦芽糖含量实验记录值 时间 min 锤度 麦芽糖含量 55 5 108 5 1512 0 2014 5 2518 378 2654 3022 585 2513 3525 290 3645 4028 593 4215 4530 095 5687 5031 096 3235 5532 296 6250 6032 595 2564 6532 092 6534 7029 887 2354 7527 483 2514 8025 581 2491 8517 066 5641 9013 5 958 2 1004 2 1050 由表 1 可以看出 麦芽糖含量达到 95 以上多集中在最高锤度前三个样 收集起来进行二次色谱分离 然后经过运动降温结晶 麦芽糖纯度可以超过 98 其余低于 95 而高于 80 的样品进行回收 再一次色谱分离 收集麦芽糖 重新 利用 此实验一定要控制好料液浓度 体积 流量 柱温以及间隔时间 找准 麦芽糖的切换点 收集到的麦芽糖含量才能达到最高值 2 3 结晶麦芽糖的纯度及晶形 用提纯后的麦芽糖作结晶实验 在缓慢搅拌下逐步降温结晶 可以得到粘 度低的麦芽糖晶浆 容易过滤除去母液 得到的结晶麦芽糖用高压液相色谱分 析 麦芽糖纯度超过 98 糊精峰明显消失 参见图 3 麦芽糖晶形明显增大而 有规则 参见图 4 Peak Name Reservation Time Height Area Content Glucose 4 507 17024 824 221619 844 0 9701 Maltose 5 332 849908 125 14596027 000 98 0195 G3 6 532 2065 437 63811 984 0 4233 G4 7 965 5334 409 194040 547 0 5871 图图 3 3 高纯度结晶麦芽糖色谱分析结果高纯度结晶麦芽糖色谱分析结果 图图 4 4 结结 晶晶 麦麦 芽芽 糖糖 晶晶 形形 3 3 小小 结结 全酶法水解淀粉精制超高麦芽糖浆 降低底物浓度 确定好加酶量 液化 DE 值越低越好 前提是无碘试反应 利用离子交换树脂色谱分离法 在适宜的 分离条件下可以对超高麦芽糖浆进行有效的分离 去除大分子物质 显著提高 麦芽糖的纯度 用提纯后的麦芽糖做结晶实验 结晶和晶浆过滤都比较顺利 采取缓慢降温结晶方式 得到结晶麦芽糖晶浆 经过滤后再用 70 的乙醇溶液 洗涤 可以有效地降低葡萄糖的含量 成品麦芽糖的纯度高于 98 且晶形明 显 参考文献 参考文献 1 张力田 结晶麦芽