专利名称：：高纯度低聚异麦芽糖及酒精联产制备方法：低聚异麦芽糖是以玉米淀粉为原料，经微生物酶的作用而制成的一种由210葡萄糖分子构成的功能性多聚糖。低聚异麦芽糖可以促进肠道内双歧杆菌的发育，抑制有害菌的生长，又可刺激肠道蠕动，缩短粪便在肠道内的停留时间，大大减少了其中的有害成份被肠道吸收的机会，并防止便秘发生，改善大肠对钙、镁等矿物元素的吸收，减少了其有毒代谢物的产生。同时，低聚异麦芽糖还具有一系列良好的理化性能，如甜味温和、耐酸热、低粘度、保湿性好、防止淀粉老化、低水分活度等，从而使其能广泛应用于保健品、饮料和食品中，成为食品行业、焙烤行业重要的功能性配料，倍受世人瞩目，产销量居于各种功能性低聚糖之首。现行国家标准低聚异麦芽50型产品中，异麦芽糖+潘糖+异麦芽三糖总含量^35%，含量较低，同时还含有25%左右的葡萄糖等非功能性组分，这些非功能性组分如果不进行降解处理，不但影响产品的功效，而且糖尿病人不能食用。而目前90型产品中，异麦芽糖+潘糖+异麦芽三糖总含量仅>45%,主要功效成分异麦芽糖、潘糖、异麦芽三糖含量仍不高。在低聚异麦芽糖产品中，双歧杆菌增殖因子的功效成分主要为异麦芽糖、潘糖、异麦芽三糖，四糖以上功效极小。这是因为，人体胃、肠道分泌的酶可以完全水解直链型低聚糖，也可缓慢水解长的支链性低聚糖和长的直、支链混合型低聚糖，而对于短的支链(1-2个糖苷键)同时连接低聚异麦芽糖(异麦芽糖、异麦芽三糖)，和短的直、支链(2个糖苷键)混合连接的低聚异麦芽糖(潘糖)，却不能水解，从而使这些功效成分不被胃和小肠消化，而直接进入大肠当中，成为双歧杆菌增殖利用的因子。因而异麦芽糖+潘糖+异麦芽三糖总含量高低，也成为评价低聚异麦芽糖功效的主要依据。目前，包括日本在内的所有低聚异麦芽糖的生产厂家均采用酶法以淀粉为原料直接转化。由于生产低聚异麦芽糖的关键酶制剂_α-葡萄糖苷酶价格昂贵，在我国主要靠进口，生产成本居高不下，致使低聚异麦芽糖的售价偏高，给产品的推广和应用带来很大的障碍。同时从50型产品到90型产品，除葡萄糖主要以发酵的方式降解，但是由于其所占比例不高，导致发酵产物——酒精的产量低，难以回收利用，产品生产的综合成本较高，而且带来较大的污染，而酒精是医药、食品合成及军工民用的各个领域不可缺少的重要原材料，在国民经济中占有十分重要的地位，充分利用生物质资源制备酒精有着非常重要的意义。同时，传统生产工艺中酶解产物复杂，富含大量的麦芽三糖、麦芽四糖等分子量与分子结构与功能性组分异麦芽糖、潘糖、异麦芽三糖近似的副产物，传统工艺方法难以实现分离，因此终产品中功能性产品含量只能达到45%，功效不显著。
本发明所要解决的技术问题是现有技术生产低聚异麦芽糖，异麦芽糖+潘糖+异麦芽三糖含量仅为35%45%，主要功效成分含量偏低；转化工序使用酶制剂α-葡萄糖苷酶，该酶价格昂贵，生产成本偏高；非功能性组分葡萄糖含量低，发酵处理葡萄糖所得酒精难以回收。为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是以传统方法将玉米淀粉液化后，用复合糖化酶糖化制成含量95%以上葡萄糖液；再经价格低廉的糖化酶转化；然后用活性干酵母发酵非功能性组分，制得超高纯度低聚异麦芽糖，其中异麦芽糖+潘糖+异麦芽三糖含量>70%，总低聚异麦糖含量>90%；同时回收高产量的发酵副产品，制得18%酒精产品(回收率>90%)，实现两种产品的联合制备，综合生产成本降低10%。本发明所述高纯度低聚异麦芽糖及酒精联产制备方法的具体生产工艺步骤如下(1)以玉米淀粉为原料进行调浆，浓度16-20°Be’，PH5.86.0，然后按干基淀粉重量计，加入耐高温α-淀粉酶0.40.5L/吨进行连续液化，温度95125°C，时间90120min，液化DE值1416%。(2)对步骤(1)液化液进行糖化按干基淀粉重量计，加入复合糖化酶(GenencorOPTIMAXVHP4060或NovozymesDextrozymeDX/1.5X等)0·50.8L/吨，PH4.75.0，5860°C，间隙搅拌，保温2030h。(3)对步骤(2)糖化液进行过滤，除去蛋白等杂质，过滤后糖液进入真空蒸发器浓缩，终浓度控制6466%。(NovozymesSonghongGA475)(4)对步骤(3)浓缩后糖液进行转化调节糖液pH4.24.5，按干基重量计，力口入糖化酶(NovozymesSonghongGA475或GenencorGA-LNew等)5IOL/吨，温度56600C，反应时间2428h，反应至异麦芽糖+潘糖+异麦芽三糖含量达25-30%。(5)对步骤(4)转化后的糖液进行发酵调节糖液浓度至25%35%，pH5.56.0，按干基重量计，加入活性干酵母(如安琪、乐斯福、马利等)6IOkg/吨，温度3035°C，发酵时间6072h。(6)用步骤(5)发酵液制备酒精酒精发酵糖液进行过滤处理后，进入真空闪蒸器进行蒸馏，酒精成品浓度1719%。(7)对步骤(6)酒精蒸馏后的余留糖液进行脱色、离交、浓缩处理，形成液体成品，液体产品低聚异麦芽糖浓度彡75%,pH4.O6.O。(8)对步骤(7)形成的液体成品进行真空干燥制得固体成品，成品水分<5%。上述步骤(2)所得糖化液组分控制为葡萄糖>95%。上述步骤(4)所得转化液组分控制为葡萄糖6770%，异麦芽糖1620%，潘糖24%，异麦芽三糖46%；总低聚异麦糖含量为25-30%。上述步骤(5)所得发酵糖液组分控制为葡萄糖值<2%，异麦芽糖+潘糖+异麦芽三糖总含量>70%；总低聚异麦糖含量>90%。上述步骤(6)所得酒精浓度1719%。上述步骤(7)所得液体产品浓度彡75%,pH4.06.0。上述步骤⑶所得固体产品水分彡5%。本发明具有三个技术特征，(1)糖化时葡萄糖含量达到95%以上；(2)转化时使用糖化酶(NovozymesSonghongGA475或GenencorGA-LNew等)转化；(3)酵母发酵回收酒精。首先，本发明在糖化时将葡萄糖含量提高到95%以上，使得高浓度葡萄糖成为下一步转化反应的底物；其次，转化工艺中使用糖化酶(NovozymesSonghongGA475或Genencor5GA_LNew等)，相比传统工艺成本降低16%左右，在此过程中，控制糖液组分为葡萄糖6770%，异麦芽糖1620%，潘糖24%，异麦芽三糖46%，有效的功能性成分含量为25-30%;再次，以上述糖液为原料，以活性干酵母进行发酵，发酵时间约72h，温度30-350C，最终达到葡萄糖值<2%，异麦芽糖+潘糖+异麦芽三糖总含量>70%，总低聚异麦糖含量>90%。传统低聚糖转苷酶转化产物复杂，除异麦芽糖、潘糖、异麦芽三糖外的4-10的寡糖类物质较多，比如麦芽四糖、麦芽五糖等，由于这几种组分的分子量相近，酶制剂很难直接将其降解为麦芽糖、麦芽三糖等底物，因此有效的功能性成分异麦芽糖、潘糖、异麦芽三糖总量只能达到45%左右；本发明中选用的糖化酶对葡萄糖的分解、转化作用单一，转化后的产物以葡萄糖、异麦芽糖、潘糖、异麦芽三糖为主；转化后的糖液经活性干酵母发酵，可以将葡萄糖全部转化为酒精，并分离提纯，得到的产品中异麦芽糖、潘糖、异麦芽三糖总量达到70%以上，提高了产品品质。本发明正是采用了生产超高纯度低聚异麦芽糖与生产酒精有机结合的新工艺，将主要功效成分异麦芽糖、潘糖、异麦芽三糖含量提高到70%以上，从而极大地提高了低聚异麦芽糖产品的品质和价值。本发明每制得1吨低聚异麦芽糖可同时制得18%酒精7吨左右，同时以糖化酶代替传统转苷酶，成本降低46%左右；总体成本降低约10%。成本对比分析如下<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>实施例1(1)调浆与液化取玉米淀粉100kg，用水调成浓度为17.5°Be，，调pH值为6.0，加入耐高温α-淀粉酶45ml，进行连续液化，时间lOOmin，液化DE值为14%。(2)糖化液化液冷却至59°C，调整pH4.9，加入复合糖化酶(Genencor0PTIMAXVHP4060)80ml，维持温度5860°C，间隙搅拌，保温20小时后测定组分，葡萄糖96%。灭酶处理。(3)过滤，浓缩糖化液升温至80°C，加入Ikg活性碳，恒温搅拌0.3h，板框过滤，过滤后糖液进入板式蒸发器浓缩至65%。(4)转化调节浓缩糖化液pH4.2，加入糖化酶(NovozymesSonghongGA475)1L，温度58°C，转化时间26h，利用高效液相色谱对组分进行检测，糖浆组分葡萄糖67.26%，麦芽糖4.10%，异麦芽糖19.55%，麦芽三糖1.53%，潘糖2.19%，异麦芽三糖4.52%。(5)发酵转化后糖液浓度稀释至30%，调节pH至5.8，加入安琪活性干酵母0.8kg，温度3032°C，发酵70h，高效液相检测葡萄值<2，停止发酵。(6)过滤、酒精回收发酵后糖液进入袋式过滤机过滤，滤液直接进入酒精蒸馏塔中，进行酒精蒸馏，共收集浓度18%的成品酒精150.6kg，回收率为90.4%。(7)剩余糖液脱色、离交、浓缩蒸馏后剩余糖液升温至80°C，加入0.5kg活性碳，恒温搅拌3min，板框过滤，滤液进入离子交换树脂柱，温度35-45°C，进行脱盐处理，离交后糖液进入板式蒸发器进行加热浓缩至彡75%,pH4.0-6.0，成品38.5kg。(8)成品检测利用高效液相色谱对组分进行检测，糖浆组分为葡萄糖1.72%，麦芽糖5.09%,异麦芽糖46.78%，麦芽三糖1.62%，潘糖11.36%，异麦芽三糖19.97%，异麦芽四糖13.46%。实施例2.(1)调浆与液化取玉米淀粉150kg，用水调成浓度为17.5°Be’，调pH值为6.0，加入耐高温α-淀粉酶70ml，进行连续液化，时间95min，液化DE值为13%。(2)糖化液化液冷却至58°C，调整ρΗ4·8，加入复合糖化酶Genencor0PTIMAXVHP4060120ml，维持温度5860°C，间隙搅拌，保温20小时后测定灭酶处理。(3)过滤，浓缩糖化液升温至80°C，加入1.5kg活性碳，恒温搅拌0.3h，板框过滤，过滤后糖液进入板式蒸发器浓缩至65%。(4)转化调节浓缩糖化液pH4.2，加入糖化酶(Genencor5GA-LNew)1.5L，温度58°C，转化时间26h，利用高效液相色谱对组分进行检测，糖浆组分葡萄糖66.72%，麦芽糖4.58%,异麦芽糖18.67%，麦芽三糖1.78%，潘糖3.56%，异麦芽三糖4.69%。(5)发酵转化后糖液浓度稀释至30%，调节pH至5.8，加入乐斯福活性干酵母1.2kg，温度3032°C，发酵70h，高效液相检测葡萄值<2%，停止发酵。(6)过滤、酒精回收发酵后糖液进入袋式过滤机过滤，滤液直接进入酒精蒸馏塔中，进行酒精蒸馏，共收集浓度18%的成品酒精230kg，回收率为92.6%。(7)剩余糖液脱色、离交、浓缩蒸馏后剩余糖液升温至80°C，加入0.75kg活性碳，恒温搅拌3min，板框过滤，滤液进入离子交换树脂柱，温度35-45°C，进行脱盐处理，离交后糖液进入板式蒸发器进行加热浓缩至彡75%,pH4.0-6.0，成品57.5kg。(8)成品检测利用高效液相色谱对组分进行检测，糖浆组分为葡萄糖1.85%，麦芽糖6.22%,异麦芽糖45.89%，麦芽三糖1.54%，潘糖11.53%，异麦芽三糖19.25%，异麦芽四糖13.72%。实施例3(1)调浆与液化取玉米淀粉150kg，用水调成浓度为17.5°Be’，调pH值为5.9，加入耐高温α-淀粉酶70ml，进行连续液化，时间93min，液化DE值为12%。(2)糖化液化液冷却至58°C，调整pH4.8，加入日本天野株式会社产转苷酶120ml，维持温度5860°C，间隙搅拌，保温20小时后测定灭酶处理。(3)过滤，浓缩糖化液升温至80°C，加入1.5kg活性碳，恒温搅拌0.3h，板框过滤，过滤后糖液进入板式蒸发器浓缩至65%。(4)转化调节浓缩糖化液pH4.2，加入糖化酶(Genencor5GA-LNew)1.5L，温度58°C，转化时间28h，利用高效液相色谱对组分进行检测，糖浆组分葡萄糖65.26%，麦芽糖3.85%,异麦芽糖19.47%，麦芽三糖1.37%，潘糖2.46%，异麦芽三糖4.23%，异麦芽四糖3.36%。(5)发酵转化后糖液浓度稀释至30%，调节pH至5.7，加入安琪活性干酵母1.2kg，温度3032°C，发酵70h，高效液相检测葡萄值<2%，停止发酵。(6)过滤、酒精回收发酵后糖液进入袋式过滤机过滤，滤液直接进入酒精蒸馏塔中，进行酒精蒸馏，共收集浓度18%的成品酒精228kg，回收率为91.8%(7)剩余糖液脱色、离交、浓缩蒸馏后剩余糖液升温至80°C，加入0.75kg活性碳，恒温搅拌3min，板框过滤，滤液进入离子交换树脂柱，温度35-45°C，进行脱盐处理，离交后糖液进入板式蒸发器进行加热浓缩至彡75%,pH4.0-6.0，成品57.5kg。(8)成品检测利用高效液相色谱对组分进行检测，糖浆组分为葡萄糖1.05%，麦芽糖4.22%,异麦芽糖53.26%，麦芽三糖1.54%，潘糖7.70%，异麦芽三糖17.36%，异麦芽四糖14.87%。权利要求一种高纯度低聚异麦芽糖及酒精联产制备方法，其特征在于以传统方法将玉米淀粉液化后，用复合糖化酶糖化制成含量95％以上葡萄糖液；再经价格低廉的糖化酶转化；然后用活性干酵母发酵非功能性组分，制得超高纯度低聚异麦芽糖，其中异麦芽糖+潘糖+异麦芽三糖含量≥70％，总低聚异麦糖含量≥90％；同时回收高产量的发酵副产品，制得18％酒精产品。2.如权利要求1所述高纯度低聚异麦芽糖及酒精联产制备方法，其特征在于具体生产工艺如下(1)以玉米淀粉为原料进行调浆，浓度16-20°Be，，PH5.86.0，然后按干基淀粉重量计，加入耐高温a-淀粉酶0.40.5L/吨进行连续液化，温度95125°C，时间90120min，液化DE值1416%；(2)对步骤(1)液化液进行糖化按干基淀粉重量计，复合糖化酶GenencorOPTIMAXVHP4060或NovozymesDextrozymeDX/1.5X0.50.8L/吨，PH4.75.0，5860°C间隙搅拌，保温2030h;(3)对步骤(2)糖化液进行过滤，除去蛋白等杂质，过滤后糖液进入真空蒸发器浓缩，终浓度控制6466%；(4)对步骤(3)浓缩后糖液进行转化调节糖液pH4.24.5，按干基重量计，加入糖化酶NovozymesSonghongGA475或GenencorGA-LNew510L/吨，温度5660°C,反应时间2428h，反应至异麦芽糖+潘糖+异麦芽三糖含量达25-30%；(5)对步骤(4)转化后的糖液进行发酵调节糖液浓度至25%35%，pH5.56.0，按干基重量计，加入活性干酵母安琪或乐斯福或马利610kg/吨，温度3035°C，发酵时间6072h；(6)用步骤(5)发酵液制备酒精酒精发酵糖液进行过滤处理后，进入真空闪蒸器进行蒸馏；(7)对步骤(6)酒精蒸馏后的余留糖液进行脱色、离交、浓缩处理，形成液体成品；(8)对步骤(7)形成的液体成品进行真空干燥制得固体成品。3.如权利要求1或2所述高纯度低聚异麦芽糖及酒精联产制备方法，其特征在于所述步骤(2)所得糖化液组分控制为葡萄糖>95%。4.如权利要求1或2所述高纯度低聚异麦芽糖及酒精联产制备方法，其特征在于所述步骤(4)所得转化液组分控制为葡萄糖6770%，异麦芽糖1620%，潘糖24%，异麦芽三糖46%；总低聚异麦糖含量为25-30%。5.如权利要求1或2所述高纯度低聚异麦芽糖及酒精联产制备方法，其特征在于所述步骤(5)所得发酵糖液组分控制为葡萄糖值<2%，异麦芽糖+潘糖+异麦芽三糖总含量^70%；总低聚异麦糖含量>90%。6.如权利要求1或2所述高纯度低聚异麦芽糖及酒精联产制备方法，其特征在于所述步骤(6)所得酒精浓度1719%。7.如权利要求1或2所述高纯度低聚异麦芽糖及酒精联产制备方法，其特征在于所述步骤⑵所得液体产品浓度≥75%,pH4.06.0。8.如权利要求1或2所述高纯度低聚异麦芽糖及酒精联产制备方法，其特征在于所述步骤(8)所得固体产品水分≤5%。9.如权利要求1或2所述高纯度低聚异麦芽糖及酒精联产制备方法，其特征在于所述具体生产工艺如下(1)调浆与液化取玉米淀粉100kg，用水调成浓度为17.5°Be’，调pH值为6.0，加入耐高温α-淀粉酶45ml，进行连续液化，时间lOOmin，液化DE值为14%；(2)糖化液化液冷却至59°C，调整pH4.9，加入复合糖化酶(Genencor0PTIMAXVHP4060)80ml,维持温度5860°C，间隙搅拌，保温20小时后测定组分，葡萄糖96%。灭酶处理；(3)过滤，浓缩糖化液升温至80°C，加入Ikg活性碳，恒温搅拌0.3h，板框过滤，过滤后糖液进入板式蒸发器浓缩至65%；(4)转化调节浓缩糖化液PH4.2，加入糖化酶(NovozymesSonghongGA475)1L，温度58°C，转化时间26h，利用高效液相色谱对组分进行检测，糖浆组分葡萄糖67.26%，麦芽糖4.10%,异麦芽糖19.55%，麦芽三糖1.53%，潘糖2.19%，异麦芽三糖4.52%；(5)发酵转化后糖液浓度稀释至30%，调节pH至5.8，加入安琪活性干酵母0.8kg，温度30320C，发酵70h，高效液相检测葡萄值<2，停止发酵；(6)过滤、酒精回收发酵后糖液进入袋式过滤机过滤，滤液直接进入酒精蒸馏塔中，进行酒精蒸馏，共收集浓度18%的成品酒精150.6kg，回收率为90.4%；(7)剩余糖液脱色、离交、浓缩蒸馏后剩余糖液升温至80°C，加入0.5kg活性碳，恒温搅拌3min，板框过滤，滤液进入离子交换树脂柱，温度35-45°C，进行脱盐处理，离交后糖液进入板式蒸发器进行加热浓缩至彡75%,pH4.0-6.0，成品38.5kg；(8)成品检测利用高效液相色谱对糖浆组分进行检测。10.如权利要求1或2所述高纯度低聚异麦芽糖及酒精联产制备方法，其特征在于所述具体生产工艺如下(1)调浆与液化取玉米淀粉150kg，用水调成浓度为17.5°Be’，调PH值为6.0，加入耐高温α-淀粉酶70ml，进行连续液化，时间95min，液化DE值为13%；(2)糖化液化液冷却至58°C，调整pH4.8，加入复合糖化酶Genencor0PTIMAXVHP4060120ml,维持温度5860°C，间隙搅拌，保温20小时后测定灭酶处理。(3)过滤，浓缩糖化液升温至80°C，加入1.5kg活性碳，恒温搅拌0.3h，板框过滤，过滤后糖液进入板式蒸发器浓缩至65%；(4)转化调节浓缩糖化液pH4.2，加入糖化酶(Genencor5GA-LNew)1.5L，温度58°C，转化时间26h，利用高效液相色谱对组分进行检测，糖浆组分葡萄糖66.72%，麦芽糖4.58%，异麦芽糖18.67%，麦芽三糖1.78%，潘糖3.56%，异麦芽三糖4.69%；(5)发酵转化后糖液浓度稀释至30%，调节pH至5.8，加入乐斯福活性干酵母1.2kg，温度3032°C，发酵70h，高效液相检测葡萄值<2%，停止发酵；(6)过滤、酒精回收发酵后糖液进入袋式过滤机过滤，滤液直接进入酒精蒸馏塔中，进行酒精蒸馏，共收集浓度18%的成品酒精230kg，回收率为92.6%；(7)剩余糖液脱色、离交、浓缩蒸馏后剩余糖液升温至80°C，加入0.75kg活性碳，恒温搅拌3min，板框过滤，滤液进入离子交换树脂柱，温度35-45°C，进行脱盐处理，离交后糖液进入板式蒸发器进行加热浓缩至彡75%,pH4.0-6.0，成品57.5kg；(8)成品检测利用高效液相色谱对组分进行检测。全文摘要本发明属于食品工业领域，公开了一种超高纯度低聚异麦芽糖及酒精联产制备方法。以复合糖化酶制成95％以上高纯度葡萄糖，经糖化酶转化，再以活性干酵母发酵，制得超高纯度低聚异麦芽糖(异麦芽糖+潘糖+异麦芽三糖含量≥70％，总低聚异麦芽糖含量≥90％)，同时联产18％酒精(回收率≥90％)。该方法可实现超高纯度低聚异麦芽糖与酒精生产的有机结合，工艺方法新颖，产品品质优良，降低成本，经济实用。文档编号C12P7/06GK101805767SQ20101013671公开日2010年8月18日申请日期2010年3月31日优先权日2010年3月31日发明者冯志臣,刘宗利,李双茹,李庆华,王乃强,袁卫涛申请人:保龄宝生物股份有限公司