果葡糖浆的特性发展及生产现状
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收稿日期: 1998211211; 修回日期: 1999204212; 责任编辑: 张 军 3 工作单位: 石家庄市华荣制药厂 33 工作单位: 河北制药集团
© 1994-2006 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. http://www.cnki.net
我国第 1 代果葡糖浆的研究工作始于 20 世纪 60 年代。 70 年代出现过一次果葡糖浆热, 全 国有 20 多处建厂, 但由于条件不具备而纷纷下马, 只有 1976 年蚌埠果糖厂年产 1 000 t 生产线 效果较好, 1981 年其引进美国道尔公司年产万 t 生产线, 1984 年试车但由于各种原因产量没有 达到设计能力。 但我国果葡糖浆生产及应用不能快速发展的主要原因是所需原料淀粉的价格偏 高, 导致果葡糖浆的价格比蔗糖高, 从而饮料及食品厂不愿用果葡糖浆为糖源。1985 年我国果葡 糖浆为 1. 55 万 t, 1986 年由于粮食涨幅较大, 淀粉的价格上升, 又使果葡糖浆成本增加, 价格上 升, 但蔗糖价格未变, 抑制了果葡糖浆的生产, 总产量不超过 5 000 t。 1987 年由于世界市场蔗糖 价格上涨, 国内甘蔗种植面积减少且减产, 导致蔗糖产量下降, 同时国家又在政策上扶持果葡糖 浆, 而建立了一些年产万 t 的果葡糖浆厂, 同时对果葡糖浆生产技术又有了进一步的完善, 如 1986 年国家科委“六五”攻关项目“高纯果葡糖浆研究和应用”通过中试鉴定并且采用先进的模 拟移动床吸附分离技术进行高纯果糖的研制取得成功, 1987 年以玉米为原料直接生产果糖获得 成功, 其工艺如下:
由于 42 糖果糖含量不高, 其医疗和保健价值并不能得到充分发挥, 同时又由于葡萄糖在低 温贮运时易结晶析出, 所以从 20 世纪 60 年代开始人们就着手研制第 2 代、第 3 代果葡糖浆。 1976 年 55 糖首先在美国出现, 到 1980 年左右形成了大型工业化生产, 其生产一般是通过 42 糖 进行组分分离从而提高果糖的含量。分离方法有冷却结晶分离、硼酸盐分离、氧化2葡萄糖酸钙分 离、果糖钙沉淀分离、有机萃取分离、分子筛吸附分离、离子交换树脂吸附分离等。 具体方法主要
现在许多研究者提倡把菊芋 (又称洋姜) 作为一种生产果糖的原料, Yam azak i 等人使用如下 方法制备高果糖浆, 即通过压榨先把菊根糖从菊芋块茎中提取出来, 溶液通过 Dow ex 88 阳离子 交换树脂, 在 pH 值为 2. 5, 100 ℃下通过螺旋形波管进行水解, 15 m in 后完成, 过滤后产品再用 粒状活性炭脱色, 通过 Dow ex 60 离子交换树脂中和至 pH 值为 6. 5～ 7. 0。 再经过蒸发和反渗 透, 浓缩w (果糖) 为 40%～ 70% 的固形物。另据报道, 有人利用反应罐与旋转式膜滤机组成的反 应2膜分离装置提取葡草块茎中的果糖, 可实现果糖的连续化生产, 且易于控制。 3. 1 以淀粉为原料制果葡糖浆的工艺流程
3) 保湿性好。果糖为无定形单糖, 吸湿性大, 具有良好的保水分能力和耐干燥能力, 这一特性 可使面点保持新鲜松软, 从而延长了产品货架期。
4) 渗透压大。果葡糖浆的主要成分是单糖, 其渗透压高于双糖 (如蔗糖) , 用于蜜饯、果脯生产 时可以缩短糖渍时间。 高渗透压还可以抑制微生物生长, 从而具有防腐保鲜作用。
78
河 北 科 技 大 学 学 报 1999 年
果葡糖浆无色无嗅, 常温下流动性好, 使用方便, 在饮料生产和食品加工中可以部分甚至全 部取代蔗糖, 而且, 较其更具有淳厚的风味, 应用于饮料中可以保持果汁饮料的原果香味。果葡糖 浆的优点, 主要来自于其成分组成中的果糖, 并随果糖含量的增加更为明显。果糖服用后, 在人体 小肠内吸收速度慢, 而在肝脏中代谢快, 代谢中对胰岛素依赖小, 故不会引起血糖升高, 这对糖尿 病患者有利。 在医药上, 吡喃果糖可加快乙醇的代谢作用, 可用于治疗乙醇中毒。 静脉注射 500 mL 质量分数为 40% 的果糖溶液可达效果。美国果糖液也有取代葡萄糖大输液的迹象。此外它在 食品工业中还有以下优点:
2 果葡糖浆的研究进展
第 1 代果葡糖浆的研制生产以淀粉为原料, 将淀粉水解得到葡萄糖浆, 葡萄糖经强碱 (如 N aO H , KO H ) 在 pH 值为 10 条件下处理可部分转化成果糖, 而得到w (果糖) 为 15%～ 20% 的果 葡糖浆。1957 年美国玉米产品公司的M a rshau 和 Koo r 开始研究用异构酶使葡萄糖异构成果糖 并取得进展; 1964 年我国发现链霉菌异构酶的存在; 1965 年日本微生物工业研究所高崎义幸发 现了适用于工业化生产的异构酶; 后来美国克林顿玉米公司引进该技术, 并于 1967 年开始以玉 米为原料生产果葡糖浆, 1969 年研究出 w (果糖) 为 42% 的果葡糖浆, 即第 1 代果葡糖浆。 1972 年固定化异构酶的出现使生产成本大大下降。又由于 1976 年世界蔗糖价格的上涨, 使 42 糖迅速 发展并趋于成熟, 目前先进国家的果葡糖浆生产已采用三酶法 (全酶法) 生产工艺。
第 20 卷 第 2 期 总第 49 期 1999 年
河 北 科 技 大 学 学 报 JOU RNAL O F H EB E I U N IV ER S IT Y O F
SC IEN CE AND T ECH来自百度文库OLO GY
V o l. 20 N o. 2 Sum 49 1999
果葡糖浆的特性、发展及生产现状
Abstract T he varieties, basic characteristics of fructo se co rn syrup sn, and the developm en t p rocess
of fructo se co rn syrup sn in p roduction techno logy and the p resen t p roduction cond ition in ou r coun try a re repo rted.
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第 2 期 牟德华等 果葡糖浆的特性、发展及生产现状
79
有利用阳离子络合改变平衡的硼酸盐法、锗酸盐法; 利用微生物发酵及酶作用的转化法 (根据所 选择的菌种及转化酶不同, 可分别转化成葡萄糖酸、乙醇和柠檬酸、葡聚糖) ; 利用物理化学分离 法的果糖2钙复盐结晶法、分子筛或离子交换树脂吸附分离法、有机萃取分离法、结晶法制取二代 果葡糖浆也是一种物理方法。
1) 甜度高。 果糖的甜度为蔗糖的 1. 5 倍, 并且具有两种分子构型: Α型和 Β 型, Α型果糖的甜 度是 Β 型果糖的 3 倍, 低温时部分 Β 型果糖转化为 Α型果糖, 而使甜度增加。根据这一特性, 果葡 糖浆最适合于清凉饮料和冷饮食品的生产。
2) 风味好。果葡糖浆的主要成分和性质接近于天然果汁和蜜蜂, 具有蜂蜜和水果清香。味感 方面, 味觉甜度比蔗糖浓, 且有清凉感, 用于果汁饮料生产时, 可以突出原果香味。此外, 果葡糖浆 和蔗糖混合使用可使甜味丰满, 风味更好。
玉米破碎 —→ 玉米粉调浆 —→ 液化 —→ 过滤 —→ 糖化 —→ 脱色 —→ 离子交换 —→ 蒸发 —→
异构化 —→ 离子交换 —→ 蒸发 —→ 成品 。
到 1988 年果葡糖浆产量为 1 万 t, 近几年, 国内市场 42 糖价格较低, 而 55 糖和 90 糖价格较 高, 果葡糖浆在食品行业应用较少, 而在发达国家果葡糖浆已占食品用糖的很大比例, 我们应逐 步完善其生产工艺降低成本。
M ou D ehua L i Yan Yang Shu sen L i Y ingchao J ia N ing H u H u ili
D ep a rtm en t of B io log ica l Science and Eng ineering,
H ebei U n iversity of Science and T echno logy, Sh ijiazhuang, 050018
5) 热量低。 果糖的甜度高, 发热量低, 食用后增加脂肪少, 适于怕热及肥胖的人饮用。 6) 营养丰富。单糖可直接进入血液为人体吸收, 因而较快参与新陈代谢。在生产以加快恢复 肌体功能、消除疲劳为特点的食品中已成为难以取代的糖源。 虽然有以上诸多优点, 但 42 糖在低温贮运时会出现结晶, 不利于使用。建议贮运温度: 42 糖 在 21～ 32 ℃ (普通型) , 41～ 46 ℃ (高浓度) ; 55 糖为 24～ 30 ℃ (普通型) , 18～ 30 ℃ (高浓度)。另 外, 国内生产的果葡糖浆价格较高, 此外还有一些其他方面的原因, 也抑制了果葡糖浆的生产和 应用, 但相信随着人们健康观念的进步和生产水平的提高, 果葡糖浆会日益为人们所接受。
Key words fructo se co rn syrup sn; characteristics; p roduction techno logy
1 果葡糖浆的物理特性和甜味特性
果葡糖浆 (F ructo se co rn sy rup s) 也称高果糖浆或异构糖浆, 它是以酶法糖化淀粉所得的糖 化液经葡萄糖异构酶的异构作用, 将其中的一部分葡萄糖异构成果糖。
果葡糖浆按其生产发展和产品组分质量分数 (w ) 的不同划分为 3 代, 第 1 代果葡糖浆称为 葡果糖浆, 简称 42 糖, 其糖分组成中 w (果糖) 为 42% (以干基计) , w (葡萄糖) 为 50% , w (低聚 糖) 为 5% , 其质量分数为 71% , 甜度约等于蔗糖; 第 2 代果葡糖浆称为果葡糖浆, 简称 55 糖, 其 糖分组成为 w (果糖) 为 55% , w (葡萄糖) 为 40% , w (低聚糖) 为 5% , 其质量分数为 77% , 甜度约 为蔗糖的 1. 1 倍; 第 3 代果葡糖浆称为高果糖浆, 简称 90 糖, 其糖分组成为 w (果糖) 为 90% , w (葡萄糖) 为 7% , w (低聚糖) 为 3% , 其质量分数为 80% , 甜度为蔗糖的 1. 4 倍。
3 果葡糖浆的生产
果葡糖浆以葡萄糖浆为直接原料, 葡萄糖浆由淀粉水解得到。淀粉在较高温度下, 由 Α2淀粉 酶使其液化水解, 调至合适的 pH 值和温度, 控制 D E 值在 10～ 20 时, 在 Β2淀粉酶作用下生成葡 萄糖浆。 淀粉质原料如: 玉米、大米、甘薯和马铃薯均可做用于高果糖浆的生产, 葡萄糖在暗色产 色链霉菌、白色链霉菌、乳酸杆菌等微生物产生的一种葡萄糖异构酶作用下可转化为果糖 (左 旋)。 据报道, 美国采用基因重组方法将葡萄糖异构酶的基因转入糖化酶中, 可以大大地方便生 产, 从而促进果葡糖浆工业的发展。
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牟德华 李 艳 杨树森 李英朝3 贾 宁3 胡会丽33
河北科技大学生物科学与工程系 石家庄 050018 摘 要 介绍了果葡糖浆的种类、基本特性、果葡糖浆的生产技术发展过程以及目前我 国果葡糖浆的生产现状。
关键词 果葡糖浆; 特性; 生产技术 《中国图书资料分类法》分类号 T S 245. 4
Cha racterist ics and D evelopm en t of F ructo se Co rn Syrup sn and It s P resen t P roduct ion Cond it ion
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我国第 1 代果葡糖浆的研究工作始于 20 世纪 60 年代。 70 年代出现过一次果葡糖浆热, 全 国有 20 多处建厂, 但由于条件不具备而纷纷下马, 只有 1976 年蚌埠果糖厂年产 1 000 t 生产线 效果较好, 1981 年其引进美国道尔公司年产万 t 生产线, 1984 年试车但由于各种原因产量没有 达到设计能力。 但我国果葡糖浆生产及应用不能快速发展的主要原因是所需原料淀粉的价格偏 高, 导致果葡糖浆的价格比蔗糖高, 从而饮料及食品厂不愿用果葡糖浆为糖源。1985 年我国果葡 糖浆为 1. 55 万 t, 1986 年由于粮食涨幅较大, 淀粉的价格上升, 又使果葡糖浆成本增加, 价格上 升, 但蔗糖价格未变, 抑制了果葡糖浆的生产, 总产量不超过 5 000 t。 1987 年由于世界市场蔗糖 价格上涨, 国内甘蔗种植面积减少且减产, 导致蔗糖产量下降, 同时国家又在政策上扶持果葡糖 浆, 而建立了一些年产万 t 的果葡糖浆厂, 同时对果葡糖浆生产技术又有了进一步的完善, 如 1986 年国家科委“六五”攻关项目“高纯果葡糖浆研究和应用”通过中试鉴定并且采用先进的模 拟移动床吸附分离技术进行高纯果糖的研制取得成功, 1987 年以玉米为原料直接生产果糖获得 成功, 其工艺如下:
由于 42 糖果糖含量不高, 其医疗和保健价值并不能得到充分发挥, 同时又由于葡萄糖在低 温贮运时易结晶析出, 所以从 20 世纪 60 年代开始人们就着手研制第 2 代、第 3 代果葡糖浆。 1976 年 55 糖首先在美国出现, 到 1980 年左右形成了大型工业化生产, 其生产一般是通过 42 糖 进行组分分离从而提高果糖的含量。分离方法有冷却结晶分离、硼酸盐分离、氧化2葡萄糖酸钙分 离、果糖钙沉淀分离、有机萃取分离、分子筛吸附分离、离子交换树脂吸附分离等。 具体方法主要
现在许多研究者提倡把菊芋 (又称洋姜) 作为一种生产果糖的原料, Yam azak i 等人使用如下 方法制备高果糖浆, 即通过压榨先把菊根糖从菊芋块茎中提取出来, 溶液通过 Dow ex 88 阳离子 交换树脂, 在 pH 值为 2. 5, 100 ℃下通过螺旋形波管进行水解, 15 m in 后完成, 过滤后产品再用 粒状活性炭脱色, 通过 Dow ex 60 离子交换树脂中和至 pH 值为 6. 5～ 7. 0。 再经过蒸发和反渗 透, 浓缩w (果糖) 为 40%～ 70% 的固形物。另据报道, 有人利用反应罐与旋转式膜滤机组成的反 应2膜分离装置提取葡草块茎中的果糖, 可实现果糖的连续化生产, 且易于控制。 3. 1 以淀粉为原料制果葡糖浆的工艺流程
3) 保湿性好。果糖为无定形单糖, 吸湿性大, 具有良好的保水分能力和耐干燥能力, 这一特性 可使面点保持新鲜松软, 从而延长了产品货架期。
4) 渗透压大。果葡糖浆的主要成分是单糖, 其渗透压高于双糖 (如蔗糖) , 用于蜜饯、果脯生产 时可以缩短糖渍时间。 高渗透压还可以抑制微生物生长, 从而具有防腐保鲜作用。
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河 北 科 技 大 学 学 报 1999 年
果葡糖浆无色无嗅, 常温下流动性好, 使用方便, 在饮料生产和食品加工中可以部分甚至全 部取代蔗糖, 而且, 较其更具有淳厚的风味, 应用于饮料中可以保持果汁饮料的原果香味。果葡糖 浆的优点, 主要来自于其成分组成中的果糖, 并随果糖含量的增加更为明显。果糖服用后, 在人体 小肠内吸收速度慢, 而在肝脏中代谢快, 代谢中对胰岛素依赖小, 故不会引起血糖升高, 这对糖尿 病患者有利。 在医药上, 吡喃果糖可加快乙醇的代谢作用, 可用于治疗乙醇中毒。 静脉注射 500 mL 质量分数为 40% 的果糖溶液可达效果。美国果糖液也有取代葡萄糖大输液的迹象。此外它在 食品工业中还有以下优点:
2 果葡糖浆的研究进展
第 1 代果葡糖浆的研制生产以淀粉为原料, 将淀粉水解得到葡萄糖浆, 葡萄糖经强碱 (如 N aO H , KO H ) 在 pH 值为 10 条件下处理可部分转化成果糖, 而得到w (果糖) 为 15%～ 20% 的果 葡糖浆。1957 年美国玉米产品公司的M a rshau 和 Koo r 开始研究用异构酶使葡萄糖异构成果糖 并取得进展; 1964 年我国发现链霉菌异构酶的存在; 1965 年日本微生物工业研究所高崎义幸发 现了适用于工业化生产的异构酶; 后来美国克林顿玉米公司引进该技术, 并于 1967 年开始以玉 米为原料生产果葡糖浆, 1969 年研究出 w (果糖) 为 42% 的果葡糖浆, 即第 1 代果葡糖浆。 1972 年固定化异构酶的出现使生产成本大大下降。又由于 1976 年世界蔗糖价格的上涨, 使 42 糖迅速 发展并趋于成熟, 目前先进国家的果葡糖浆生产已采用三酶法 (全酶法) 生产工艺。
第 20 卷 第 2 期 总第 49 期 1999 年
河 北 科 技 大 学 学 报 JOU RNAL O F H EB E I U N IV ER S IT Y O F
SC IEN CE AND T ECH来自百度文库OLO GY
V o l. 20 N o. 2 Sum 49 1999
果葡糖浆的特性、发展及生产现状
Abstract T he varieties, basic characteristics of fructo se co rn syrup sn, and the developm en t p rocess
of fructo se co rn syrup sn in p roduction techno logy and the p resen t p roduction cond ition in ou r coun try a re repo rted.
© 1994-2006 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. http://www.cnki.net
第 2 期 牟德华等 果葡糖浆的特性、发展及生产现状
79
有利用阳离子络合改变平衡的硼酸盐法、锗酸盐法; 利用微生物发酵及酶作用的转化法 (根据所 选择的菌种及转化酶不同, 可分别转化成葡萄糖酸、乙醇和柠檬酸、葡聚糖) ; 利用物理化学分离 法的果糖2钙复盐结晶法、分子筛或离子交换树脂吸附分离法、有机萃取分离法、结晶法制取二代 果葡糖浆也是一种物理方法。
1) 甜度高。 果糖的甜度为蔗糖的 1. 5 倍, 并且具有两种分子构型: Α型和 Β 型, Α型果糖的甜 度是 Β 型果糖的 3 倍, 低温时部分 Β 型果糖转化为 Α型果糖, 而使甜度增加。根据这一特性, 果葡 糖浆最适合于清凉饮料和冷饮食品的生产。
2) 风味好。果葡糖浆的主要成分和性质接近于天然果汁和蜜蜂, 具有蜂蜜和水果清香。味感 方面, 味觉甜度比蔗糖浓, 且有清凉感, 用于果汁饮料生产时, 可以突出原果香味。此外, 果葡糖浆 和蔗糖混合使用可使甜味丰满, 风味更好。
玉米破碎 —→ 玉米粉调浆 —→ 液化 —→ 过滤 —→ 糖化 —→ 脱色 —→ 离子交换 —→ 蒸发 —→
异构化 —→ 离子交换 —→ 蒸发 —→ 成品 。
到 1988 年果葡糖浆产量为 1 万 t, 近几年, 国内市场 42 糖价格较低, 而 55 糖和 90 糖价格较 高, 果葡糖浆在食品行业应用较少, 而在发达国家果葡糖浆已占食品用糖的很大比例, 我们应逐 步完善其生产工艺降低成本。
M ou D ehua L i Yan Yang Shu sen L i Y ingchao J ia N ing H u H u ili
D ep a rtm en t of B io log ica l Science and Eng ineering,
H ebei U n iversity of Science and T echno logy, Sh ijiazhuang, 050018
5) 热量低。 果糖的甜度高, 发热量低, 食用后增加脂肪少, 适于怕热及肥胖的人饮用。 6) 营养丰富。单糖可直接进入血液为人体吸收, 因而较快参与新陈代谢。在生产以加快恢复 肌体功能、消除疲劳为特点的食品中已成为难以取代的糖源。 虽然有以上诸多优点, 但 42 糖在低温贮运时会出现结晶, 不利于使用。建议贮运温度: 42 糖 在 21～ 32 ℃ (普通型) , 41～ 46 ℃ (高浓度) ; 55 糖为 24～ 30 ℃ (普通型) , 18～ 30 ℃ (高浓度)。另 外, 国内生产的果葡糖浆价格较高, 此外还有一些其他方面的原因, 也抑制了果葡糖浆的生产和 应用, 但相信随着人们健康观念的进步和生产水平的提高, 果葡糖浆会日益为人们所接受。
Key words fructo se co rn syrup sn; characteristics; p roduction techno logy
1 果葡糖浆的物理特性和甜味特性
果葡糖浆 (F ructo se co rn sy rup s) 也称高果糖浆或异构糖浆, 它是以酶法糖化淀粉所得的糖 化液经葡萄糖异构酶的异构作用, 将其中的一部分葡萄糖异构成果糖。
果葡糖浆按其生产发展和产品组分质量分数 (w ) 的不同划分为 3 代, 第 1 代果葡糖浆称为 葡果糖浆, 简称 42 糖, 其糖分组成中 w (果糖) 为 42% (以干基计) , w (葡萄糖) 为 50% , w (低聚 糖) 为 5% , 其质量分数为 71% , 甜度约等于蔗糖; 第 2 代果葡糖浆称为果葡糖浆, 简称 55 糖, 其 糖分组成为 w (果糖) 为 55% , w (葡萄糖) 为 40% , w (低聚糖) 为 5% , 其质量分数为 77% , 甜度约 为蔗糖的 1. 1 倍; 第 3 代果葡糖浆称为高果糖浆, 简称 90 糖, 其糖分组成为 w (果糖) 为 90% , w (葡萄糖) 为 7% , w (低聚糖) 为 3% , 其质量分数为 80% , 甜度为蔗糖的 1. 4 倍。
3 果葡糖浆的生产
果葡糖浆以葡萄糖浆为直接原料, 葡萄糖浆由淀粉水解得到。淀粉在较高温度下, 由 Α2淀粉 酶使其液化水解, 调至合适的 pH 值和温度, 控制 D E 值在 10～ 20 时, 在 Β2淀粉酶作用下生成葡 萄糖浆。 淀粉质原料如: 玉米、大米、甘薯和马铃薯均可做用于高果糖浆的生产, 葡萄糖在暗色产 色链霉菌、白色链霉菌、乳酸杆菌等微生物产生的一种葡萄糖异构酶作用下可转化为果糖 (左 旋)。 据报道, 美国采用基因重组方法将葡萄糖异构酶的基因转入糖化酶中, 可以大大地方便生 产, 从而促进果葡糖浆工业的发展。
© 1994-2006 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. http://www.cnki.net
牟德华 李 艳 杨树森 李英朝3 贾 宁3 胡会丽33
河北科技大学生物科学与工程系 石家庄 050018 摘 要 介绍了果葡糖浆的种类、基本特性、果葡糖浆的生产技术发展过程以及目前我 国果葡糖浆的生产现状。
关键词 果葡糖浆; 特性; 生产技术 《中国图书资料分类法》分类号 T S 245. 4
Cha racterist ics and D evelopm en t of F ructo se Co rn Syrup sn and It s P resen t P roduct ion Cond it ion