万茵 1 付桂明 1 黄绍华 1 曾友明 2 丁泉水 2
(1南昌大学生命食院,教育部食品科学重点实验室,南昌,330047)
(1南昌大学生命食院,教育部食品科学重点实验室,南昌,330047)
(2南昌9170官方金沙入口登录つ喜 330096 )
The Synthesis Study of A New Function Food Additive――Polydextrose
Wanyin1 Fuguiming1 Huangshaohua1 Zengyouming2 Dingquanshui2
(1 The life science and food engineering College of Nanchang University, A emphasis laboratory of Chinese Education Dept., Nanchang, 330047)
(2 Nanchang Tellcan Food Science and Technology Co.,Ltd ,Nanchang 330029)
摘要:本文对聚葡萄糖的合成进行了研究,得出最佳合成工艺条件为130℃~140℃、1.5h,纯化后产品聚糖含量大于90%,残余葡萄糖含量小于2%。
关键词:聚葡萄糖,葡萄糖,合成
Abstract: In this paper the synthesis of polydextrose were researched .The optimum conditions are temperature at 130℃~140℃ for 1.5h. The content of polydextrose in the product purified exceed 90% and the content of remains glucose less 2%.
Keywords: Polydextrose glucose synthesis
聚葡萄糖是一种新型食品添加剂,是由葡萄糖随机缩聚而成的产物,分子量分布广(162~20000道尔顿),糖苷键种类多,分子结构复杂。Figdor等利用14C标记的聚葡萄糖对小鼠进行放射性元素示踪研究表明,聚葡萄糖难以生物降解[1],热量值低。由于聚葡萄糖主要以α-1,6糖苷键连接,难为人体消化吸收,热值低,不到1Kcal/g,远远低于蔗糖和脂肪,不会导致龋齿,可作为一种优良的水溶性膳食纤维来源,具有调整胃肠道微生态环境、通便、预防肠道疾病等生理功能。聚葡萄糖不仅具有低热量的特点,还具有脂肪的良好口感和质构,完全可取代脂肪,广泛应用于用于减热量、低热量食品中。本文对聚葡萄糖的合成进行了研究,确定了聚葡萄糖的最佳生产工艺条件。
1. 试剂与设备
1.1 试剂
1.1.1 合成试剂
葡萄糖、柠檬酸为分析纯,山梨醇为进口分装的固体生化试剂。
1.1.2 分析试剂
葡聚糖凝胶Sephadex G-25(上海试剂二厂)、G-50(Sigma)、葡萄糖氧化酶(Fluka)、辣根过氧化物酶(上海丽珠东风生化试剂厂)为生化试剂,苯酚、浓硫酸、氢氧化钾、亚硫酸钠、氢氧化钠、酒石酸钾钠、氯化钠均为国产分析纯,3,5-二硝基水杨酸、邻联甲苯胺为国产化学纯。标样为Danisco Cultor公司提供。
1.2 设备
JB90-D型强力电动搅拌器 上海标本模型厂
722S型分光光度计 上海精密科学器有限公司
UV-120-02型分光光度计 日本Shimadzu公司
HL-I型恒流泵 上海沪西分析仪器厂
BSZ -100A自动部分收集器 上海沪西分析仪器厂
SHZ -D循环水式真空泵 河南巩义市英峪豫华仪器厂
ZK- 82A型真空干燥箱 上海实验仪器总厂
NDJ -5S型数字式黏度计 上海天平仪器厂
FTS-40傅立叶红外光谱仪 美国BIO-RAD公
2. 方法
2.1 生产工艺
原料→混合→真空热熔缩聚→溶解→纯化→乙醇沉淀→真空干燥→粉碎→成品
2.2 工艺条件
2.2.1 混合:反应原料全为固体,因此须充分混合均匀,才能保证体系内反应均衡。
2.2.2 真空热熔缩聚:反应原料经加热后,在熔融状态下分子间缩合生成聚合物。在1-20mmHg调压条件下,反应物缩聚生成的水能快速被抽出体系,使反应向正反应方向进行,并缩短反应时间。
2.2.3 纯化:反应过程中的副产物会使体系色泽变深,对产物纯化可达到除去副产物和浅化色泽的效果。
2.2.4 真空干燥、粉碎:乙醇沉淀粘稠物于60℃真空干燥3~4小时。得到浅色蜂窝状固体,粉碎成颗粒均匀的粉末。
2.3 产品分析
2.3.1 平均分子量――端基还原法[2]
取1mL含100-200mg的待测液与15mL3,5-二硝基水杨酸显色剂混匀,65℃水浴保温1h,定容至50mL,在波长500nm处测吸光度。取1mL含100-200mg的待测液与15mL3,5-二硝基水杨酸显色剂混匀,65℃水浴保温1h,定容至50mL,在波长500nm处测吸光度。
根据用龙胆二糖作出的标准曲线推算产品的平均分子量。
计算公式:Mn =0.939×样品(mg)/x
x-从龙胆二糖标准曲线查得的糖毫克当量数
0.939-用龙胆二糖作标准品的校正系数
2.3.2 葡聚糖凝胶谱图
称取样品2mg溶于1mL0.05M氯化钠溶液中,上柱,用0.05M氯化钠溶液洗脱,流速16-17mL/h ,1.5mL/管收集,苯酚-硫酸法测定吸光度,以洗脱体积V为横坐标,吸光度A为纵坐标作图,绘出样品的GPC谱图。
2.3.3 聚糖含量测定―苯酚-硫酸法[3]
浓度40ug/mL左右的待测液2.0mL加0.12mL80%苯酚液和5mL浓硫酸,摇匀后静置45min,于490nm处比色。
2.3.4 残余葡萄糖含量测定―葡萄糖氧化酶法[4、5]
葡萄糖于95-100℃烘干1小时,配成200ug/ml的溶液。分别取0.0、0.2、0.4、0.6、0.8、1.0ml于试管中,用蒸馏水补足至1ml,加入5ml邻联甲苯胺试剂,混匀后于37℃保温10min,立即在波长625nm处测吸光度。根据葡萄糖含量与吸光度的关系作出标准曲线。
将1ml样液(含葡萄糖100-200ug)加入5ml邻联甲苯胺试剂,于37℃保10 min,在波长625nm处测吸光度。根据预先做好的葡萄糖标准曲线推算产品中葡萄糖含量。
邻联甲苯胺试剂:取150ml醋酸缓冲液,加入6mg葡萄糖氧化酶、1ml过氧化物酶溶液、1ml1%邻联甲苯胺溶液,混合后储存于冰箱中。
2.3.5 聚葡萄糖的红外光谱谱图 KBr压片法
2.3.6聚葡萄糖的黏度 室温下测定
3. 结果与讨论
3.1 对聚葡萄糖合成的工艺条件进行了研究。为使反应物全部溶解以充分反应,又避免发生焦糖化影响反应结果,选取了大于130℃、小于160℃的温度范围,真s度控制在1-20mmHg之间。结果见表1。平均分子量是判断产物是否符合要求的主要根据,平均分子量小,达不到需要的类似蔗糖的工艺性能,太大又会影响工艺性能。用端基还原法测得标样的平均分子量为2548,样1与标样的数据非常接近。经过对产品的葡聚糖凝胶谱图的解析可知,样1与标样的组分分布大致相同。故本实验所求最佳合成条件为130~140℃、1.5h。
反应最初产瓿驶浦粱坪稚,采取活性炭吸附结合醇沉的方法,可初步纯化产品,纯化后产品色泽很好,为灰白至浅黄色。
3.2 聚葡萄糖产品化学成分分析
由表1可看出,产物的聚糖含量大于88%,残余葡萄糖含量控制在2%以下。本研究聚葡萄糖化学成分分析按FCC及FAO/WHO规定的标准进行检测。残留葡萄糖量可以说明反应程度和聚糖含量。由于游离葡萄糖不能被80%乙醇沉淀,这里测得的葡萄糖量实际是包含在聚葡萄糖分子内的葡萄糖。本合成中残留葡萄糖含量小于4%,符合FCC及FAO/WHO的标准规定。聚糖含量可反映合成程度,大部分产品的聚糖含量A过90%,符合FCC及FAO/WHO的标准。
3.3 聚葡萄糖的红外光谱分析
本研究合成的样品聚葡萄糖和标样的红外光谱谱图见图1和图2,KBr压片。图1(cm-1):3418.7和3381.0(O-H伸缩),2933.2(C-H伸缩),1076.2和1030.7(C-O伸缩,O-H面A),1408.2和1636.9(残存-COOH或-COO-)。可知样品与标样的谱图一致。
3.4 聚葡萄糖的黏度
聚葡萄糖的黏度随浓度增加而增大,与蔗糖类似。同等浓度下聚葡萄糖的黏度大于蔗糖(图4)。因此聚葡萄糖可用于含水的食品以保证良好的口感和质构,其较高的黏度使得它持水性好,维持食品的湿度和黏度,延缓焙烤食品的老化,提供冰淇淋爽滑的风味等诸多功能.
4. 结a
本研究探讨了聚葡萄糖的最佳合成工艺条件,优化合成生产工艺,获得高质量的聚葡萄糖产品,合成的产品主要指标符合FAO/WHO标准。为工业化合成生产聚葡萄糖提供了理论基础。
聚葡萄糖具有低热量、代糖、代脂的功能,在国外已成为一种用途广泛的新型功能性食品添加剂,在食工业产中用作脂肪代用品、优质代糖填充剂、防冻剂、水分保持剂、水溶性膳食纤维来源等。由于聚葡萄糖已被确认为安全无毒的食品添加剂,被广泛用于糖类、果酱、糕点、巧克力、冷冻甜点类等食品生产各行业中,且使用范围和需求量逐衫┐蟆
自美国食品与药物管理局于1981年批准聚葡萄糖为食品添加剂后,已有许多个国家和地区如日本、新西兰、英国、法国、加拿大、澳大利亚等已准许聚葡萄糖的使用,我国于1994年也已接受聚葡萄糖作为填充剂使用。目前国内工业应用的聚葡萄糖大多为进刹品,价格昂贵,大大制约了聚葡萄糖的应用推广。因而进行聚葡萄糖的合成与在各种食品中的应用研究,并工业化生产聚葡萄糖,对促进我国食品添加剂工业的发展具有重要的意义。
参考文献
1.Figdor,S.K.et al.Calorie utilization and diposition of 14C-Polydextrose in the rat.J Agric Food Chem.1981,29:1181
2. 郑昌仁.高聚物分子量及其分布.化工出版社.1986:197
3. 张惟杰.糖复合物生化研究技术.浙江大学出版社.1994
4. 黄伟坤等.食品检验与分析.轻工业出版社.1989
5. 宁正祥.食品成分分析手册.中国轻工业出版社.1998