专利名称：一种氢化的低聚果糖的制备方法
技术领域：
本发明涉及一种氢化的低聚果糖的制备方法。
背景技术：
低聚果糖是1963年首先由日本开发成功的，是人体保健功能研究试验最为深入详细的寡糖之一，是最重要的双歧因子之一。自然界中的低聚果糖是以菊粉(Inulin，即菊芋果聚糖)形式存在于植物和果实中，例如菊芋、大蒜、韭菜、芦笋等中。自然界中的菊粉是由2-60个果糖分子构成的链状聚合物。按工业生产的原料与工艺不同，低聚果糖有二种一种是用菊粉为原料，经微生物菊粉酶的作用分解为2-10个果糖分子的链状低聚糖，这种低聚果糖的结构，是由2-10个果糖分子以1-2糖苷键连接而成的，其分子结构为2-10个果糖分子，即Fm型。另一种则是由蔗糖为原料制备的，其分子结构为GFn型，即其有一个葡萄糖基，而有2-4个果糖基。其生产工艺大多数采用蔗糖为原料，经酶法，在蔗糖的果糖基上，通过β1-2键与1到3个果糖基结合，而生成蔗果三糖、蔗果四糖、蔗果五糖、蔗果六糖及其混合物。
由于第一种工艺需要以菊粉为原料，在一些缺乏熸娄的地方，就不可能用此工艺。中国的低聚果糖，就主要为第二种工艺制造，即是由1-3个果糖通过β2-1键与蔗糖中的果糖相连接而成。这种低聚果糖的制造，是以蔗糖为原料，用果糖转苷酶，将蔗糖中的一个、二个或三个果糖转移到蔗糖的果糖端而形成的。在这种转移过程中，每从一个蔗糖分子上转移一个果糖，就势必留下一个葡萄糖，还会有少量游离果糖产生。所以采用酶法生产低聚果糖时，其低聚果糖含量只有50％左右，而同时还会有30％左右的葡萄糖与果糖。即使用各种分离方法，也很难做到完全没有葡萄糖与果糖。要进一步提高低聚果糖的含量，常常要采用膜技术分离或模拟流动床分离，从而使生产成本增加。
目前我国低聚果糖的质量标准就规定，低聚果糖分为G型与P型，G型低聚果糖为糖浆型，其低聚果糖含量一般为50-55％，而葡萄糖与果糖含量，即还原糖含量要占到30％左右。其余为未反应完成的蔗糖。即使经过高成本提纯的低聚果糖，即低聚果糖含量达到90％以上的产品，其中也含有5-10％的葡萄糖、果糖与蔗糖。
低聚果糖作为一种功能性保健糖，其基本作用是促进双歧因子的增长。低聚果糖中含有葡萄糖与果糖，就会使服用者血糖升高。根据河南省医学科学研究所的关于“低聚果糖对小鼠血糖与血脂作用的影响”研究报告，小鼠在服用低聚果糖后，不论其服用量为低剂量(0.1g/kg.bw)，还是服用大剂量(1g/kg.bw)，血糖水平都会有明显升高。(见河南省医学科学研究所孟林敏、路浩，在第五届中国功能性低聚糖应用暨发展研讨会论文)。他们认为低纯度的低聚果糖不适合于限制葡萄糖摄入量的人群使用，而必须使用高纯度的低聚果糖。但是，高纯度低聚果糖的生产成本远远高于普通低聚果糖，使得这部分人群在低聚果糖的使用上常常望而止步。
限制葡萄糖摄入的人群，在总需要服用低聚果糖的人群中占的比例很高，如果按显性与隐性糖尿病人占总人口的比例为8％计，则在需要服用低聚果糖的人群中，这类人群的比例至少要翻一番。因此，解决限制葡萄糖摄入人群服用低聚果糖时的适用性，而不完全依靠高纯度低聚果糖，就成为一个低聚果糖发展上的重要课题。
另外，由于普通低聚果糖中含有大量的葡萄糖与果糖，使得其很容易受到微生物的作用，增加了其在运输、保管和使用上的难度。
到目前为止，为提高低聚果糖适用性，人们提出了许多提高低聚果糖纯度的方法。但是，高纯度低聚果糖的成本大大提高，使多数人们难以接受。
发明内容
为了克服现有技术的不足，本发明提供一种成本低的氢化低聚果糖的制备方法。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是将低聚果糖配成浓度为10-65％的溶液，用氢氧化钠或氢氧化铵或任何一种工业上常用的方法，调pH为6-9.0；将上述低聚果糖溶液在催化剂作用下放入高压加氢釜或加氢装置，在温度为60-150℃、氢气压力为2-15.0Mpa的条件下进行加氢反应20-180分钟，使低聚果糖液中果糖、葡萄糖与还原糖的残留量低于2.0％；(3)、将步骤(2)所得到的加氢液，采用沉淀或磁性分离器分离掉其中的催化剂后，将上清液通过常规的活性碳脱色与离子交换树脂提纯，然后浓缩到产品要求的浓度。
经本发明制备的低聚果糖液，其低聚果糖液中果糖、葡萄糖与还原糖的残留量低于2.0，一般可达到1.0以下，最好时，可以达到0.5以下。
加氢用催化剂可采用雷诺镍，如大连通用化工器械厂出品的三元催化剂，细度为60-80目，其用量为糖浆重量的1-10％；也可采用钌催化剂，其用量为糖浆重量的0.1-0.5％；还可采用以上两种催化剂的混合物。
本发明的加氢，可以采用间歇加氢方法，也可以采用连续加氢方法。在连续加氢时，可以采用固定床催化剂，也可以用粉末催化剂，催化剂则采用循环使用的工艺。所用的催化剂，可以用雷诺镍催化剂，也可以用任何一种糖醇加氢所用的改进了的催化剂。本项目采用的氢气，可以采用工业上任何一种提取纯氢气的方法所得到的氢气，如氯碱化工电解盐水时的副产物氢气，也可以采用甲醛或氨裂解制得的氢气，还可以采用合成氨生产尾气，采用分子筛吸附提纯后使用。
加氢反应既可以在间歇式加氢釜中进行，也可以在连续加氢装置如固定催化床中进行。
本发明的有益效果是本发明采用的加氢方法，是普通糖醇加氢的方法，也即山梨醇、甘露醇制造时的加氢方法与条件，在葡萄糖加氢制造山梨醇、果葡糖或甘露糖加氢制造甘露醇的氢化条件下，即在pH6-9，温度60-150℃与氢气压力2.0-15.0Mpa条件下，普通低聚果糖所含有的蔗果三糖、蔗果四糖并不会分解，从而不会影响低聚果糖的双歧因子作用；并且本发明的加氢成本远低于采用提纯低聚果糖的方法所需要的成本。本发明将普通低聚果糖，即低纯度的低聚果糖产品通过加氢，将其中葡萄糖还原生成山梨醇、将果糖还原生成甘露醇，山梨醇与甘露醇都属安全食品添加剂，其安全服用量都不受限制。而且山梨醇与甘露醇都具有不刺激胰岛素、不增加热源、不易受微生物作用的特点，从而克服了普通低纯度低聚果糖对限制葡萄糖摄入人群适应性的这一难题。
下面结合实施例对本发明进一步说明。
具体实施例方式
实例1在5升高压加氢釜(威海化工器械厂生产，磁力搅拌，最高压力25.0Mpa，最高温度200℃)中，加入3.5升低聚果糖液，浓度为40％w/w，pH为7.0，加入28克雷诺镍或钌催化剂，在温度为45℃时，通过入氮气，在0.2Mpa下转换二次，然后通入氢气，调节釜内压力为8.5Mpa，在30分钟内将温度从45℃升高到120℃，停止加热。釜内物料借助吸氢放热自动升温到142C，保持30分钟，使低聚果糖液中果糖、葡萄糖与还原糖的残留量低于2.0％，通往冷却水，将釜内温度开始下降到100℃，停止搅拌，静止20分钟后，放料；将所得到的加氢液，采用沉淀或磁性分离器分离掉其中的催化剂后，将上清液通过常规的活性碳脱色与离子交换树脂提纯，然后浓缩到产品要求的浓度。
加氢前的低聚果糖成分与加氢后得到的加氢物料组份如表1所示(除特殊注明外，以下数据都为重量％)。
表1
从上表可见，加氢前物料中的果糖与葡萄糖基本上定量地转化为山梨醇与甘露醇，(果糖加氢后一半转化为山梨醇，一半转化为甘露醇)。蔗糖(GF1)略有减少，而GF2与GF3低聚果糖在加氢前后几乎没有变化，GF4减少，而低聚果糖的总含量基本上没有变化。
权利要求
1.一种氢化的低聚果糖的制备方法，其特征在于制备过程包括以下步骤(1)、将低聚果糖配成浓度为10-65％、pH为6-9.0的溶液；(2)、将上述低聚果糖溶液在催化剂作用下进行加氢反应20-180分钟，使低聚果糖液中果糖、葡萄糖与还原糖的残留量低于2.0％；(3)、将步骤(2)所得到的加氢液，采用沉淀或磁性分离器分离掉其中的催化剂后，将上清液通过常规的活性碳脱色与离子交换树脂提纯，然后浓缩到产品要求的浓度。
2.根据权利要求1所述的一种氢化的低聚果糖的制备方法，其特征在于加氢反应条件为温度60-150℃，氢气压力为2-15.0Mpa。
3.根据权利要求1或2所述的一种氢化的低聚果糖的制备方法，其特征在于所述催化剂为雷诺镍，其用量为糖浆重量的1-10％。
4.根据权利要求1或2所述的一种氢化的低聚果糖的制备方法，其特征在于所述催化剂为钌催化剂，其用量为糖浆重量的0.1-0.5％。
5.根据权利要求1所述的一种氢化的低聚果糖的制备方法，其特征在于加氢反应在间歇式加氢釜中进行。
6.根据权利要求1所述的一种氢化的低聚果糖的制备方法，其特征在于所述加氢反应在固定催化床中连续进行。
全文摘要
本发明公开了一种氢化低聚果糖制造方法，其特点为将低聚果糖产品，包括含低聚果糖50－95％的产品，配成浓度10－65％、pH为6－9.0的溶液，在催化剂存在下，于60－150℃，2－15.0MPa下进行加氢反应，使用低聚果糖产品中的葡萄糖与果糖氢化生成山梨醇与甘露醇。用这种方法得到的低聚果糖，成本低，除保留了低聚果糖的基本功能外，还因为不含有还原糖，减除了对胰岛素的刺激与影响血糖波动的因素，提高了防腐性能与保存性能。
文档编号C07H3/00GK101066984SQ20071002824
公开日2007年11月7日 申请日期2007年5月28日 优先权日2007年5月28日
发明者曾昭政, 金树人, 谢拥葵 申请人:江门量子高科生物工程有限公司