2011年8月农产品加工 学刊 小1PmiI‘PPri(xli【。al‘)fFa兀Il PrDducts I’rocessing No.8 Aug. 文章编号:167l一9646(2011)08—0135—03 以薯类为原料生产果葡糖浆的研究进展 (陕西师范大学食品工程与营养科学学院,陕西西安7l0062)摘要:薯类是一种很好的加T.原料,以薯类为原料制备果葡糖浆可以很好的利用其中的淀粉,但目前我国薯类的加 工与JF发技术尚处于初始阶段。对薯类淀粉特性、利用其加L:果葡糖浆的现状、加工工艺和R前存在的问题进行了 研究和总结。 关键词:薯类淀粉;果葡糖浆;工艺 中图分类号:Ts242.9 文献标志码:A doi:10.3969,jissn.1671—9646(X).2011.08.038 Research Progress RawMaterial ProduceHigll Fructose Syrup FuChengcheIlg, 功eIlg加ei (CoUege F训En西neering卸dNutntional science,Shaanxi NonllaI Univers畸,)(i’an,Sh粕Jl】【i 710062,China) Abs吮t:Potato ag【)()dmw material.It a群mduse rawmaterial t0 pmduce fmctose com symp.But present,tIle processing initial8tage.It studyingconscientiously.This papre studies sumsup tIIe pmperties pota“)starch,t}le current situation 0f u8ing potato t0 pmduce f而ctose com synlp, pmcessingtechnic usingpotato pmducefmctose com sylllp. 壬畸words: potat0 st哪h;fnlctose com synJp; pmcess 0引言 白砂糖是食品行业最重要的原(辅)料之一, 也是影响产品成本的主要冈素。界糖价不断攀 升的情况下,寻找价格较低但功能基本相同的白砂 糖替代品具有莺要意义。本文总结了以薯类淀粉生 产果葡糖浆的最新技术进展和工艺难点的解决方案, 通过提供的信息,相关企业可以根据自身条件很方 便地确定果葡糖浆的上艺及设备配置,这对国内企 业产品多元化、回避市场风险、拉动内需、提高效 益等都有重要指导意义111。凶此,对薯类淀粉特性研 究是很有必要的,对其工艺研究进行改进和整理也 是迫在眉睫。 1薯类及果葡糖浆的介绍 薯类主要指马铃薯、甘薯、木薯以及山药,是 我国居民既作主食又当蔬菜的传统食物。薯类的主 要成分是淀粉,其次含有丰富的膳食纤维、胡萝卜 素和Vc、矿物质以及某些特殊的营养成分。薯类食 物中含有优质的淀粉,其淀粉具有高黏性、高聚合 度,其直链淀粉的量要比其他淀粉高得多。薯 类淀粉中含有天然磷酸基团,口味特别温和, 基本无刺激,这主要原因是其蛋白质残留量低,通 常只有o.05%~o.10%。木薯在薯类中淀粉的含量最 高,而且生产的淀粉极易消化,适宜于婴儿及病弱 者食用。薯类食物中所含有的纤维素、半纤维素、 果胶等膳食纤维,有利于肠道蠕动、食物消化。在 红薯和马铃薯及木薯中,胡萝卜素和VC的含量较 高,可以预防心血管系统的脂肪沉积,防止动脉粥 样硬化。因此,薯类是一种很有营养价值的食物。 果葡糖浆(fmctosem symps)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 异构糖所形成的混合糖浆【2】。果葡糖浆具有甜度 高、风味好、保湿性强、渗透压大、热量低和营养 丰富的特性。在生产上形成以较快参与人体新陈代 谢、恢复肌体功能、消除疲劳等为特点的食品,已 成为难以取代的糖源。果葡糖浆主要用于食品T业, 也有少量高纯果糖应用于医药工业,在食品T业中 又主要应用于饮料、果酱、果脯、面包、糕点和饼 收稿日期:201l一()4—07 作者简介:杨永芳(19190一),女,陕西人,在读奉科,研究方向:食品科学。 万方数据 农产品加工 学刊 2011年第8期 干等行业当中。果葡糖浆按其生产发展和产品组分 质量分数的不同划分为3代:第1代果葡糖浆称为 葡果糖浆,简称42糖;第2代果葡糖浆称为果葡糖 浆,简称55糖;第3代果葡糖浆称为高果糖浆,简 称90糖I 2国内外淀粉生产果葡糖浆现状分析2.1生产现状 目前,世界淀粉产量达3 000104 t,其中美国 淀粉产量居世界首位,美同还有丰富的卡米资源,其 玉米的产量居世界之冠,占世界总量的30%一40%, 600l04 t,这些主要用于生产淀粉糖和变性淀 粉。美国是最早将F42和F55推向市场的国家14l;欧 盟淀粉产量为4001 04 t,用于生产果葡糖浆的主要 是本地价格低廉产量大的玉米淀粉,其产量也位于 世界前列;泰国淀粉产量为1501 04 t,全部为术薯 淀粉,主要用于出口及加T变性淀粉、味精、淀粉 糖等。在泰国,一家采用木薯淀粉牛产果葡糖浆的 工厂,玉米很难与供应丰富的木薯竞争; 一家工厂则以小麦为原料牛产果葡糖浆。以上同家 都是根据国情的不同而最终选择不同的粮食作物为 原料来生产果葡糖浆。我同也是淀粉牛产大同,目 前我国淀粉年产量已达5001 04 t,其中玉米淀粉约 占总量的85%,木薯淀粉约占10%,其他薯类、谷 类及野生植物原料淀粉合占5%。 薯类是一种及待开发利用牛产深加工产品的原 料,人们通常用玉米淀粉作为制备麦芽糊精和果筒 糖浆的原料,日前以玉米为原料牛产果葡糖浆的技 术已经成熟。但近年来用玉米淀粉牛产淀粉糖类等 加工产品已经不符合国家的产、政策,冈而用木薯、 马铃薯和高梁等其他作物的淀粉米制作淀粉糖的研 究越来越受到人们的重视。其中,薯类淀粉是一种 优质的淀粉,将其用于牛产果葡糖浆不仅成本低廉, 而日.营养价值得到充分的利用。当然使用薯类为原 料来牛产果葡糖浆势必遇到一些新问题,但以薯类 为原料牛产果葡糖浆是一个很有开发价值的深加T 新领域,既有闲难,更有希望。在一些盛产薯类的 地方尝试以马铃薯为原料生产果葡糖浆,消耗本地资 源,利用本地优势,已取得了一定的实质性进展15J。 2.2研究现状 早在20世纪90年代,张小侠等人【q已经对甘薯 淀粉果葡糖浆全酶法工艺进行了研究,试验结果表 明,利用甘薯淀粉为原料,酶法牛产果葡糖浆的工 艺是可行的;李兴革等人对利用糖化酶水解马铃薯 淀粉生产糖浆的工艺研究,以马铃薯淀粉为原料, 经仅一淀粉酶处理后,进行糖化酶酶解制备糖浆。以 DE值为指标,确定了最佳的糖化酶用量、pH值、温 度及时间等条件,结果表明,最佳马铃薯淀粉糖浆 的生产工艺条件为糖化酶用量o.48 g,pH值4.5,时 h,为马铃薯生产果葡糖浆奠定了一定的基础171;钟穗生等人18l进行了马铃薯淀粉应用黑曲糖化酶糖化 的动力学研究,得m了包括底物浓度、酶剂浓度、 反应温度等因素在内的糖化动力学模型。统计分析 表明,米氏方程当作模拟模型、应用Line weave卜 Burk和Wilkinson法进行数学回归、以及最终动力学 模型的导出都是很有价值的,同样也为薯类生产果 葡糖浆奠定r理论基础。利用薯类生产果葡糖浆, 须将薯类淀粉为优质的葡萄糖,即可生产出优 质的果葡糖浆;云和义等人【9】对马铃薯淀粉葡萄糖提 取机制与品质进行了研究,利用马铃薯淀粉生 产葡萄糖的机制,获得的葡萄糖糖浆糖度高,固形 物少,色泽纯正清彻,还原糖浓度高,DE值为47, 品质优于卡米淀粉提取获得的葡萄糖。综上所述, 目前利用薯类生产果葡糖浆已有,一些实质性的发 展,但有待进一步完善。 3几种薯类淀粉加工特性的研究 3.1甘薯 我国是甘薯栽培面积最大的国家,占世界甘薯 总栽培面积的50%以上,产量居世界首位,达1 10s t。甘薯淀粉颗粒多为圆形,还有多角形等;颗粒 的粒径为5~31斗m,平均粒径为18斗m,偏光十字 为垂直十字交叉和斜交叉;结晶结构为C型;糊化 温度为60.8~78.5;直链淀粉质量分数为18.5%; 甘薯淀粉的透明度为42.0%,与玉米淀粉的透明度相 当,凝胶强度为98 g【101。 3.2马铃薯 普通马铃薯淀粉颜色洁白,并伴有晶体状光泽, 气味温和。显微镜下观察淀粉的颗粒是透明的,马 铃薯淀粉颗粒较大,多成圆形或椭圆形,直径在 25~100斗m。马铃薯淀粉的量较大,大于玉米、 小麦等,其淀粉中直链淀粉仅为17%左右;马铃薯 淀粉在x射线下显示B型图像;马铃薯淀粉的糊化温 度平均为56,比玉米淀粉(64)、小麦淀粉 (69)、木薯淀粉(59)和甘薯淀粉(79)的 糊化温度都低。马铃薯淀粉颗粒较大,其内部结构 较弱,其结构中磷酸基电荷问相互。因此, 马铃薯淀粉具有很好的膨胀陛112J。 3.3木薯 木薯是云南省除马铃薯、红薯外第三大薯类作 物。木薯淀粉呈白色、无异味、无味道、无余味, 木薯淀粉颗粒的直径为5。35m,平均为20斗m; 在偏光显微镜下观察,木薯淀粉颗粒中心具有相当明 显的黑色十字,将颗粒分成4个白色的区域。木淀粉 颗粒多为多角形和截面圆形,颗粒较大,属于A型 晶体结构。淀粉中支链淀粉与直链淀粉的比率高达 万方数据 2011年第8期 杨永芳,等:以薯类为原料生产果匍糖浆的研究进展 13780:20,因此具有很高的尖峰黏度。木薯淀粉的糊 化温度为59~69,由于木薯淀粉颗粒较大,体积 膨胀大,与水接触好,容易糊化,糊化温度也较低, 因此木薯淀粉在淀粉糖和发酵生产的液化过程中, 可使用较高浓度的淀粉乳,这样町提高生产能力, 降低热能消耗,增加经济效益。木薯淀粉由于具有 非淀粉杂质含量低、黏度高、糊液透明稳定、成膜 性好、渗透件强等良好的理化特性,所以是加工变 性淀粉、淀粉糖的上好原料114l。 4加工工艺 生产果葡糖浆的方法有2种:以葡萄糖为原 料经葡萄糖异构酶得到糖;由蔗糖水解 而得到的糖。葡萄糖生产果葡糖浆的基本方法 有碱法、异构酶法。蔗糖生产果葡糖浆的方法有酸 法、酶法、阳离子树脂法。目前,世界上使用最多 的是以葡萄糖为原料,以异构酶法生产果葡糖浆【15】。 4.1马铃薯制备果葡糖浆 选薯一清洗一磨浆一过滤一淀粉一调浆(水,氯化钙, 盐酸)一液化(仅一淀粉酶)一粗滤(脱脂棉)一糖化(糖化 酶)一脱色(颗粒活性碳)一过滤(硅藻上)一葡萄糖浆一 浓缩一异构化(异构化酶)一过滤一浓缩一果葡糖浆116J。 4.2甘薯制备果葡糖浆 选薯一清洗一磨浆一过滤一沉淀一调浆一液化一粗滤一 糖化一脱色一过滤一葡萄糖浆一浓缩一异构化一过滤一浓 缩一果葡糖浆旧。 4.3木薯制备果葡糖浆 4.3.1制糖部分 木薯片一粉碎一浸泡、液化一过滤一除渣一脱色一离子 交换一浓缩一结晶糖。 l液体糖 4.3.2酶的制备 制备培养基一接种一发酵—过滤一除渣一自溶制酶液一离 T290树脂一B型处理一转磷酸型4-3.3异构化部分 液体糖一脱色一离子交换一配料调整pH值一异构化一二 次纯化一浓缩一果葡糖浆【18J。 5目前存在的问题 (1)我国的果葡糖浆业起步较晚,虽有了初步 的发展,但仍落后于世界先进同家水平。果葡糖浆 产品仍主要为42糖,其在低温贮藏时会产生结晶现 象。由于淀粉价格及加工费用高、营养观念的影响, 导致果葡糖浆并未被广大消费者所认识和接受,因 此无法与蔗糖相竞争【19】。 (2)我国马铃薯育种工作长期以来的主导思想 是以追求高产稳产为目标,所育成品种主要以产量、 鲜食及抗病为主,忽视了加工品种的选育,缺乏加 丁专用型品种,特别缺乏适合生产马铃薯淀粉及其 糖浆的专用型加工品种,多数加工品种依靠从国外 进口,消耗了大量的外汇。 (3)薯类淀粉加工T业工艺粗放,淀粉提取率 低,效益差。在生产过程中,会发生酶促褐变,使 淀粉的晶质下降。因此,多数研究者把注意力集中 在淀粉增白方面,缺乏对甘薯淀粉理化性质的研究。 (4)由于各种原料加工而成的果葡糖浆中的色 素不稳定,贮存时间长会变色。在贮1竽过程中,一 些果葡糖浆F42为了防止其他色素的生成,成品通 常需要保持在28以下,但在此条件下,F42糖浆 将有葡萄糖晶体析出。因此,F42糖浆不能在低温下 储存,这也是生产一t很大的一个斟难冽。凶此如何完 善加工T艺,使得生产出的果葡糖浆质量稳定是很 有必要的。 (5)果葡糖浆中果糖含量的高低直接决定了果 葡糖浆品质的高低,葡萄糖含量高不能解决医疗和 保健需要,并且易析m结晶体,不便于贮藏,所以 提高DE值是整个过程的关键。 (6)果葡糖浆的生产过程是一个漫长的、平稳 的控制过程,从系统设计到批次的酶制剂的失效, 工艺控制贯穿整个工程。糖异构酶的运行周期较长, 在生产过程中应特别关注系统染菌的问题,由于酶 制剂的运行周期最长可达到600 E以上,如何 在此期问避免系统染菌至关重要。在葡萄糖异构化 为果糖时需要异构酶的多次反复使用,在操作过程 中很容易造成异构酶的活力下降,从而导致DE值的 下降阎。 6前景 综上所述,在我国,果葡糖浆是一种未被广泛重 视的甜昧剂,具有极大的发展潜力。随科学技术的发 展,食品饮料的品质将越来越受重视,果葡糖浆的优 越性也会逐步被消费者所熟知12l】。发展果葡糖浆已势 在必行,特别是当前蔗糖价格高达5 000元/t以上 (市场零售价高达7.8元/kg),生产果葡糖浆效益可 观。我国近几年淀粉工业迅猛发展,我国是粮食大 国,玉米、马铃薯、木薯、甘薯的产量都位于世界 前列,虽然玉米淀粉占国内淀粉总量的比例比较大, 但以玉米为原料生产淀粉已经不符合同家的产业政 策。因此,以薯类为原料生产果葡糖浆,无论从政 策上还是技术都有很大的发展优势,这是一个良好 的机遇来发展淀粉深加工工业。 (下转第146页) 万方数据 146农产品加工 学刊 2011年第8期 ochmtoxin produced feedstuH毫andits contrDl 7mdiation【J】.ApplRadiat Isot, 1996,47 617—621.Nagy HAziz, ku母A AMoussa. 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