异麦芽寡糖具有葡萄糖a-1.6键,亦称为分歧低聚糖,主要由异麦芽糖、潘糖、异麦芽三糖、异麦芽四糖等寡糖组成。异麦芽寡糖的生产原料广、成本低,具有双歧杆菌增殖作用,抑制腐败菌的生长和繁殖,低卡路里,防止肥胖,抗龋齿、抗肿瘤等生理功能。日本80年代末产品问世。1991年已达10000吨,我国自1995年开始形成工业化生产。近年来世界各国对异麦芽寡糖这一新型功能性保健品纷纷进行研究和开发。
1 异麦芽寡糖的性质
1.1 甜度和味质
甜度仅有蔗糖的45~50%,甜味质感较醇美和顺可口,在食品加工中有降低甜度与改良味质的功效。
1.2 低粘度
粘度与蔗糖颇接近,食品加工时容易操作,对于糖果糕饼及其他食品的组织与物性无不良影响。
1.3耐热酸稳定性
在pH3 120℃的条件下长时间加热,不会分解。我厂异麦芽寡糖的熬温在150℃以上,适用于清凉饮料、罐头、高温处理食品或低pH食品的生产。特别适用于浇注成型糖果。
1.4 保湿性和防止淀粉老化:
水份保持力极好,能保住食品的水份含量,抑制蔗糖与葡萄糖的结晶。在淀粉质食品如面包、蛋糕等可防止老化而适当延长保存时间。
1.5 水分活性及净菌性
异麦芽寡糖水份活性低(0.75)、比蔗糖(0.85)、高麦芽糖浆(0.85)、葡萄糖浆(0.77)都低,使之阻止各种微生物繁殖的浓度较低,防腐效果更佳。
1.6 难发酵性
在面包、酸乳等食品加工过程中,异麦芽寡糖难以发酵,而残留在食品内,仍然能发挥其特性和功能。
1.7 调节冻结温度
异麦芽寡可提高冷饮和冷冻食品的结冰温度,冻晶水。缩短冻结时间,节省能耗。
2 异麦芽寡糖的生理功能
2.1 抗龋齿的特性
异麦芽寡糖不仅自身不易被蛀牙病菌链菌发酵腐蚀,无虑龋齿,而且当它与砂糖合并使用时,能强烈抑制砂糖被链球菌合成非水溶性的葡萄糖,并又能强烈抑制由砂糖产生的葡萄糖在牙齿上的附着,从而阻碍形成齿垢,防止牙齿表面珐琅质脱灰。
龋齿的形成实际上是口腔食物经唾液酶制剂降解后,其残余物沉集在牙齿上,大部分为一些胶质物,同于这些物质营养比较丰富,很容易被口腔中的微生物利用,特别是一些产酸微生物,这些微生物的分泌物会对牙齿产生不同程度的腐蚀,久而久之牙齿会变得脆弱。而异麦芽寡糖为非发酵性糖,不易被微生物利用,所以既防止口腔微生物的生长,又阻碍了这类胶质物的形成和在牙齿上的附着。这些物质还具有一定的pH值缓冲性,即如果口腔中的一些物质腐败变质而变为酸性物质,异麦芽寡糖具有调节口腔酸度的作用,不至于口腔于过酸而损坏牙齿。
2.2 可调整人体肠道内的微生物菌群,增加有益菌群的比例,抑制有害菌,维持人体健康,防止衰老。新型低聚糖麦芽寡糖为双歧杆菌等有益菌群选择性地利用,而不能被肠道腐败细菌所利用,双歧杆菌(Bifidobacteria)和乳酸菌(Lactobacteria)属有益于人体健康,对人体消化营养物以及对营养物吸收、合成维生素有帮助的菌,所以将这类菌称为有益菌;另外一些菌如酸胞杆菌(Clostridium Perfringens)等,对人体的健康和营养物的吸收是不利。日本科学反复证明,异麦芽寡糖对人全肠内双歧杆菌确具极佳增殖效果,而多数有害菌则不能利用异麦芽寡糖。长期食用异麦芽寡糖,每日10~15g左右,可使肠内有益菌增加而形成优势,从而抑制和减少有害菌,导致人体健康及防止衰老。
2.3 异麦芽寡糖可调节机体代谢,对蛋白质的消化吸收有帮助,所以对生长发育有良好促进作用。特别是异麦芽寡糖具有促进B族维生素和维生素K合成的功效,对于一些B族维生素摄入不足或吸收不良的患者,可通过每日摄取一定量的异麦芽寡糖来改善这一状况。另外异麦芽寡糖可促进钙、铁等主要几种矿物质吸收,促进骨骼发育。
2.4 异麦芽寡糖有助于肠道消化功能的提高。
肠道的消化主要是各种酶作用的缘故,正常的肠道内分泌酶旺盛,酶活力高就能促进消化。而异麦芽寡糖促使肠道有益菌的生长与繁殖,加速了肠道分泌物的产出,这对消化酶的产生与活力的提高非常有利,同时肠道内活力旺盛的双歧菌可产生大量的短链脂肪酸,刺激了肠道的蠕动,增加了粪便的湿润度,并保持一定的渗透压从而促进食物的消化吸收及防止便秘的发生。所以异麦芽寡糖很适合于那些消化不良,体质虚弱,有胃溃疡、胃炎、下痢、腹胀的病人食用。
2.5 异麦芽寡糖有助于肠道内有毒物的排出。
不论是由口腔直接摄入的毒素,还是由肠道内腐败菌产生的毒素,异麦芽寡糖都有一定的排除功能。也就是说异麦芽糖具有一定的净肠作用。肠道中与宿主共生密切的细菌族群有双歧杆菌属、乳酸杆菌属、真菌属与类杆菌属,一些有益菌能在肠道内产生维生素与合成蛋白质,刺激机体产生免疫力,并可防止外来菌的滋生;而有害菌如大肠杆菌所分泌有毒物质,则可通过食用异麦芽寡糖来增加有益菌的生长及增加胃道蠕动,减少有毒物的产生并排出体内有毒物。肠内有害菌使食物转变成对甲酚、酚类或吲哚,甲基吲哚等腐败产物。双歧杆菌并不产生这些有害的代谢产物。有益菌占肠内优势后,能减少有害物质的形成,从而减轻肝肮脏负担。双歧杆菌发酵异麦寡糖产生的醋酸、乳酸,一方面抑制有害菌繁殖,另一方面又刺激肠壁,促进肠道蠕动,改善便秘。食用异麦芽糖后,首先见效是促进肠功能这一特性。
2.6 提高机体免疫能力
异麦芽寡糖对双歧杆菌明显地有增殖作用,使双歧杆菌在肠内的数量和出现率增加。它能合成维生素B1、B2、B4、K、尼克酸、叶酸等,并缓慢地被人体吸收,它能提高人体对钙离子的吸收率。
在长期食用异麦芽寡糖后,能激活人体免疫功能。人体在接触有害病毒和致癌因子等,由于免疫力提高,使人们内各种淋巴球数量保持平衡的倾向增大,在免疫体系中心作用的T淋巴结、B淋巴球数量增中,人们就能抵御体内外有害异物的侵入,起到防病治病作用。
2.7 异麦芽寡糖为难消化性糖,不受口腔唾液消化酶的降解。因其对血液中的胰岛素也基本无影响,其代谢速度慢,可应用于肥胖病和糖尿病人的食疗中。另外,异麦芽寡糖还具有保护肝脏、降低血清胆固醇的作用。
3 异麦芽寡糖的生产
3.1 异麦芽寡糖的生产工艺
异麦芽寡糖的生产是以淀粉或含淀粉的粮食(山芋、木薯、玉米等)为原料,经预处理、液化、糖化、精制、浓缩等工序制成,可制备成液体和粉状两种产品类型。以碎米为原料生产异麦芽寡糖的工艺流程如下:碎米→去蛋白→磨浆→(加酸、碱、酶)调浆→液化→灭酶→(加酸、碱、酶)酶解→灭酶→过滤(滤泥↑)→阴阳树脂脱盐→浓缩(或喷雾干燥)→成品
工艺说明
①液化工序:由三步组成。第一步是将含一定浓度的钙盐的淀粉乳,通过喷射器快速加热至121~177℃(温度低于121℃淀粉不能完全分散,温度高于177℃将产生不理想产物),液化酶的添加量为总液化酶的0~30%,以便降低淀粉乳的浓度,有利于后工序中酶的加入以及减少搅拌动力。第二步是将糊化、部分降解的淀粉乳快速冷却至93~102℃范围内至少保持10~20分钟,以确保大分子完全降解)。第三步是将第二步的液化液与剩余的液化酶混合,在85℃下完成液化工序,酶的添加量及作用时间依产品类型及DE值而定。
通过上面的液化工艺,可得分子片段均匀,静置不变混蚀,易于过滤的液化液,为糖化的顺利进行提供了前提。
②糖化:糖化时采用单酶糖化,糖化速度低,糖化液久存易出现白色混浊物;利用多酶协同作用,可使产物中低聚糖含量在灰增加,为转苷反应提供了适宜底物,反应亦可顺利进行。
将适当比例的淀粉酶同时投放到58℃,pH5.8的糖化液中进行糖化,在糖化的前30个小时,体系粘度及糊精含量有较快的下降趋势,体系的DE值及低聚糖含量上升速度较快;当反应进行到30小时之后时,体系的粘度及糊精含量降低略为平缓。这是因为刚开始反应阶段,因为酶的协同作用,先是发生较快的切枝,之后水解相隔的α-1.4糖苷键,产生麦芽糖或小分子低聚糖,而小分子低聚糖与大分子糊精的分子相差悬殊,所以,体现在体系的粘度有较快的下降。同时考虑转苷反应的进行,当反应至30小时之后转苷反应缓慢,这是由于产物对转移反应的竞争抑制作用。当反应进行到40小时时,体系的糊精基本消失,整个反应体系的DE值无大的变化,说明糖化和转苷反应结束。
③异麦芽寡糖成分及结构分板:经商压液相色谱法测得作者制备的异麦芽低聚糖的成分,结果见附表。
3.2 主要设备
淀粉糖化罐、喷射液化器、液化缸、糖化缸、脱色罐、板框过波机、浓缩器、离子交换树脂、喷雾干燥塔、包装机等。
3.3 主要原料
玉米淀粉、酶制剂等。
4 异麦芽寡糖的主要用途
新型低聚糖由于具有优异的功能,所以应用前景十分广阔,可以用它来制造各种饮料、乳制品、面包和冰淇淋、调味品,也可以用于医药、疗效食品、营养剂等。尤其是异麦芽寡糖是双歧杆菌的最佳伴侣,用它制成糖果有很好的效果。
5 结束语
随着我国经济的快速发展和人民生活水平的提高,营养、疗效食品越来越受到欢迎,人们注重甜味剂的质量、营养及保健特性。发展低聚糖的市场前景十分广阔。所以,异麦芽低聚糖将是二十一世纪所瞩目的甜味剂和营养、疗效、功能性食品。
随着人们健康意识的普遍增强,多功能寡糖作为功能性保健食品,将会被广大居民所接受,形成相当规模的市场,并可作为重要创汇产品进入国际市场。