[发明专利]魔芋葡甘低聚糖生产方法

说明书

技术领域

本发明涉及农副产品加工技术领域，特别是涉及一种魔芋葡甘低聚糖生产方法。

背景技术

功能性低聚糖（functional oligosaccharide）是由2-10个相同或不同的单糖以糖苷键聚合而成、不被人体胃酸、胃酶降解、不在小肠吸收、可到达大肠的具有促进双歧杆菌增殖的糖类。从20世纪80年代后期开始，功能性低聚糖以其优良的性能在世界保健食品中独树一帜，国际上已有十多种功能性低聚糖实现了工业化生产，日本在低聚糖研发领域走在世界前列，目前积极寻找低聚糖新原料、研究低聚糖的新功能、扩大其应用范围。我国在该领域的研究始于20世纪90年代，起步较晚，但发展迅速，需求量逐年增加，目前国内投放市场的绝大多数功能性低聚糖产品均属于普通级低聚糖，较常见的低聚糖有低聚异麦芽糖、低聚果糖、低聚半乳糖、低聚木糖、大豆低聚糖等，总的来说应用的品种较少。我国正处于膳食营养结构迅速变化的关键时期，约7.6亿人处于亚健康状态，据2010年底统计，2007年中国有4000万人患糖尿病，至2010年总人数已发展到9200万，三年间发病率猛增1.3倍。由此国家公众营养中心推动“低聚糖项目”，该项目自2007年1月16日实施。因此亟待利用科技手段开发出新型、优质的功能性糖类，为广大消费者的健康造福。

葡甘低聚糖是由葡萄糖和甘露糖以β-1,4糖苷键连接组成的杂聚寡糖，最初从酵母的细胞壁中提取获得，后来在魔芋（Amorphophallus Konjac K.Koch）植物中发现了高含量的魔芋葡甘聚糖（Konjac Glucomannan），球茎中葡甘聚糖含量可达干重的60%，研究者通过控制魔芋葡甘聚糖非彻底降解获得不同聚合度的魔芋葡甘低聚糖（Konjac oligosaccharide,KOS），此种低聚糖兼具多种特殊生理功能，与其他功能性低聚糖相比，对双歧杆菌的增殖效果更优，还具有抑制肿瘤转移、抑制血糖升高、降低血脂、抗病毒及免疫调节等生理功能，这使得魔芋葡甘低聚糖在消费应用领域具有广阔前景；另外，我国作为魔芋葡甘低聚糖原料—魔芋的主产地，在资源方面具有很大优势，各地建立的魔芋种植基地或工业科技园也初成规模；而且国内多家学术研究团体正致力于魔芋葡甘低聚糖的基础及应用研究。

近年来国内对开发高品质魔芋葡甘低聚糖的研究不断升温，各大高校、科研单位纷纷与企业联手，研究结果层出不穷。从目前研究结果来看，国内对魔芋葡甘低聚糖的开发主要还处于试验阶段，国内市场上基本无此类商品。从制备方法来看，普遍采用酶解法，以魔芋精粉为原料制备葡甘低聚糖，并对其水解产物成分进行分析测定，以期得到其最合适的水解条件，应用于工业化生产。

已有的研究报道包括：华中农业大学的张迎庆等利用纤维素酶制备魔芋葡甘低聚糖，其最适条件为：l0 g魔芋精粉、500 U纤维素酶加入到0.2 mol/L醋酸—醋酸钠的缓冲液（pH值为5.0）100mL中 40℃时反应2 h后，用50%的乙醇溶液去杂，取滤渣真空浓缩制得KGM低聚糖，其分子量主要分布在数均相对分子量5100，重均相对分子量7160。

江南大学的李剑芳等利用黑曲霉菌株（Aspergillus niger）LW-1所产生的酸性β-甘露聚糖酶对魔芋胶进行水解制备魔芋葡甘低聚糖。通过试验研究了酶解时间、酶解温度、魔芋胶浓度、加酶量、缓冲液pH值对水解程度的影响，并确定酶解的最佳工艺条件为：魔芋胶浓度150 g/L，加酶量50 IU/g值（魔芋胶），酶解温度50℃，酶解时间6 h。

湖北工学院生物工程系的李庆国等以魔芋精粉为原料，确定了利用商业酶制备魔芋低聚糖的最适条件为：将魔芋精粉10 g 投入旋转蒸发器圆底烧瓶中, 加入0. 2 molPL 醋酸- 醋酸钠的缓冲液( pH 值为5. 0)100 mL 和纤维素酶500 U，恒温40℃ ， 间隔15 min 旋转( 500 r/ min) 1 min，酶解2 h，再用75%的工业酒精漂洗除去杂质即得到魔芋低聚糖。

中国农业科学院的王绍云首先对鲜魔芋经行预处理，制得魔芋粗粉，再利用商业中性β-甘露聚糖酶降解魔芋，讨论了反应时间、酶底比、反应pH和反应温度对反应的影响，采用响应面优化确定反应时间3.4 h，反应温度41℃，反应pH 7.1，酶底比为0.49时为最佳反应参数。

湖南农业大学周海燕利用筛选出的葡甘聚糖酶的高活性菌株，对产生酶的性质进行研究。最后，用该粗酶液降解魔芋精粉制备魔芋葡甘低聚糖，按1:300的质量添加魔芋精粉，50℃作用10 h，制成葡甘低聚糖浆，再经喷雾干燥制成糖粉。