[发明专利]利用香蕉根部球茎干粉制备D-甘露糖、甘露寡糖

说明书

发明所属技术领域

本发明是利用香蕉根部球茎干粉制备甘露糖、甘露寡糖，属精细化工与食品工业领域。

发明技术背景

甘露糖是葡萄糖差向异构体，相对分子质量180.16，白色晶体或结晶粉末，味甜带苦，旋光度性；β型甘露糖熔点132℃(分解)，易溶于水，微溶于乙醇。自然界中某些植物果皮，如柑橘皮、桃、苹果等水果中含有微量甘露糖，而大多以甘露聚糖形式存在于酵母和植物细胞中，如牙棕榈子、魔芋、酵母、红藻、血清球蛋白、卵类粘蛋白和结核杆菌。工业上D-甘露糖多由象魔芋、牙棕榈子、酵母等水解制备、或由海带制碘的副产品甘露醇氧化合成、或由葡萄糖差向异构化、或阿拉伯糖增长碳链等方法制备。

甘露糖主要用于作食品饮料的甜味剂和医药领域，对糖尿病、肥胖病、便秘和高胆固醇等疾患者有辅助疗效。

甘露糖还原可得甘露醇，甘露醇为无色至白色针状或斜方柱状晶体或结晶性粉末，无臭，具有清凉甜味，甜度为蔗糖的57％～72％。存在于自然界的海藻、水果和植物叶、茎、根部。甘露醇是重要的精细化工产品，可用于医药及添加剂、营养增补剂、组织改良剂、保湿剂、胶姆糖及糖果的防粘剂、饲料添加剂、增塑剂、纺织辅助剂、油品分散剂、表面活性剂、化学分析试剂等，市场价格17000元/吨，国内外市场前景十分看好。

香蕉系芭蕉科、芭蕉属、真蕉亚属植物(Banana)，是优良的热带佳果。它具有低水分、高热量，含有丰富的蛋白质、脂肪、淀粉、胶质、碳水化合物，维生素和矿物质等，有防癌之功效，香甜可口，四季佳宜。我国是香蕉主产国，主要分布于广东、广西、福建、海南、云南、台湾等地。据统计，到2007年止，海南省香蕉种植面积有69万亩，产量108.63万吨。然而香蕉收获后，人们通常将香蕉整株挖掉重新种植，来年才有好收成。一亩香蕉可产生根部球茎可达10～12吨，晒干或烘干后，香蕉根部球茎干粉为1.0～1.2吨。经测定，香蕉根部球茎干粉中总还原糖含量52.0％，粗蛋白质5.9％，粗脂肪2.2％，灰分2.8％。利用香蕉根部球茎干粉制备甘露糖、甘露寡糖，原料来源丰富，可促进农民发展香蕉种植业，回收香蕉根部球茎加工增加收入，可使这一废弃的资源变为高附加值产品。利用香蕉根部球茎干粉制备甘露糖、甘露寡糖，工艺流程短，设备投资少，生产成本低。

发明内容

本发明是利用香蕉根部球茎干粉制备D-甘露糖、甘露寡糖。大体包含下列几个步骤：

1、香蕉根部球茎切片、晒干或烘干、粉碎

经检测香蕉根部球茎含水量≥90％，切片的作用，是使根部球茎中的水分尽快晒干或烘干，便于贮存。粉碎的作用是增大酸水解时香蕉根部球茎干粉的粉粒与酸接触的表面积，减少水解时间，加速聚糖水解而转化为单糖溶出。水解速度与糖产率随粉体粒度的减小而增大，通常粉碎至80～100目。选用一般的锤片式或齿爪式粉碎机即可。

2、酸水解

香蕉根部球茎干粉水解所用的酸有无机酸和有机酸。用有机酸，如乳酸、柠檬酸、苹果酸、酒石酸等作催化剂水解，因酸的强度低，水解速度慢，水解液中还原糖含量低，制备成本较高；用无机酸作催化剂，如盐酸、硫酸等，水解速度快，制备成本低，两者都能迅速且很好地水解香蕉根部球茎干粉中的多糖。

酸浓度是影响香蕉根部球茎干粉中多糖水解的重要因素。多糖水解速度随酸浓度增大呈线性增大，但酸浓度过大，对设备腐蚀严重，不利于安全生产，对环境影响大，水解后副产物也较多，不利于甘露糖和甘露寡糖提纯和精制。本发明选择适宜的酸浓度为0.05～1.8mol/L，酸的用量为香蕉根部球茎干粉重量的4～5倍，水解温度为90～150℃，水解时间为1～4h，可采用常压水解和高压水解。本发明选择低酸、高温、高压、短时水解法，水解液为茶色透明液体。

3、中和

香蕉根部球茎干粉酸水解后，利用压力差将水解液压入中和罐，搅拌中缓慢加入固体氢氧化钠或氢氧化钾，调节pH＝4.0～6.0，离心去渣，水解液呈茶色透明，总还原糖含量8～10°Bx。

4、脱色

中和后的水解液泵入夹层锅，搅拌升温至80～90℃，加入水解液重量3～5％的糖用活性炭，脱色30min，以吸附酸水解过程中从香蕉根部球茎干粉中溶出的有色物质、低分子量有机物杂质、糖分解产生的焦糖色素等，然后板框过滤，滤液为无色或浅黄色透明。脱色后的活性炭经洗涤，回收残留的糖分，烘干，回收重新利用。

5、层析分离

将脱色后的水解液泵入层析柱，用去离子水做流动相，洗脱甘露糖、甘露寡糖，流速80～100mL/min。收集pH＝5.0～7.0，可溶性固形物≥0.5°Bx的洗脱液。洗脱液无色透明，糖液浓度8.0～10.0°Bx。