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CN1993374A - 结晶乳果寡糖或含该糖的含蜜结晶及其用途 - Google Patents

结晶乳果寡糖或含该糖的含蜜结晶及其用途 Download PDF

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CN1993374A
CN1993374A CNA2005800255141A CN200580025514A CN1993374A CN 1993374 A CN1993374 A CN 1993374A CN A2005800255141 A CNA2005800255141 A CN A2005800255141A CN 200580025514 A CN200580025514 A CN 200580025514A CN 1993374 A CN1993374 A CN 1993374A
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CN
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crystallization
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sugar
sweet
crystalline
Prior art date
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CNA2005800255141A
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村上和史
伊藤哲也
藤田孝辉
原耕三
坂野好幸
神鸟成弘
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Ensuiko Sugar Refining Co Ltd
Tokyo University of Agriculture and Technology NUC
Original Assignee
Ensuiko Sugar Refining Co Ltd
Tokyo University of Agriculture and Technology NUC
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Publication date
Application filed by Ensuiko Sugar Refining Co Ltd, Tokyo University of Agriculture and Technology NUC filed Critical Ensuiko Sugar Refining Co Ltd
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Abstract

本发明的目的是确认结晶乳果寡糖，同时提供结晶乳果寡糖或者含有该糖的含蜜结晶的制备方法。此外，目的在于提供含有该结晶乳果寡糖的组合物，例如：饮料食品、化妆品、药品等。即，本发明提供以从结晶乳果寡糖或者含有该糖的含蜜结晶以及含有结晶乳果寡糖的溶液中析出结晶乳果寡糖，收集该结晶乳果寡糖为特征的结晶乳果寡糖或者含有该结晶的含蜜结晶的制备方法、及其应用。

Description

结晶乳果寡糖或含该糖的含蜜结晶及其用途
技术领域
本发明涉及新型结晶糖类、该糖的制造方法及其用途，详细而言，涉及结晶乳果寡糖(Lactosucrose)或含有该糖的含蜜结晶(molasses-containing crystal)、其制造方法及其用途。
背景技术
乳果寡糖是在乳糖的还原性末端结合了果糖的三糖类，用于饮料食品、化妆品、药品等各种组合物。
该乳果寡糖可以通过使用蔗糖作为糖供体，使用乳糖作为糖受体，由β-呋喃果糖苷酶的糖转移反应合成。在该反应中乳果寡糖的生成率低到40％左右。所以，工业上，通过向反应系统中加入酵母，由酵母同化副产物葡萄糖，使平衡反应向乳果寡糖生成方向偏移，生成率上升到大约60％(参照专利文献1)。
不过，进一步想得到高纯度的乳果寡糖时，必需进行反相层析、凝胶过滤层析、模拟移动床型离子层析等层析的分离纯化，这是导致产品成本高的重要原因。
所以，为了解决上述问题，提出了向模拟移动层装置分别提供乳糖、蔗糖、果糖转移酶，连续地得到高纯度的乳果寡糖(参见专利文献2)，可是此时存在使用的装置的成本过高，反应控制困难等问题，尚且未达到实用化。
此外，乳果寡糖的粉末制品是用公知的喷雾干燥法制造的。可是，由该方法得到的产品极其容易吸湿，容易固结，是丧失了流动性的不稳定的产品，所以希望确认更稳定的结晶。
专利文献1：特开平4-293494号公报
专利文献2：特开平11-46788号公报
发明内容
发明所要解决的问题
本发明的主要目的是建立结晶乳果寡糖的同时，提供结晶乳果寡糖或者含有该糖的含蜜结晶的制备方法。
本发明中所说的结晶乳果寡糖和含有该糖的含蜜结晶实质上可以具有结晶性，也可以是高纯度的结晶乳果寡糖，还可以是含有结晶乳果寡糖以外的蔗糖、乳糖、蔗果三糖等糖类的含蜜结晶。此外，不限定固体成分中的乳果寡糖的纯度。
解决问题的方法
本发明人等为了解决上述课题，进行了刻苦的研究。结果，通过用离子层析等层析分离乳果寡糖纯度为60％左右的水溶液，将纯度提高到90～99％，浓度浓缩到70～85w/w％，发现将该乳果寡糖液在10～35℃保存数月时，在液体中析出了结晶。
将该结晶向乳果寡糖浓度为60～85w/w％，优选78w/w％水溶液中作为晶种加入，同时缓慢搅拌以帮助结晶，将得到的糖膏分蜜，向结晶喷雾少量的水，通过洗涤获得高纯度的结晶。
研究该结晶的理化性质时，发现是以往完全不知道的难吸湿性结晶乳果寡糖，完成了本发明。
权利要求1所述的本发明是结晶乳果寡糖或者含有该糖的含蜜结晶。
权利要求2所述的本发明，是结晶为水合物的权利要求1所述的结晶乳果寡糖或者含有该糖的含蜜结晶。
权利要求3所述的本发明，是结晶为五水合物的权利要求1所述的结晶乳果寡糖或者含有该糖的含蜜结晶。
权利要求4所述的本发明，是结晶为单斜晶系的权利要求1所述的结晶乳果寡糖或者含有该糖的含蜜结晶。
权利要求5所述的本发明，其是以从含有乳果寡糖的溶液，结晶析出结晶乳果寡糖，获取该结晶为特征的结晶乳果寡糖或者含有该糖的含蜜结晶的制备方法。
权利要求6所述的本发明，是以含有结晶乳果寡糖或者含有该糖的含蜜结晶为特征的组合物。
权利要求7所述的本发明，是以组合物为饮料食品作为特征的权利要求6所述的组合物。
权利要求8所述的本发明，是以组合物为化妆品作为特征的权利要求6所述的组合物。
权利要求9所述的本发明，是以组合物为药品或者准药品作为特征的权利要求6所述的组合物。
发明效果
通过本发明可以提供稳定性优良的结晶乳果寡糖。并且，根据本发明的制备方法，能够在工业性规模水平，便宜并且高收率、容易地制备高纯度的乳果寡糖结晶。
根据本发明得到的结晶乳果寡糖，与以往的乳果寡糖的粉末制品不同，吸湿性低，更稳定，容易获得。所以，本发明的结晶乳果寡糖不仅能够作为试剂或者化学原料等加以利用，而且能够有利地用于食品饮料、化妆品、药品等各种组合物。所以，本发明在实用方面带来了很好的效果。
附图说明
图1：表示的是结晶乳果寡糖的吸湿性(25℃，相对湿度33％)的图。
图2：表示的是结晶乳果寡糖的吸湿性(25℃，相对湿度81％)的图。
图3：表示的是结晶乳果寡糖的显微镜照片。
图4：表示的是结晶乳果寡糖的13C-NMR谱的图。
图5：表示的是结晶乳果寡糖的IR谱的图。
图6：表示的是结晶乳果寡糖的立体结构图。
具体实施方式
乳果寡糖如下述结构式所示，是在乳糖的还原性末端结合了果糖的三糖类，甜度是砂糖的大约3成，卡路里为1.7kcal/g。
Figure A20058002551400061
本发明的结晶乳果寡糖和含有该糖的含蜜结晶是由上述的乳果寡糖构成的结晶。乳果寡糖的结晶，可以是在晶格中含有水的水合物，这样的水合物优选为1～5水合物，其中优选5水合物。此外，对结晶类没有特别的限定，优选是单斜晶类。
下面对本发明的结晶乳果寡糖和含有该糖的含蜜结晶的制备方法进行描述。
本发明的结晶乳果寡糖析出用溶液，只要是乳果寡糖过饱和溶液析出结晶乳果寡糖即可，不局限于乳果寡糖的制备方法。如果表示具体的例子，将纯度大约30％以上，优选30～95％的乳果寡糖制成浓度5～95w/w％水溶液，优选60～85w/w％的水溶液，该溶液的温度只要是溶液不冻结，或者在结晶的熔点以下发生乳果寡糖褐变、分解可能性小的温度即可。例如将水分大约5％以上，优选15～40％的溶液在大约5～100℃，优选20～25℃加入晶种，促进晶体析出，成为糖膏即可。此外，在使晶体析出时，为了调整溶液的过饱和度、粘度，可以随意使之与水溶性有机溶剂例如：甲醇、乙醇、丙酮等共存。
从得到的糖膏中制备结晶乳果寡糖和/或含有该糖的含蜜结晶的方法，只要是能够获得结晶乳果寡糖和/或含有该糖的含蜜结晶的方法即可，可以使用分蜜方法、喷雾干燥方法、块粉碎方法、流动造粒方法等公知的方法。特别是使用口袋型离心分离机的分蜜方法在结晶乳果寡糖的制造方面是有效的，根据需要，向该结晶喷雾少量的冷水或者冷乙醇溶液等，容易进行洗涤。
此外，未完全分离蜜而制备的分蜜结晶，乳果寡糖的纯度基本未提高，不过产品的产量增加。在本产品的情况下，作为蜜成分，除了含有结晶乳果寡糖之外，含有来自原料的糖类、例如蔗糖或者乳糖等。
分蜜方法以外的方法，在制备含蜜结晶方面有效，在喷雾干燥法的情况下，通常，喷雾浓度60～90％，优选70～75％，晶体产出率20～70％左右，优选40～50％的糖膏，如果在结晶粉末不溶解的温度下干燥，能够很容易地制备含蜜结晶。此外，块粉碎方法，通常将水分5～15、优选10～12％、晶体产出率10～60％左右，优选40～50％的糖膏静置1～5天，优选静置2～3天，使之固化成块状，如果将其粉碎干燥能够容易地制备含蜜结晶。
这样得到的结晶乳果寡糖和含有该糖的含蜜结晶根据其含有的结晶乳果寡糖的量，其吸湿性多少有变动，不过基本上因为难吸湿性，所以不存在粘附或者固着的担心，容易生产。所以，以往被判断为使用乳果寡糖不能制备或者极其难以制备的粉末甜味剂、口香糖、巧克力、速食汤、片剂等饮料食品的制备能够在工业上极其容易地制备。此外，也可以用于饮料食品以外的化妆品、药品、准药品、化学原料、饲料等各种用途。
权利要求6所涉及的组合物，指的是上述状态的物质，不过并不局限于此。组合物的形态可以是任意的，除了是液体状、粉状、粒状等之外，也可以是胶囊状、片状、其他的成形物等。组合物中根据需要可适当配合常用成分，例如：赋形剂、粘合剂、稳定剂、增量剂、润滑剂、崩解剂、甜味剂、着色剂等。
这样，如果使用本发明的制备方法，能够从含有乳果寡糖的糖混合溶液中容易地得到高纯度的乳果寡糖。此外，因为能够省略以往要进行的分级步骤以及喷雾干燥步骤、流动造粒步骤等，所以能够低价地进行制备。
实施例
下面，通过实施例详细说明本发明，不过本发明不局限于此。
在下述实施例中的糖组成，通过高效液相层析(HPLC)分析试样，
根据峰面积计算得出。HPLC按照下述条件进行。
柱子：TSK-GEL Amide-80(Tosoh(株)公司制)
流动相：71％乙腈
流速：1.0ml/min
柱温：35℃
检测器：示差折射计
(实施例1)结晶乳果寡糖晶种的制备
将1重量份的蔗糖、1重量份的乳糖与3重量份的水加热溶解后，在37℃冷却，按照每克蔗糖加入7个单位的来自Arthrobacter sp.K-1株(特开平3-27285号公报)的β-呋喃果糖苷酶的比例添加，再按照重量来添加2％以上的酵母(Oriental Yeast Co.，Ltd制造)，使之反应30小时。反应结束后，在90℃进行1小时的失活处理后，进行硅藻土过滤、用离子交换树脂的脱盐脱色的层析，得到纯度58.5％的糖蜜。
将得到的糖蜜流过填充了分级用树脂(UBK-530，日本Rensui(株)公司制)的内径15cm的不锈钢柱，得到乳果寡糖纯度为98.5％的糖蜜。将得到的糖蜜浓缩到大约75w/w％，在10L的玻璃烧瓶中于10～15℃放置数月时，在其内壁上析出了乳果寡糖的结晶。
将该结晶作为晶种，加到纯度98％的乳果寡糖水溶液的浓度78w/w％溶液中，同时缓慢的搅拌帮助结晶。
将得到的糖膏用口袋型离心分离机分蜜，向结晶加入少量的蒸馏水，洗涤，得到纯度99.9％的结晶乳果寡糖。
这样得到的乳果寡糖在室内也不吸湿，可以作为优秀的晶种。
(实施例2)结晶乳果寡糖的制备
向表1所示的固体成分100kg的糖混合溶液加入100g实施例1得到的晶种，在助晶机内边缓慢旋转边使晶体析出。生成的结晶通过离心分离机回收，用冷水洗涤。该结晶用干燥机干燥，计算纯度和回收率。结果表示在表2中。
表1糖混合溶液的糖组成(％)
  糖混合溶液编号   LSF   LS   1-Kes   Lac   Suc   单糖   其它
  1   0.2   98.1   0.1   1.0   0.2   0.4   0.0
  2   3.7   90.1   3.2   0.7   1.5   0.1   0.7
  3   3.3   74.4   2.4   7.5   8.6   2.9   0.9
  4   5.4   65.2   2.9   10.5   12.6   2.5   0.9
  5   3.7   55.1   2.8   13.6   18.9   3.7   2.2
LSF：果糖基-乳果糖(fructosyllactosucrose)
LS：乳果寡糖
1-Kes：1-蔗果三糖
Lac：乳糖
Suc：蔗糖
表2乳果糖晶体析出试验结果
  糖混合溶液编号   结晶析出时间(小时)   得到的结晶的纯度(％)   回收率(％)
  1   4   99.9   68
  2   6   99.3   64
  3   28   97.4   43
  4   58   93.5   34
  5   140   90.1   26
由表2的结果可知，乳果寡糖纯度降低的话，晶体析出的时间变长，回收率也降低，不过可以确定如果糖混合溶液中的乳果糖的纯度达到55％以上的话，通过一次结晶能够得到纯度90％以上的乳果寡糖。
(实施例3)结晶的吸湿性
实施例2得到的纯度99.9％的结晶乳果寡糖和乳果寡糖粉末(盐水港精糖(株)制，LS-90P)在称量瓶上称取大约3g，在25℃下保存在相对湿度33％和81％的恒温保湿槽中，测定重量变化。结果表示在图1和图2中。
由图1和图2的结果可以明确结晶乳果寡糖与以往的粉末制品相比，显示出低的吸湿性。
(实施例4)结晶的物理化学性质
在对实施例2中得到的纯度99.9％的结晶乳果寡糖的物理化学性质进行分析时，如下进行。
(1)元素分析(作为无水物)
C＝42.36％H＝7.45％
(2)质量分析(作为无水物)
MW＝510(分子式C18H38O16)
(3)水分(用Karl-Fisher法测定)
15.2％(每摩尔乳果寡糖中5摩尔水)
(4)融点
将3mg结晶乳果寡糖装到专用的铝制容器中，用示差扫描热量计DSC-50(株式会社岛津制作所制)测定时，检测到53～55℃和173～175℃的吸热峰。173～175℃的吸热峰被认为是在温度上升过程中，由5水合物向无水物转化而出现的。所以，确定结晶的融点是53～55℃。
(5)比旋光度
[α]D 20+65.4°
(6)紫外线吸收谱
制成水溶液，测定，未显示出特性吸收。
(7)溶解度
溶解度高，在25℃的水中，相对100ml，溶解大约220g。
(8)物性、物质的颜色、气味
是无色透明的结晶，微结晶是白色粉末，具有少量的甜味，无臭味。无吸湿性，不潮解。从乳果寡糖水溶液中析出晶体过程中的结晶例以显微镜照片的形式表示在图3中。
(9)呈色反应
蒽酮-硫酸反应中，呈现绿色。由费林溶液而进行的反应为阴性，碘反应呈阴性。
(10)结构
(a)用1N的硫酸水解，生成D-葡萄糖、D-半乳糖、果糖。
(b)通过β-呋喃果糖苷酶的作用，生成1摩尔的乳糖和1摩尔的果糖。
(c)碳核磁共振分析(13C-NMR)的结果如图4所示。
(11)红外线吸收谱
将结晶在80℃减压干燥2小时后的粉末2mg分别和干燥的KBr200mg搅拌，混合，制成透明的片，测定红外吸收光谱。结果如图5所示。
(12)X射线结晶结构分析
在25℃，将从乳果寡糖过饱和水溶液(浓度75％)中晶体析出的1.0×1.0×0.8mm的含水结晶用环氧树脂粘着剂固定在玻璃棒的顶端，使用理学电机工业(株)制4轴型自动衍射计(AFC7R)和回转对阴极型X线发生装置(RU300，输出30kV，80mA)，在室温下收集衍射信息。
本结晶是单斜晶系，空间群 P21，格子定数为 a＝11.099， b＝14.453，c＝8.361，α＝90.0°，β＝92.43°，γ＝90.0°。并且本结晶的立体结构图如图6所示。
通过上述事实可以判断本发明的结晶是以往完全未知的乳果寡糖结晶。
(实施例5)混合甜味剂的制造
向用实施例2的方法得到的纯度99.9％的结晶乳果寡糖的1重量份中均匀混合α-糖基蛇菊苷(glycosyl stevioside)(东洋精糖(株)制，商品名α-Gsweet)0.1重量份，制备粉末甜味剂。本品具有优良的甜味，具有的甜味是砂糖的2倍，还发挥双歧杆菌增殖促进效果。
(实施例6)口香糖的制备
将1重量份的胶基质加热溶解到变柔软的程度，向其中混合用实施例2的方法得到的纯度99.9％的结晶乳果寡糖3重量份、葡萄糖3重量份和适量的薄荷香料和着色料后，根据常规方法用滚筒混练，成型，由此制备口香糖。本品质地、甜味都很好，具有促进双歧杆菌增殖的效果。
(实施例7)硬糖的制备
向90重量份的还原麦芽糖糖浆(水分25w/w)中加热溶解在实施例2的方法中得到的纯度99.9％的结晶乳果寡糖15重量份，在减压下浓缩至水分为2w/w％，将其与0.5重量份的柠檬酸和适量的柠檬香料、着色料混合，然后，按照常规方法成型、制备硬糖。本品是具有优良的甜味的低粘附性的硬糖，具有促进双歧杆菌增殖的效果。
(实施例8)巧克力的制备
将30重量份的可可糊、10重量份的可可黄油、15重量份的实施例2的方法中得到的纯度99.9％的结晶乳果寡糖、5重量份的蔗糖和15重量份的全脂奶粉混合，通过精炼机。并且下调粒度后，装入到巧克力搅拌揉捏机中，加入0.5重量份的卵磷脂，在50℃炼2天2夜。
然后，按照常规方法流入成型机，制造成型固定的巧克力。本品不用担心出现反霜、糖霜，置于舌上时顺利融化，味道良好。此外，本品具有促进双歧杆菌增殖的效果。
(实施例9)乳饮料的制备
将70重量份的咖啡浸出液、100重量份的牛奶、20重量份的实施例2的方法中得到的纯度99.9％的结晶乳果寡糖、适量的咖啡香料、着色料混合，均匀化后，根据常规方法，杀菌、冷却、填充、包装，制备乳饮料。本品是香浓、呈味良好的咖啡牛奶。此外本品具有促进双歧杆菌增殖的效果。
(实施例10)速食玉米汤料的制备
将25重量份的α-化玉米粉、5重量份的α-化淀粉、3重量份的α-化土豆淀粉、15重量份的α-化糯玉米淀粉、8重量份的实施例2的方法中得到的纯度99.9％的结晶乳果寡糖、5重量份的谷氨酸钠、8重量份的食盐、7重量份的脱脂奶粉、0.5重量份的洋葱粉磨碎、仔细混合之后，添加0.5重量份的山梨糖醇酐脂肪酸酯与12重量份的植物性固化油的加热溶解物，混合，然后加入10重量份的乳糖，混合。之后，将其装入到流动层靠造粒机中，喷雾少量的水，造粒后，用65℃的热风干燥，筛分，制备速食玉米汤料。本品注入到热汤中容易溶解、分散，成为风味优良的汤。此外，本品具有促进双歧杆菌增殖的效果。
(实施例11)蛋奶冰淇淋的制备
将300重量份的玉米粉、500重量份的实施例2的方法中得到的纯度99.9％的结晶乳果寡糖、300重量份的麦芽糖(林原商事(株)销售，注册商标SUNMALT)以及5重量份的食盐过筛、充分混合，加入1500重量份的鸡蛋，搅拌。将其缓缓加入5000重量份的沸腾的牛奶中。之后，将其在慢火上持续搅拌，到玉米淀粉完全糊化，整体变成半透明时，停火，将其冷却，通过加入适量的香草香料，制备蛋奶冰淇淋。本品具有润滑的光泽，是不过分甜的美味。此外，本品具有促进双歧杆菌增殖的效果。
(实施例12)营养剂的制备
制备由650重量份的实施例2的方法中得到的纯度99.9％的结晶乳果寡糖、180重量份的干燥蛋黄、210重量份的脱脂奶粉、5重量份的氯化钠、1.5重量份的氯化钾、5重量份的硫酸镁、0.02重量份的硫胺、0.1重量份的抗坏血酸钠、0.6重量份的维生素E乙酸盐以及0.04重量份的烟酰胺组成的配合物。将该配合物按照每25g一份装入碾压铝制的小袋中，加热密封，制备固体管状营养剂。本品能够保持长期的品质稳定，而且溶解性、分散性良好。此外，本品具有促进双歧杆菌增殖的效果。
(实施例13)片剂的制备
将55重量份的以实施例2的方法得到的纯度99.9％的结晶乳果寡糖、10重量份的麦芽糖、1重量份的磷酸三钙、1.5重量份的糖酯和适量的粉末香料均匀地混合后，根据常规方法，用压片机按照1片大约300mg进行压片，得到片剂。本品无裂缝，是稳定的而且容易服用的片剂，成人每人通过摄取大约1～40片，优选大约2～20片，表现出促进双歧杆菌增殖的效果、促进钙吸收效果。
(实施例14)配合饲料的制备
将40重量份的麦麸、38重量份的脱脂奶粉、15重量份的以实施例2的方法得到的纯度99.9％的结晶乳果寡糖、10重量份的维生素剂、4重量份的鱼粉、5重量份的磷酸二钙、3重量份的液状油脂、5重量份的碳酸钙、3重量份的食盐和2重量份的矿物质剂混合，作为配合饲料。本品是嗜好性提高的家畜、家禽等的饲料，特别优选用作小猪的饲料。此外，本品表现出促进双歧杆菌增殖的效果、激化矿物质的效果。

Claims (9)

1.结晶乳果寡糖或者含有该糖的含蜜结晶。
2.权利要求1所述的结晶乳果寡糖或者含有该糖的含蜜结晶，其中，结晶是水合物。
3.权利要求1所述的结晶乳果寡糖或者含有该糖的含蜜结晶，其中，结晶是五水合物。
4.权利要求1所述的结晶乳果寡糖或者含有该糖的含蜜结晶，其中，结晶是单斜晶系。
5.结晶乳果寡糖或者含有该糖的含蜜结晶的制备方法，其特征在于，从含有乳果寡糖的溶液中结晶析出结晶乳果寡糖，收集该结晶。
6.组合物，其特征在于，含有结晶乳果寡糖或者含有该糖的含蜜结晶。
7.权利要求6所述的组合物，其特征在于，所述组合物是饮料食品。
8.权利要求6所述的组合物，其特征在于，所述组合物是化妆品。
9.权利要求6所述的组合物，其特征在于，所述组合物是药品或者准药品。
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