(精选)菊粉的生产工艺和相关知识.doc

菊粉的生产工艺和相关知识1．菊粉的简介：菊 粉 ( Inulin) 属于植物中储备性多糖，是由D-呋喃果糖分子以Ii( 2一1)糖营键连接而成的果聚糖，每个菊粉分子末端以a (1.2)糖苷键连接一个葡萄糖残基，聚合度(DP)通常为2一60，平均聚合度为10-12目 前 ， 菊 粉 广泛应用于食品、医药以及化工等领域菊粉不仅可以作为脂肪替代品应用于低能量食品生产，而且具有膳食纤维以及益生素的生理功能，是一种优秀的功能性食品基料在欧洲，菊粉及其相关产品己经成为一个相当大的产业，具有广阔的发展前景目前 ，全 世界只有三个公司工业化生产菊粉，分别是比利时ORAFTI公司和WARCOING公司以及荷兰SENSUS集团子公司COSUN公司，成为世界菊粉主要生产公司，产量占世界菊粉产量的98.8%而且这些公司无一不是以菊苣为原料，欧洲菊苣生产基地由1990年几百公顷增加到2000年两万公顷菊粉及其相关产品己经成为一个相当大的产业，具有广阔的发展前景2菊粉的来源：自从 18 04 年 德国科学家Rose首次从旋复花属(I nula)土木香(Inulahelenium)根茎中提取出一种果聚糖“独特物质”，1818年Thomson将其命名为菊粉，1864年德国植物生理学家Julius Sachs利用显微镜成功的观察到大丽花(Dahlia)、向日葵( Helianthus tuberosus)和土木香块茎菊粉的球状晶体结构，成为果聚搪研究的先驱者。

3．菊粉的原料：菊芋俗称洋姜，为菊科多年生草本植物的块茎或茎叶，耐贫瘠和干旱，对气候和土壤条件要求不高，适应性强能抗霜打和抵御多种疾病我国许多地区都有种植，一般亩产菊芋块茎2000—4000公斤，是加工生产菊粉的良好原料每公顷产菊粉4.5—8.3吨菊苣是一年或两年生或短期多年生菊科草本植物，原产于东半球，适合生长于海洋气侯条件下，与菊芋相比，它的每公顷产量在9.8—16.1吨4．菊粉的物化性质：标 准 菊 粉聚合度为2-60，平均聚合度为10-12，长链菊粉的平均聚合度为25，可以有效用作模拟脂肪替代品商品菊粉为白色无定形粉末，吸湿性很强， 无味， 没有任何不良风味或者后味， 标准菊粉常含有少量单糖和双糖而略带甜味，约为蔗糖甜度的10%，而长链菊粉没有甜味菊 粉 微 溶于冷水，易溶于热水，溶解度随温度的升高而增加如比利时Orafti公司生产的菊粉(商品名为RaftilinoHP )，其在25℃时JL乎不溶于水，50℃时溶解度仅为1.2% (w/v)，当温度达到90℃时溶解度明显增加至35% (w/v )由于菊粉吸湿性强，在水中分散时极易结块，加入淀粉或对其进行速溶化处理，可提高菊粉的分散性。

菊粉溶液粘度较低，10℃时，5%和30%菊粉溶液的粘度分别为1.65mPa.s和100mPa.s菊粉溶于水时，可使水的冰点下降、沸点升高菊粉能够与其他食品添加剂结合使用，在乳制品中增强水果风味菊粉还能用作低能量填充剂，赋予食品一定形状， 改善食品口感菊粉与阿斯巴甜、A-K糖、糖精等强力甜味剂具有协同增效作用， 5% Frutafito 蔗糖甜味8%)与强力甜味剂同时使用，可以替代30%阿斯巴甜、30% A-K糖或者45%糖精，菊粉能够掩盖或去除强力甜味剂的后味，一般 而言 ，pH大于4时，菊粉不水解，而pH小于4时，以及处于适当温度和时间下，菊粉即被缓慢水解为果糖和葡萄糖，因此，菊粉不适合应用于高酸度软饮料中但是在凝胶状态下，或者菊粉含量超过70%，由于缺乏自由水，即使在酸性或高温的条件下菊粉也十分稳定，并且研究发现，当温度低于10℃, pH处于3.0-7.5之间，菊粉不发生水解菊 粉 经 过酸法水解或酶法水解可以生成含75%以上D一果糖的果糖浆或低聚果糖浆，也可直接发酵生产酒精、葡萄糖酸、山梨糖醇等酸水解菊粉为果糖容易产生大量副产物，采用微生物菊粉酶( Inulinase, E C 3.2.1.7)水解菊粉效果很好，这己经成为目前开发果糖产品的一种新途径。

另外，利用双功能催化剂Ru/C，能够同时催化菊粉的水解与加氢反应，从而生成高产量的甘露糖醇和葡萄糖醇，成为生产甘露糖醇有效途径，见图1-9，或者催化菊粉先加氢后水解，只有Fm型菊粉能够被还原加氢，然后水解生成甘露糖醇，因为GFn型菊粉没有还原基团，不能发生加氢还原反应5．菊粉的行业标准：标准菊粉长链菊粉平均聚合度1225干重(%)9595菊粉含量(%干物质)9299.5糖含量(%干物质)80.5pH(10%w/w)5—75--7硫酸化灰分(%干物质)小于0.2小于0.2重金属含f (PPm千物质)小于0.2小于0.2外观白色粉末白色粉末味道中性中性甜度(蔗糖甜度为100%)10无25 0C水溶性(g/1)12010粘度(mPa.s, 100C，5%)1,6 2.4热稳定性良好良好酸稳定性一般良好6．菊粉的传统工艺和存在的弊端：新鲜菊芋经洗涤去皮、切片，然后用80度以上的热水烫漂灭酶，干燥得菊粉干片菊芋干片中菊粉的提取，一般根据是否把菊芋干片粉碎成粉末分成两种提取工艺，工艺一是直接将粉碎的菊芋干片浸泡在少量水中，然后用搅拌机将菊芋打碎，加入一定量水中，在一定温度下，搅拌提取一定时间后，最后过滤榨汁，所得滤液为粗菊粉提取液，经碱处理除杂，再经进一步脱色、精制提取、干燥即可得到菊粉产品。

工艺二是将菊芋干片经粉碎后，溶解于一定量的水中，在一定温度下，搅拌提取一定时间后，离心分离，沉淀榨汁后得上清夜所得上清夜即为粗菊粉提取液，经碱处理除杂，进一步脱色、精制提取、干燥即可得到菊粉产品采用上述两种工艺方法，均存在菊粉的提取率低、纯度低、聚合度低等问题7．菊粉的优化工艺和优势：此工艺是一种微波技术辅助提取菊粉的方法，该方法以菊芋为原材料，将新鲜的菊芋经预处理制成菊芋干片，然后粉碎、用水浸泡溶解，再进行微波处理，随后在热水浴中浸提，得到粗提取液，然后经过碱处理、阴阳离子交换树脂处理后得到精制提取液再经过减压浓缩、干燥处理后得到高纯度菊粉与传统的工艺相比，本工艺采用微波技术和膜分离技术想结合的提取方法，清洁高效、节能环保、无二次污染、容易操作控制，缩短了水浴浸提时间，菊粉提取率高，并且菊粉的生物活性无损失、溶解性好得到的产品性质稳定，纯度高，聚合度高，并可根据需要生产不同聚合度的菊粉产品图一是本工艺生产路线图（1）菊芋的预处理具体操作如下：将新鲜的菊芋清洗，进行热水漂烫处理，钝化菊芋中的多酚氧化酶，以达到减少褐变的目的然后干燥，制成菊芋干片热水漂烫的温度为80-100℃,时间为5-10min。

制成菊芋干片时的干燥温度为40-60℃,时间为5-7h切片的厚度在0.2-1.5cm得到的干片的含水量7-13%图二为菊芋的预处理的工艺路线图 （2）．生产菊粉粗提取液具体操作如下：将菊芋干片粉碎成菊芋干粉，粉碎目数为60-200目菊芋干粉用一定量水浸泡溶解，菊芋干粉所用浸泡水的量需完全溶解于菊芋干粉然后进行微波处理，微波处理后的溶液再在热水浴中进行浸提，得到菊粉的粗提取液菊芋干粉溶解所用的浸泡水的量为菊芋干粉的8-12倍微波处理的功率为300-600w,时间为120-300s微波处理后的菊粉溶液按照1：14-1：22的料液重量比例加水后浸提所用水温为20-100℃，时间为20-60min 图三为生产菊粉粗提取液的工艺路线图 （3）．菊芋粗提取液的碱处理如下：石灰乳-磷酸法可以有效的去除菊芋粗提取液中蛋白质、果胶、色素等各种杂质，滤泥富含丰富钙在菊芋提取液中添加一定量的石灰乳，调节pH至11, 80℃搅拌保温20min，然后用磷酸将提取液的pH回调至10.4，同样80℃搅拌保温20min，静置过夜，最后用磷酸将提取液pH调至中性。

然后过滤，除去杂质4）．菊芋的脱色和脱盐处理如下：阴 离 子树脂静态脱色过程中，阴离子树脂用量为2% (w/v)，作用时间为3h，作用温度为50C，脱色率为66.47%，总糖损失率仅为3.2%;在温度为50℃时，经过2% ( w/v)阳离子树脂进行离子交换作用2h，灰分含量降低到3.1%，最后得到精制菊粉溶液该菊粉溶液先通过标称分子量为10000道尔顿的超滤膜，以彻底去除蛋白质、果胶等大分子物质透过夜再通过标称分子量为1000的纳滤膜，以彻底去除包括葡萄糖、果糖在内的小分子物质，所得到的截留液为标准菊粉溶液然后减压浓缩，喷雾干燥或冷冻干燥，得到标准菊粉图四为生产标准菊粉的工艺流程图5（5）．不同聚合度的高纯度菊粉的生产方法：将生产的标准菊粉进行溶解，通过2000或2000以上道尔顿的超滤膜，截留液为聚合度20-60的纯度接近100%的高纯度菊粉溶液，经过减压浓缩，冷冻干燥或喷雾干燥得到高纯度高聚合度的菊粉透过夜为聚合度低于20的高纯度低聚合度菊粉溶液，浓缩干燥得到高纯度低聚合度菊粉图五为生产高纯度高聚合度菊粉、高纯度低聚合度菊粉的工艺流程图 与传统工艺相比，本工艺具有以下优势：①．本工艺采用微波技术辅助提取的方法，该方法缩短了水浴浸提时间，大大提高了菊粉的提取率，并且菊粉的生物活性无损失、溶解性好。

②．本工艺采用膜分离技术，节能环保、高效、无二次污染、容易操控，得到产品性质稳定、纯度高、聚合度高，并且根据需要生产不同聚合度的产品③．本工艺在膜处理前，对菊粉的粗提取液依次进行碱处理、阴阳离子交换树脂处理，大大减轻了膜分离负担。