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低聚异麦芽糖(IMO)是目前食品领域用量最大的一种功能性低聚糖,具有促进肠道内双歧杆菌增殖、预防龋齿、抑制肥胖等众多生理功能,并广泛用于糖果、软饮料、啤酒、面包等的生产中。磷酸寡糖(POs)是一种新型功能性低聚糖,除了功能性低聚糖的一般生理功能外,还具有促进钙铁等矿物质元素吸收、防止淀粉老化的功效。结合生产两种产品对原材料性质的要求和芭蕉芋淀粉的特性,本研究致力于一步法同时生产低聚异麦芽糖和磷酸寡糖,克服常规生产中只得到一种产品而存在的原料利用率不足的问题。同时,采用芭蕉芋淀粉也能在一定程度上解决产品生产与人口增长对粮食需求之间的矛盾。 采用耐高温α-淀粉酶对芭蕉芋淀粉的液化条件进行了探索。首先选取影响芭蕉芋淀粉液化的四个因素:耐高温α-淀粉酶添加量、淀粉悬浮液浓度、反应时间、反应温度。通过单因素实验深入了解其对芭蕉芋淀粉液化的影响,然后通过L934正交实验优化出最佳液化条件为酶添加量33U/g淀粉、反应温度60℃、反应时间75min、芭蕉芋淀粉悬浮液浓度25%,液化dextrose equivalent(DE)值为13.22。该条件满足后期反应对液化DE值在10~15之间的要求。采用β-淀粉酶和α-葡萄糖糖苷酶进行糖化、转苷反应,通过对反应时间的优化,得出最佳反应时间为72h;通过对两种酶添加比例的优化,得出β-淀粉酶的使用量为2.52U/g淀粉、α-葡萄糖苷酶的使用量为3.67 U/g淀粉时,产物中IMO的比例最高为34.36%,加上反应液中的分支低聚糖(BOS),总功能性低聚糖含量为44.62%。 对反应液中IMO和POs的分离、纯化和POs的定性进行了研究。对比D315、D201、BCW-2501三种备选离子型交换树脂的分离效果,选择D315树脂为后续实验所用。通过对比不同上样量结果分析,确定最佳上样量为2mL糖化、转苷反应液。采用去离子水对IMO等中性糖进行洗脱,优化出最佳洗脱速度为1.3mL/min。采用NaCl溶液对 POs进行洗脱,优化出1.6mL/min为最佳洗脱速度,0.5mol/L的NaCl为最佳洗脱液浓度。采用分子截留量150~300Da的纳滤膜对IMO收集液进行纯化,优化出5~8倍的初始液体积为最佳纯化倍数;采用分子截留量300~450Da的纳滤膜对POs进行纯化,优化出8~10倍为最佳纯化倍数。采用傅里叶红外光谱分析、核磁共振波谱分析、高效阴离子交换色谱-脉冲安培检测三种手段结合,对POs进行定性,得出POs是含有磷酸基团的糖类化合物。 本论文采用芭蕉芋淀粉生产低聚异麦芽糖和磷酸寡糖,为后续研究探索了道路,同时一步法生产两种产品,也能为相关研究提供一定的借鉴。