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摘要：结晶果糖是一种新型的健康糖源，具有广阔的运用前景。本实验中，我们利用果聚糖外切水解酶酶解菊芋块茎来生产结晶果糖。菊芋生长在盐碱地中，其中含有大量的菊粉，约占其茎干物质含量的 50%以上，而菊粉是各种果聚糖的混合物，它能被分解成果糖和葡萄糖。在本实验中，我们通过纯果糖结晶预实验，得出果糖结晶的最佳条件为：降温温差 55-5℃，料液比为 1:10，晶种添加量为 3%，此时结晶率可达 80%以上；最后，将结果初步地运用于菊芋酶解液果糖结晶实验，得到一次结晶的果糖回收率为19.25%，二次结晶的果糖回收率为21.51%。 30399
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毕业论文关键词：菊芋；果糖；结晶；
目录
摘要 1
关键词 1
Abstract 1
Key words 1
引言 1
1 材料与方法 2
1．1 仪器 2
1．2 材料 2
1．3 实验方法 2
131晶种的制备 2
132 纯果糖溶液的结晶实验 2
133 菊芋酶解液的制备 3
134 菊芋酶解液结晶实验 3
1．4 技术路线 3
2 结果与分析 3
2．1 50%果糖溶液结晶实验结果 3
2．2 60%果糖溶液结晶实验结果 4
2．3 70%果糖溶液结晶实验结果 5
2．4 酶解液的果糖结晶 6
3 讨论 6
3．1 结晶条件的探讨 6
3．2 菊芋酶解液应用实验中存在的问题 7
3．3 创新点与展望 7
致谢 7
参考文献 7
The production of crystalline fructose from Jerusalem artichoke
Abstract：Fructose, which is a natural sweetener, has stable properties. In this experiment, we use the hydrolysis solution of fructan to produce crystallized fructose from Jerusalem artichoke. Jerusalem artichoke grows in saline alkali soil, containing a large amount of inulin, which accounts for more than 50% of the dry matter content and can be broken down into fructose and glucose. In this study, the optimal conditions of fructose crystallization which were obtained by pure fructose crystallization experiment are: the cooling temperature difference is 55-5℃; the ratio of material to liquid is 1:10; the amount of crystal seed is 3%.Then, the crystallization rate was up to 80%. At last, the optimal conditions were applied in the fructose crystallization of enzymatic hydrolysate of Jerusalem artichoke. We concluded that the rate of recovery of fructose obtained from the first crystallization was 19.25%, and the recovery rate from the second times was 21.51%.
Key words: Jerusalem artichoke；fructose；crystallization；
引言 果糖是一种单糖，它口感纯正、甜度高，是蔗糖的 1.8倍，是所有天然糖中甜度最高的糖、且性质稳定，并具有优良的代谢特性，不会引起血糖的快速波动，也不会产生龋齿[1]。果糖的生产和应用有两种形式，一种是果葡糖浆，另一种是结晶果糖。前者的生产和需求已趋于平稳，而且不能很好体现果糖的独特性质。后者的工业化生产是近30多年的事，但目前该技术的掌握还只限于少数发达国家[2]。菊芋是生长在盐碱地的一种非粮食性植物，其含有大量的菊粉，约占其茎干物质含量的 50%以上，菊粉是各种果聚糖的混合物，它能被分解，主要生成果糖。一般植物中的菊粉含量都较低，然而菊芋中却含有高浓度的菊粉。沿海滩涂地区的土壤中有着高浓度的盐分，绝大部分农作物无法在滩涂上生存和生长，而我国沿海滩涂的面积却非常庞大，因此能够在沿海滩涂上生长的生物极具经济价值。而菊芋就是一种具有良好的耐盐碱性的植物，因此在沿海滩涂等环境下也能很好的生长，并且产量很高，具有极好的生态适应性[3]。在菊芋中，果糖以果聚糖形式存在，将菊芋或菊粉进行水解分离，是生产果糖的一种方法。 在国外，果糖生产应用的历史大致可以分为四个阶段。第一阶段，20 世纪 20 年代初至 50 年代，美国先后发明了以淀粉为原料用酸法和碱法制备果葡糖浆。第二阶段，1959 年，酶法生产果葡糖浆成功问世，酶法的应用，使果葡糖浆的生产工艺得到优化，且果糖纯度也得到了提高，这大大促进了制糖业的发展。第三阶段，1960 年，美国的 Marshall 成功地研制出了利用葡萄糖异构酶将葡萄糖异构为果糖的方法；紧跟着，1974 年，美国开始使用固定化葡萄糖异构酶生产果糖糖浆，固定化葡萄糖异构酶的应用，在极大地提高了酶的利用率和产品质量的同时，也大大降低了生产成本，推动了果葡糖浆工业的快速发展。第四阶段，1980 年，美国 UOP 公司发明了模拟移动床，实现了果糖和葡萄糖的连续分离；1981 年，美国 Xyrolin 公司首先应用此技术开始生产结晶果糖，从此拉开了结晶果糖生产的序幕[4] [5]。 相比之下，国内结晶果糖工业起步较晚，生产效率低、产品粒度特征不佳，总体质量不高，急需进行结晶工艺方面的深入研究。目前工业上大规模生产多采用淀粉水解制葡萄糖，再经固定化葡萄糖异构酶转化为果糖，其中依然含有大量的葡萄糖，可以经树脂分离或络合分离或氧化分离来去除[1]。结晶过程一般分为两种，一、在纯水相中进行，虽然具有成本低、污染小等优点，但由于果糖在水溶液中具有很高的溶解度，同时介稳区很宽，这导致水相中物系的黏度大，结晶时间长，产率低，晶体不规则，产品不利于分离 [6] [7]。二、在有机相中进行，可以促进晶体的生长，降低果糖在水溶液中的溶解度，并且还可以避免晶体生长过程中造成的糖浆黏度增大的问题，缩短结晶时间，提高产率 [8] [9]。根据实验条件和果糖结晶率及纯度，我们参考过许多人的实验方案，最终我们选择了徐姗姗的实验方案，大致为：将果糖浆浓缩，加热至一定温度 →按糖液与乙醉体积比xx 加入无水乙醇并混匀→按糖浆重量的x%加入晶种并混匀→待样品降至室温后，再放入冰箱降温到 5 ℃，结晶 xh，出料→过滤除去乙醇，收集结晶体烘干，称重→上高效液相色谱，计算结晶果糖相对于高果糖浆中所含果糖的得率。本实验，我们采用固定化果聚糖外切水解酶作为固定化酶直接水解菊芋块茎，产生果糖[10]，然后采用上文所说的方法进行结晶。 随着结晶果糖生产规模的扩大、产品质量的提高，以及人们生活观念的转变，结晶果糖必将成为未来食用糖的发展趋势。目前，结晶果糖在许多国家已经作为甜剂来使用，如能量较低的健康食品、营养品、保健品、婴幼儿食品，包括特殊人群的健康食品。另外，在医疗行业，其应用也非常的广泛，如治疗肝炎、肝硬化、糖尿病、心血管疾病及作为中毒症的解毒剂等，能够补充手术后蛋白质的流失，对妊娠恶阻、胃肠疾病、皮肤病以及发育不良等治疗效果较好[11]。据预测，结晶果糖作为一种健康糖源，将会成为21世纪的新型糖源，完全可以代替现在的食用糖。