麥芽糖粉末噴霧干燥的研究進展

黃華國，劉景圣，鄭明珠，蔡 丹

(吉林農業大學 食品科學與工程學院，吉林 長春 130118)

中國早在公元1 500年以前已生產麥芽糖［1］。由于麥芽糖漿的一些突出優點，如結晶性低，甜味溫和，粘度低，吸潮性低，現已在食品和其他工業上得到了越來越廣泛的應用［2］。

目前，國內市場上銷售的麥芽糖主要以液體麥芽糖為主。根據麥芽糖的含量，一般分為普通麥芽糖漿、高麥芽糖漿和超高麥芽糖漿。3種麥芽糖漿的組成情況見表 1［3］。

高麥芽糖漿經進一步分離提純，使其達到麥芽糖結晶的純度，可用于制備結晶麥芽糖。結晶麥芽糖具有特殊的生理功能，可作為口服藥物治療糖尿病，還可代替葡萄糖輸液，而血糖值不升高，現己在保健食品和醫藥工業上得到了越來越廣泛的應用［4-5］。在國外尤其是日本、美國和歐洲等國家，用麥芽糖漿經噴霧干燥制備含一定結晶化度的麥芽糖粉末技術較成熟。國內在這方面的研究尚處于起步階段，只有百龍創園生物技術有限公司具有年產6 000 t結晶麥芽糖粉末的生產能力，其他只有小批量的試生產。這樣就限制了其在食品、醫藥、化工等領域的應用。作者針對這些問題，對麥芽糖粉末生產進行綜述。

表1 麥芽糖漿的主要組成成分

1 麥芽糖的理化性質與生理功能

1.1 麥芽糖的結構

麥芽糖是由2個葡萄糖單位組成的，為麥芽二糖，習慣上簡稱為麥芽糖。2個葡萄糖單位經α-1，4糖苷鍵連接成為麥芽糖，為4-O-D-六環葡萄糖基-D-六環葡萄糖 (C12H22O11)，因為 C1羥基的位置不同，有α和β 2種異構體［6］。

1.2 麥芽糖的性質

麥芽糖為無色或白色晶體，粗制者呈稠厚糖漿狀。通常含一分子結晶水，熔點102℃，甜度為蔗糖的30%～40%，易溶于水，微溶于乙醇。是還原性二糖，有醛基反應，能發生銀鏡反應，也能與班氏試劑 (用硫酸銅、碳酸鈉或苛性鈉、檸檬酸鈉等溶液配制)共熱生成磚紅色氧化亞銅沉淀。能使溴水褪色，被氧化成麥芽糖酸。在稀酸加熱或α-葡萄糖苷酶作用下水解成2分子葡葡糖。

麥芽糖是淀粉糖工業重要產品之一，具有甜度溫和、風味獨特、吸濕性穩定等特點，在抗褐變、防腐性、熱穩定性等很多方面都具有優良的特性，在食品、發酵、香精香料等行業里被廣泛用作甜味劑、調濕劑、結晶抑制劑、穩定劑、填充劑等［8］。

1.3 麥芽糖的生理功能

由于麥芽糖具有較低滲透壓和緩慢釋放葡萄糖的特性，代謝速度比葡萄糖慢，不參加胰島素糖代謝就能被吸收，在醫學上，用高純度麥芽糖代替葡萄糖配制靜脈注射液不易引起血糖的升高，非常適合糖尿病患者使用［7］。麥芽糖也是制造麥芽酮糖和低聚異麥芽糖的原料，后兩者對腸道中有益于人體的雙歧桿菌的繁殖有促進作用，是很好的功能性食品原料［8］。

2 麥芽糖漿的生產工藝

目前，生產麥芽糖漿的主要工藝流程為:淀粉→液化→糖化→脫色→離子交換→分離提純→濃縮→高純麥芽糖漿。根據原料、液化酶、糖化酶等工藝條件的不同，所獲得的麥芽糖漿純度也不相同。

麥芽糖漿的生產工藝目前國外比較先進的是采用固定化液化酶和糖化酶的工藝［9］，該工藝的生產效率高、自動化的程度高、原料的利用率高，酶的重復利用大大地降低了生產成本，并簡化了操作工藝，而且將酶的最適溫度提高了20℃，酶的穩定性也大大地提高了。此外，還有相關的文獻報道了采用超濾法生產麥芽糖漿［10］以及熱分離水化系統來精制麥芽糖漿［11］。

Niim等［12］曾經用兩步糖化法進行高麥芽糖的生產:淀粉液化→糖化 (β-淀粉酶和脫支酶或異淀粉酶)→二次糖化 (葡萄糖淀粉酶或者maltogenic-α-淀粉酶將第二步的得到的糖化溶液再次糖化)，通過控制適合的工藝條件，可以得到麥芽糖含量達70%～95%的糖化液。

Noda等［13］將甜馬鈴薯根莖部位的 β-淀粉酶固定在殼聚糖珠粒上，半連續化生產麥芽糖，利用高濃度的馬鈴薯淀粉水解物可以得到質量分數為40%的麥芽糖溶液。

Martin［14］等通過將糖化酶固定后，與游離的葡萄糖糖化酶性能的比較，發現了酶固定化后擴大了最適p H范圍，而且固定化葡萄糖淀粉酶在沒有預處理的條件下也可以長時間保持穩定。

周家華［15］等將 Maltogenase酶、β-淀粉酶、脫支酶 (Pro-mozyme)兩兩組合，在相同條件 (液化木薯淀粉DE值4.7，液化木薯淀粉配比質量分數為3%，p H值5.2，溫度60.0℃)，通過不同的配比加酶量對其糖化效果進行了比較，發現Maltogenase酶和脫支酶的各種組合中效果最好的是:用Maltogenase酶400 U·g-1淀粉和脫支酶0.8 PUN·g-1淀粉對上述液化液進行96 h的糖化，可得到麥芽糖含量為92.4%的糖化液。

張力田首先成功地將枯草桿菌 ɑ-淀粉酶 BF-7658用于淀粉的液化，可將麥芽糖的得率提高10%左右，而且能夠縮短糖化的時間，降低能耗，利于實現工業化生產。之后又有學者成功實現了由噴淋液化法來代替升溫液化法，使液化的效果更好，這是麥芽糖生產工藝的一大突破［16-17］。

利用酶法實驗室生產麥芽糖漿，純度達到82%［18-19］。山東禹城的趙光輝［20］等利用淀粉水解制糖，經色譜分離得到90%麥芽糖漿。目前，我國關于液體麥芽糖漿的工業化生產技術基本成熟，所生產的麥芽糖漿純度為70%～80%。

3 麥芽糖漿和噴霧干燥

噴霧干燥是將原料液用霧化器分散成霧滴，并用熱空氣 (或其他氣體)與霧滴直接接觸的方式而獲得粉粒狀產品的一種干燥過程。原料液可以是溶液、乳濁液或懸浮液，也可以是熔融液或膏狀物。干燥產品可以根據需要，制成粉狀、顆粒狀、空心球狀或團粒狀。噴霧干燥技術己有100多年的發展史。自1865年噴霧干燥最早用于蛋品處理以來，這種由液態經霧化和干燥在極短時間直接變為固體粉末的過程，它使許多有價值但不易保存的物料得以大大延長保質期，使一些物料便于包裝、使用和運輸，同時也簡化了一些物料的加工工藝［l5］。

由于噴霧干燥具有干燥時間短、對產品損傷小、減少工藝操作以及生產控制方便等優點，在國外已被廣泛運用。例如:日本利用酶水解技術，通過降溫結晶、噴霧干燥等技術制備結晶度為70%～84%，純度82%～90%的麥芽糖結晶粉末。Yoshino在美國申請的專利為采用酶法水解淀粉獲得純度大于90%的麥芽糖，濃縮至麥芽糖濃度達65% ～80%，添加 β-麥芽糖-水合物晶種，在主結晶階段使麥芽糖-水化合物沉淀，然后對上述糖膏進行噴霧干燥，獲得含水量為5.5%～7.5%的粉狀麥芽糖產品。

4 展望

噴霧干燥技術由于有其獨特的優點已在國外廣泛的運用于生產一定結晶化度的麥芽糖粉末，對此國內尚屬起步階段。對未來噴霧干燥技術在液體麥芽糖漿中的運用有如下展望。

噴霧干燥液體麥芽糖，雖然能減短生產周期、提高生產效率，但是有一定干燥的介質排出，目前常用方法是直接排入大氣，造成了很大的能源浪費。因此，節能技術在噴霧干燥中的應用是一個值得深入研究和推廣的課題。例如已經出現了噴霧干燥+流化床干燥的多級干燥模式，似可以進一步考慮噴霧干燥+微波或者干燥塔內加熱式的噴霧干燥等。

由于液體麥芽糖粘度較大，噴霧干燥過程中易造成粘壁現象，其中最主要的是半濕物料粘壁。防止半濕物料粘壁，主要有提高進氣溫度與提高塔內風速及改變霧化器的壓力等方法。

如果能使噴霧干燥與其他技術相偶聯，對液體麥芽糖漿進行噴霧干燥，那么效能會更好，例如噴霧冷凍干燥、熱管加熱型噴霧干燥、超聲波噴霧干燥、微波噴霧干燥等。

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