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1、菊粉的生產(chǎn)工藝和相關(guān)知識(shí)1．菊粉的簡介：菊粉(Inulin)屬于植物中儲(chǔ)備性多糖，是由D-呋喃果糖分子以Ii(2一1)糖營鍵連接而成的果聚糖，每個(gè)菊粉分子末端以a(1.2)糖苷鍵連接一個(gè)葡萄糖殘基，聚合度(DP)通常為2一60，平均聚合度為10-12。目前，菊粉廣泛應(yīng)用于食品、醫(yī)藥以及化工等領(lǐng)域。菊粉不僅可以作為脂肪替代品應(yīng)用于低能量食品生產(chǎn)，而且具有膳食纖維以及益生素的生理功能，是一種優(yōu)秀的功能性食品基料。在歐洲，菊粉及其相關(guān)產(chǎn)品己經(jīng)成為一個(gè)相當(dāng)大的產(chǎn)業(yè)，具有廣闊的發(fā)展前景。目前，全世界只有三個(gè)公司工業(yè)化生產(chǎn)菊粉，分別是比利時(shí)ORAFTI公司和WARCOING公司以及荷蘭SENSUS集團(tuán)子公
2、司COSUN公司，成為世界菊粉主要生產(chǎn)公司，產(chǎn)量占世界菊粉產(chǎn)量的98.8%。而且這些公司無一不是以菊苣為原料，歐洲菊苣生產(chǎn)基地由1990年幾百公頃增加到2000年兩萬公頃。菊粉及其相關(guān)產(chǎn)品己經(jīng)成為一個(gè)相當(dāng)大的產(chǎn)業(yè)，具有廣闊的發(fā)展前景。2菊粉的來源：自從1804年德國科學(xué)家Rose首次從旋復(fù)花屬(Inula)土木香(Inulahelenium)根莖中提取出一種果聚糖“獨(dú)特物質(zhì)”，1818年Thomson將其命名為菊粉，1864年德國植物生理學(xué)家JuliusSachs利用顯微鏡成功的觀察到大麗花(Dahlia)、向日葵(Helianthustuberosus)和土木香塊莖菊粉的球狀晶體結(jié)構(gòu)，成為果
3、聚搪研究的先驅(qū)者。3．菊粉的原料：菊芋俗稱洋姜，為菊科多年生草本植物的塊莖或莖葉，耐貧瘠和干旱，對(duì)氣候和土壤條件要求不高，適應(yīng)性強(qiáng)。能抗霜打和抵御多種疾病。我國許多地區(qū)都有種植，一般畝產(chǎn)菊芋塊莖2000—4000公斤，是加工生產(chǎn)菊粉的良好原料。每公頃產(chǎn)菊粉4.5—8.3噸。菊苣是一年或兩年生或短期多年生菊科草本植物，原產(chǎn)于東半球，適合生長于海洋氣侯條件下，與菊芋相比，它的每公頃產(chǎn)量在9.8—16.1噸4．菊粉的物化性質(zhì)：標(biāo)準(zhǔn)菊粉聚合度為2-60，平均聚合度為10-12，長鏈菊粉的平均聚合度為25，可以有效用作模擬脂肪替代品。商品菊粉為白色無定形粉末，吸濕性很強(qiáng)，無味，沒有任何不良風(fēng)味或者后味，
4、標(biāo)準(zhǔn)菊粉常含有少量單糖和雙糖而略帶甜味，約為蔗糖甜度的10%，而長鏈菊粉沒有甜味。菊粉微溶于冷水，易溶于熱水，溶解度隨溫度的升高而增加。如比利時(shí)Orafti公司生產(chǎn)的菊粉(商品名為RaftilinoHP)，其在25℃時(shí)JL乎不溶于水，50℃時(shí)溶解度僅為1.2%(w/v)，當(dāng)溫度達(dá)到90℃時(shí)溶解度明顯增加至35%(w/v)。由于菊粉吸濕性強(qiáng)，在水中分散時(shí)極易結(jié)塊，加入淀粉或?qū)ζ溥M(jìn)行速溶化處理，可提高菊粉的分散性。菊粉溶液粘度較低，10℃時(shí)，5%和30%菊粉溶液的粘度分別為1.65mPa.s和100mPa.s。菊粉溶于水時(shí)，可使水的冰點(diǎn)下降、沸點(diǎn)升高。菊粉能夠與其他食品添加劑結(jié)合使用，在乳制品中增
5、強(qiáng)水果風(fēng)味。菊粉還能用作低能量填充劑，賦予食品一定形狀，改善食品口感。菊粉與阿斯巴甜、A-K糖、糖精等強(qiáng)力甜味劑具有協(xié)同增效作用，5%Frutafito蔗糖甜味8%)與強(qiáng)力甜味劑同時(shí)使用，可以替代30%阿斯巴甜、30%A-K糖或者45%糖精，菊粉能夠掩蓋或去除強(qiáng)力甜味劑的后味，一般而言，pH大于4時(shí)，菊粉不水解，而pH小于4時(shí)，以及處于適當(dāng)溫度和時(shí)間下，菊粉即被緩慢水解為果糖和葡萄糖，因此，菊粉不適合應(yīng)用于高酸度軟飲料中。但是在凝膠狀態(tài)下，或者菊粉含量超過70%，由于缺乏自由水，即使在酸性或高溫的條件下菊粉也十分穩(wěn)定，并且研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)溫度低于10℃,pH處于3.0-7.5之間，菊粉不發(fā)生水解。
6、菊粉經(jīng)過酸法水解或酶法水解可以生成含75%以上D一果糖的果糖漿或低聚果糖漿，也可直接發(fā)酵生產(chǎn)酒精、葡萄糖酸、山梨糖醇等。酸水解菊粉為果糖容易產(chǎn)生大量副產(chǎn)物，采用微生物菊粉酶(Inulinase,EC3.2.1.7)水解菊粉效果很好，這己經(jīng)成為目前開發(fā)果糖產(chǎn)品的一種新途徑。另外，利用雙功能催化劑Ru/C，能夠同時(shí)催化菊粉的水解與加氫反應(yīng)，從而生成高產(chǎn)量的甘露糖醇和葡萄糖醇，成為生產(chǎn)甘露糖醇有效途徑，見圖1-9，或者催化菊粉先加氫后水解，只有Fm型菊粉能夠被還原加氫，然后水解生成甘露糖醇，因?yàn)镚Fn型菊粉沒有還原基團(tuán)，不能發(fā)生加氫還原反應(yīng)。5．菊粉的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)：標(biāo)準(zhǔn)菊粉長鏈菊粉平均聚合度1225干重
7、(%)9595菊粉含量(%干物質(zhì))9299.5糖含量(%干物質(zhì))80.5pH(10%w/w)5—75--7硫酸化灰分(%干物質(zhì))小于0.2小于0.2重金屬含f(PPm千物質(zhì))小于0.2小于0.2外觀白色粉末白色粉末味道中性中性甜度(蔗糖甜度為100%)10無250C水溶性(g/1)12010粘度(mPa.s,100C，5%)1,62.4熱穩(wěn)定性良好良好酸穩(wěn)定性一般良好6．菊粉的傳統(tǒng)工藝和存在的弊端
