本發(fā)明涉及制糖領(lǐng)域，更具體地，涉及一種靈芝紅糖及其制備方法。
背景技術(shù)：
：靈芝是重要的食藥用真菌，具有保護(hù)神經(jīng)系統(tǒng)，心血管系統(tǒng)，抗血栓，調(diào)節(jié)內(nèi)分泌，抗氧化、抗腫瘤、提高免疫力等作用，是優(yōu)良的保健圣品。蔗汁營(yíng)養(yǎng)豐富，可提供靈芝發(fā)酵所需的碳源、氮源和無(wú)機(jī)鹽因子，并且還可以轉(zhuǎn)化蔗汁中的蔗糖，形成具有保健作用的靈芝多糖成分。紅糖作為一種天然營(yíng)養(yǎng)甜味劑，主要成份是蔗糖，又含有蔗天然的營(yíng)養(yǎng)保健成份，是人類(lèi)生命活動(dòng)和生理代謝所必不可少的物質(zhì)，但因進(jìn)食不當(dāng)會(huì)誘發(fā)某些現(xiàn)代疾病。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，我國(guó)的糖尿病患者已超過(guò)1億人，并且每年以10％的速度遞增。異麥芽酮糖作為蔗糖的同分異構(gòu)體，也是由葡萄糖和果糖所組成的一種雙糖，是目前公認(rèn)的健康糖。由于它只能被小腸內(nèi)的非特異性酶類(lèi)降解而消化吸收，使它能夠持久穩(wěn)定地為身體提供能量，其指標(biāo)反應(yīng)在低的血液血糖生成指數(shù)(gi)和低的胰島素上升指數(shù)(ii)上，被稱為二十一世紀(jì)的功能性新食品，因此通過(guò)生物工程手段開(kāi)發(fā)低gi紅糖，不僅兼具蔗豐富保健成份，滿足人們對(duì)甜品的需求，而且可以防蛀護(hù)齒、強(qiáng)腦健身、瘦身抑胖、防病益生等多種功能，具有巨大的潛在市場(chǎng)。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：本發(fā)明的目的在于提供一種靈芝紅糖及其制備方法。本發(fā)明所采取的技術(shù)方案是：一種靈芝紅糖的制備方法，包括如下步驟：(1)將復(fù)合酶固定化于蔗渣炭中，得到蔗渣炭固定化酶；所述復(fù)合酶為葡萄糖異構(gòu)酶和蔗糖異構(gòu)酶；(2)將蔗渣炭固定化酶充填到轉(zhuǎn)化柱中；將蔗汁通入轉(zhuǎn)化柱中循環(huán)，得到轉(zhuǎn)化糖液；(3)將靈芝菌種接種到轉(zhuǎn)化糖液中發(fā)酵，發(fā)酵結(jié)束后，破碎靈芝細(xì)胞，獲得靈芝多糖發(fā)酵原液；經(jīng)煮糖，加工，即得低gi的靈芝紅糖。作為上述方法的改進(jìn)，步驟(1)中，蔗渣炭為混合酸活化的蔗渣炭，所述混合酸含有磷酸和硝酸。作為上述方法的優(yōu)選，步驟(1)中，蔗渣炭的粒徑為0.1～2mm。作為上述方法的優(yōu)選，步驟(1)中，蔗渣炭的比表面積600～1200m2/g。作為上述方法的優(yōu)選，步驟(1)中，將復(fù)合酶固定化于蔗渣炭中的方法為：將復(fù)合酶與蔗渣炭混合，動(dòng)態(tài)吸附至固定完全，去除殘留酶，干燥。作為上述方法的優(yōu)選，復(fù)合酶中，葡萄糖異構(gòu)酶和蔗糖異構(gòu)酶的酶活比為1：(10～20)。作為上述方法的優(yōu)選，步驟(2)中，蔗汁先濃縮至可溶性固形物含量為25～40°brix，通入轉(zhuǎn)化柱中循環(huán)，循環(huán)至轉(zhuǎn)化糖液中異麥芽酮糖和果糖二者的總重量占總糖重量的40～60％。作為上述方法的優(yōu)選，步驟(3)中，靈芝菌種的接種量為5％～10％，發(fā)酵溫度為25～30℃。作為上述方法的優(yōu)選，步驟(3)中，采用微波輔助破碎靈芝細(xì)胞。一種靈芝紅糖，采用上述任一種制備方法獲得。本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明將蔗糖異構(gòu)酶和葡萄糖異構(gòu)酶固定化于蔗渣炭，形成蔗渣炭固定化酶，將蔗汁接種靈芝菌種發(fā)酵靈芝多糖后，再利用蔗渣炭固定化酶轉(zhuǎn)化其中糖分，最后經(jīng)濃縮，加工，獲得低gi的靈芝紅糖。本發(fā)明方法具有下述優(yōu)點(diǎn)：(1)本發(fā)明方法利用蔗汁接種靈芝菌種發(fā)酵靈芝多糖，使得紅糖產(chǎn)品中含有靈芝多糖，增加產(chǎn)品的保健功效。(2)本發(fā)明方法利用蔗糖異構(gòu)酶和葡萄糖異構(gòu)酶協(xié)同催化，使得產(chǎn)品的gi值更低，而僅使用蔗糖異構(gòu)酶則難以使產(chǎn)品滿足低gi值的要求。(3)本發(fā)明方法采用蔗渣炭作為固定化載體，相比于常規(guī)的凝膠固定化載體，本發(fā)明的蔗渣炭用于固定復(fù)合酶的時(shí)間短，蔗糖異構(gòu)酶負(fù)載率更高，固定化載體價(jià)格低廉，大大節(jié)約了生產(chǎn)成本，提高了生產(chǎn)效率；此外，蔗渣炭來(lái)源于剩余的廢棄蔗渣，可實(shí)現(xiàn)廢棄物資源化利用，并且使用更安全和簡(jiǎn)便。(4)本發(fā)明靈芝紅糖的靈芝多糖、果糖、異麥芽酮糖含量高，產(chǎn)品gi值較低，風(fēng)味獨(dú)特，甜度適宜，而且提高免疫力、強(qiáng)腦健身、防蛀護(hù)齒、瘦身抑胖、防病益生等多種功能，克服傳統(tǒng)紅糖蔗糖含量高，過(guò)甜過(guò)膩等缺點(diǎn)，老少皆宜，含有的靈芝多糖可以增加食品的保健功能，具有一定的抗腫瘤作用，特別適合免疫力低下、肥胖、糖尿病人群。附圖說(shuō)明圖1：實(shí)施例1發(fā)酵過(guò)程中靈芝多糖和蔗糖含量變化圖，其中，圖a為靈芝多糖含量變化圖；圖b為蔗糖含量變化圖；圖2：靈芝紅糖對(duì)腫瘤的抑制作用。具體實(shí)施方式本發(fā)明中，術(shù)語(yǔ)“gi值”是指血糖生成指數(shù)(glycemicindex)，表示某種食物升高血糖效應(yīng)與標(biāo)準(zhǔn)食品(通常為葡萄糖)升高血糖效應(yīng)之比，通常反映食物引起人體血糖升高程度的指標(biāo)，是人體進(jìn)食后機(jī)體血糖生成的應(yīng)答狀況。本發(fā)明中，術(shù)語(yǔ)“低gi值”是指食物的gi可分為三種等級(jí)：高gi值為：gi值≥70；中g(shù)i值為：gi值56～69；低gi值為：gi值≤55。本發(fā)明中，蔗渣炭是固定化載體，任何與蔗渣炭有類(lèi)似的物理和/或化學(xué)特性的生物炭，也應(yīng)該屬于本發(fā)明的類(lèi)似技術(shù)方案，如采用秸稈、椰殼、稻殼、鋸末、木屑、玉米芯、花生殼、棉殼等制備的生物炭。本發(fā)明中，蔗渣炭可以不經(jīng)過(guò)處理，也可以經(jīng)過(guò)酸活化，酸活化方法不限于本發(fā)明實(shí)施例所提供的方案，可以是單一的酸，也可以是混合酸，酸可以是鹽酸、硝酸、磷酸、硫酸、醋酸等，本發(fā)明優(yōu)選采用含有磷酸和硝酸的混合酸進(jìn)行活化；酸活化方法中，酸浸泡時(shí)長(zhǎng)優(yōu)選為18～24h，再進(jìn)行高溫活化，高溫活化條件同一般生物炭制備方法；酸活化后的蔗渣炭擁有更好的負(fù)載性能。本發(fā)明中，復(fù)合酶的固定化方法不僅限于實(shí)施例所提供的方案，可以采用常規(guī)的固定化方法，提供的優(yōu)選方案是將復(fù)合酶通過(guò)動(dòng)態(tài)吸附于蔗渣炭中，動(dòng)態(tài)吸附時(shí)長(zhǎng)以復(fù)合酶固定完全為準(zhǔn)，通常的吸附時(shí)長(zhǎng)為6～10h，但不限于此。本發(fā)明中，蔗渣炭固定化酶還可以用微波活化的方法提高酶活水平，活化條件不限于本發(fā)明實(shí)施例所提供的方案，優(yōu)選的微波活化條件為功率250～500w，溫度45～55℃，活化時(shí)間15～25min。本發(fā)明中，采用微波輔助破碎靈芝細(xì)胞，微波功率優(yōu)選為700～900w，溫度80～100℃，10～20min，但不限于此。本發(fā)明中，蔗汁通入固定化酶轉(zhuǎn)化柱循環(huán)，為了提高轉(zhuǎn)化率，優(yōu)選的方法是將蔗汁先經(jīng)過(guò)濃縮，提高糖含量，同時(shí)根據(jù)酶活性需求，調(diào)節(jié)ph為6.0～7.5，通入溫度為30～55℃，但不限于此。本發(fā)明中，加工方法包括但不僅限于起晶，打砂，注模等工藝。下面將結(jié)合具體實(shí)例進(jìn)一步闡述本發(fā)明。具體實(shí)施方式中未特別注明的具體實(shí)驗(yàn)條件的實(shí)驗(yàn)方法，通常按照常規(guī)條件操作；未特別注明的具體試劑均為市售。本發(fā)明中未特別說(shuō)明的體積質(zhì)量比或質(zhì)量體積比，都是按照ml與g相對(duì)應(yīng)為單位。本發(fā)明采用的葡萄糖異構(gòu)酶為市售，酶活為80萬(wàn)u/g，蔗糖異構(gòu)酶為沙雷氏桿菌發(fā)酵獲得，酶活為1000～4000u/g。實(shí)施例1一種靈芝紅糖的制備方法，包括如下步驟：(1)將蔗渣粉碎，按蔗渣與混合酸的質(zhì)量體積比為1g：5ml添加混合酸，混合酸是體積分?jǐn)?shù)為15％的磷酸和硝酸混合酸，磷酸和硝酸按體積比1：1混合；浸漬24小時(shí)，800℃活化0.55h，冷卻，用蒸餾水洗滌至中性，烘干，粉碎至粒徑0.65mm，比表面積1013m2/g，獲得酸活化的蔗渣炭；(2)將葡萄糖異構(gòu)酶和蔗糖異構(gòu)酶按酶活比為1:15混合，溶于ph值為6.8的磷酸緩沖液中，配置得到含酶量為8mg/ml的復(fù)合酶液，將復(fù)合酶液與酸活化的蔗渣炭按體積質(zhì)量比為6ml/g混合，動(dòng)態(tài)吸附至固定完全，無(wú)菌過(guò)濾去除酶液，用無(wú)菌水清洗去除表面殘留酶，干燥，得到蔗渣炭固定化酶；(3)將蔗渣炭固定化酶通過(guò)微波活化，活化條件為微波功率400w，溫度設(shè)置50℃，活化20min，充填到固定化酶轉(zhuǎn)化柱中；(4)蔗汁濃縮至可溶性固形物含量為30°brix，調(diào)節(jié)ph至7；在40℃下，用流動(dòng)泵將濃縮靈芝蔗汁通入固定化酶轉(zhuǎn)化柱中，循環(huán)至轉(zhuǎn)化糖液中異麥芽酮糖、果糖二者的總重量占總糖重量的50％，得轉(zhuǎn)化糖液；(5)將轉(zhuǎn)化糖液通入發(fā)酵罐，121℃滅菌20min，待溫度降到25～30℃后，接入5％靈芝液體菌種，25～30℃發(fā)酵，發(fā)酵3天，控制轉(zhuǎn)速250～400rpm，通氣量為1-～nm3/h，發(fā)酵第4天開(kāi)始，控制轉(zhuǎn)速150～250rpm，通氣量為2～3nm3/h，發(fā)酵至靈芝多糖含量不再升高，結(jié)束發(fā)酵；采用微波輔助破碎靈芝細(xì)胞，微波功率800w，溫度90℃，處理15min，獲得靈芝多糖原液；采用硫酸蒽酮法檢測(cè)靈芝多糖含量，蔗糖測(cè)定方法參照gb5009.8-2016，發(fā)酵過(guò)程中靈芝多糖和蔗糖含量變化如圖1所示，靈芝多糖含量隨發(fā)酵時(shí)間的延長(zhǎng)不斷上升，第5天后多糖不再升高，多糖含量約1.64mg/ml；蔗糖含量隨發(fā)酵時(shí)間的延長(zhǎng)不斷下降，第6天后蔗糖下降幅度變緩。(6)采用列管式真空濃縮機(jī)將轉(zhuǎn)化糖液濃縮熬糖，加工，即得靈芝紅糖。實(shí)施例2一種靈芝紅糖的制備方法，包括如下步驟：(1)將蔗渣粉碎，按蔗渣與混合酸的質(zhì)量體積比為1g：4ml添加混合酸，混合酸是體積分?jǐn)?shù)為20％的磷酸和硝酸混合酸，磷酸和硝酸按體積比1：1混合；浸漬20小時(shí)，800℃活化1h，冷卻，用蒸餾水洗滌至中性，烘干，粉碎至粒徑0.65mm，比表面積1013m2/g，獲得酸活化的蔗渣炭；(2)將葡萄糖異構(gòu)酶和蔗糖異構(gòu)酶按酶活比為1:14混合，溶于ph值為7.5的磷酸緩沖液中，配置得到含酶量為10mg/ml的復(fù)合酶液，將復(fù)合酶液與酸活化的蔗渣炭按體積質(zhì)量比為5ml/g混合，動(dòng)態(tài)吸附至固定完全，無(wú)菌過(guò)濾去除酶液，用無(wú)菌水清洗去除表面殘留酶，干燥，得到蔗渣炭固定化酶；(3)將蔗渣炭固定化酶通過(guò)微波活化，活化條件為微波功率500w，溫度設(shè)置45℃，活化15min，充填到固定化酶轉(zhuǎn)化柱中；(4)蔗汁濃縮至糖含量為40wt％，調(diào)節(jié)ph至7.5；在55℃下，用流動(dòng)泵將濃縮靈芝蔗汁通入固定化酶轉(zhuǎn)化柱中，循環(huán)至轉(zhuǎn)化糖液中異麥芽酮糖、果糖二者的總重量占總糖重量的55％，得轉(zhuǎn)化糖液；(5)將轉(zhuǎn)化糖液通入發(fā)酵罐，121℃滅菌20min，待溫度降到25～30℃后，接入7％靈芝液體菌種，25～30℃發(fā)酵，發(fā)酵3天，控制轉(zhuǎn)速250～400rpm，通氣量為1-～nm3/h，發(fā)酵第4天開(kāi)始，控制轉(zhuǎn)速150～250rpm，通氣量為2～3nm3/h，發(fā)酵至靈芝多糖含量不再上升，結(jié)束發(fā)酵；采用微波輔助破碎靈芝細(xì)胞，微波功率800w，溫度90℃，處理15min，獲得靈芝多糖原液；(6)采用列管式真空濃縮機(jī)將轉(zhuǎn)化糖液濃縮熬糖，加工，即得靈芝紅糖。實(shí)施例3一種靈芝紅糖的制備方法，包括如下步驟：(1)將粒徑為0.65mm未處理的蔗渣炭為固定化載體；將葡萄糖異構(gòu)酶和蔗糖異構(gòu)酶按酶活比為1:16混合，溶于ph值為6.5的磷酸緩沖液中，配置得到含酶量為5mg/ml的復(fù)合酶液，將復(fù)合酶液與蔗渣炭按體積質(zhì)量比為10ml/g混合，動(dòng)態(tài)吸附至固定完全，無(wú)菌過(guò)濾去除酶液，用無(wú)菌水清洗去除表面殘留酶，干燥，得到蔗渣炭固定化酶；(2)將蔗渣炭固定化酶通過(guò)微波活化，活化條件為微波功率300w，溫度設(shè)置55℃，活化25min，充填到固定化酶轉(zhuǎn)化柱中；(3)蔗汁濃縮至糖含量為25wt％，調(diào)節(jié)ph至6.5；在30℃下，用流動(dòng)泵將濃縮靈芝蔗汁通入固定化酶轉(zhuǎn)化柱中，循環(huán)至轉(zhuǎn)化糖液中異麥芽酮糖、果糖二者的總重量占總糖重量的48％，得轉(zhuǎn)化糖液；(4)將轉(zhuǎn)化糖液通入發(fā)酵罐121℃滅菌20min，待溫度降到25～30℃后，接入10％靈芝液體菌種，25～30℃發(fā)酵，發(fā)酵3天，控制轉(zhuǎn)速250～400rpm，通氣量為1-～nm3/h，發(fā)酵第4天開(kāi)始，控制轉(zhuǎn)速150～250rpm，通氣量為2～3nm3/h，發(fā)酵至靈芝多糖含量≥1.5mg/ml，結(jié)束發(fā)酵；采用微波輔助破碎靈芝細(xì)胞，微波功率800w，溫度90℃，處理15min，獲得靈芝多糖原液；(5)采用列管式真空濃縮機(jī)將轉(zhuǎn)化糖液濃縮熬糖，，加工，即得靈芝紅糖。實(shí)施例1～3的靈芝紅糖中靈芝多糖含量檢測(cè)實(shí)施例1～3的靈芝紅糖中靈芝多糖的含量，采用硫酸蒽酮法檢測(cè)靈芝多糖；檢測(cè)結(jié)果發(fā)現(xiàn)：實(shí)施例1～3的方法制備的靈芝紅糖中多糖含量分別為15.6mg/g、17.4mg/g、14.8mg/g。實(shí)施例1的靈芝紅糖進(jìn)行血糖生成指數(shù)測(cè)定隨機(jī)選擇不同年齡段試驗(yàn)對(duì)象10人，以葡萄糖為基準(zhǔn)，紅糖gi值＝服用紅糖后120min的血糖應(yīng)答曲線下增加的面積/服用葡萄糖后120min的血糖應(yīng)答曲線下增加的面積×100，用實(shí)施例1制備的靈芝紅糖進(jìn)行測(cè)試。表1、血糖生成指數(shù)測(cè)定結(jié)果試驗(yàn)對(duì)象gi值1482513454455476527468429431047平均值46.6試驗(yàn)結(jié)果如下表1所示，本發(fā)明的靈芝紅糖的gi值實(shí)測(cè)均值46.6，gi值≤55，滿足低gi值食品標(biāo)準(zhǔn)，屬于低gi的靈芝紅糖；而市售紅糖gi值一般在90～105，gi值≥70，屬于高gi值紅糖。實(shí)施例1的靈芝紅糖對(duì)腫瘤的抑制效果將生理狀況相同，體重相近的實(shí)驗(yàn)小鼠隨機(jī)分為三組，每組10只，每組背部皮下接種乳腺癌細(xì)胞，對(duì)照組、靈芝紅糖組，普通紅糖組分別喂飼等量的生理鹽水、實(shí)施例1的靈芝紅糖、普通紅糖，喂食2周，處死小鼠，統(tǒng)計(jì)腫瘤重量。結(jié)果如圖2所示：喂食靈芝紅糖組小鼠乳腺癌腫瘤重量顯著小于對(duì)照組和普通紅糖組，本發(fā)明的靈芝紅糖具有一定的抗腫瘤作用，特別適合免疫力低下的人群。對(duì)比例僅用蔗糖異構(gòu)酶作為固定化酶，通入濃縮糖液進(jìn)行轉(zhuǎn)化，其他實(shí)施條件同實(shí)施例1，最終制備得到的轉(zhuǎn)化糖液中，異麥芽酮糖、果糖的二者總量占總糖量的35％。獲得的紅糖gi值為60～70，不符合低gi食品要求。實(shí)驗(yàn)例1、混合酸法制備蔗渣炭固定化載體對(duì)比實(shí)驗(yàn)將實(shí)施例1所述混合酸法制備蔗渣炭固定化載體，對(duì)比單一酸法(硝酸法、磷酸法)，利用比表面積測(cè)定儀，檢測(cè)結(jié)果如表2所示，混合酸法制備的蔗渣炭固定化載體比表面積為1032.6m2g-1，優(yōu)于單一酸法。表2、混合酸法對(duì)比實(shí)驗(yàn)硝酸法磷酸法混合酸法比表面積/m2g-1672.7806.31032.6實(shí)驗(yàn)例2、復(fù)合酶酶活比優(yōu)化將實(shí)施例1葡萄糖異構(gòu)酶和蔗糖異構(gòu)酶分別按酶活比1:10、1:12、1:14、1:16，1:18混合，其他實(shí)施條件同實(shí)施例1，測(cè)定轉(zhuǎn)化糖液中葡萄糖、蔗糖、異麥芽酮糖、果糖的含量；葡萄糖、果糖、蔗糖測(cè)定方法參照gb5009.8-2016；異麥芽酮糖測(cè)定方法參照國(guó)標(biāo)gb1886.182-2016。表3、復(fù)合酶酶活比優(yōu)化結(jié)果如表3所示，當(dāng)葡萄糖異構(gòu)酶和蔗糖異構(gòu)酶的酶活比為1：(14～18)，異麥芽酮糖含量為48％～50％，蔗糖含量低于48％，可見(jiàn)采用特定酶活比的葡萄糖異構(gòu)酶和蔗糖異構(gòu)酶作為固定化酶，能夠降低轉(zhuǎn)化糖液中蔗糖含量，提高異麥芽酮糖含量。實(shí)驗(yàn)例3、蔗渣炭粒徑優(yōu)選將實(shí)施例1蔗渣炭粒徑選為0.1mm、0.25mm、0.45mm、0.65mm、0.85mm五種粒徑，其他實(shí)施條件同實(shí)施例1，測(cè)定蔗渣炭固定化復(fù)合酶中蔗糖異構(gòu)酶負(fù)載率、葡萄糖異構(gòu)酶負(fù)載率、糖液活性炭殘留、酶轉(zhuǎn)化柱的情況；負(fù)載率＝固定化酶活力/投入總酶活力。表4、蔗渣炭粒徑的優(yōu)選結(jié)果如表4所示，隨著蔗渣炭粒徑的增大，蔗糖異構(gòu)酶負(fù)載率、葡萄糖異構(gòu)酶負(fù)載率逐步降低，但是糖液蔗渣炭粉殘留及酶轉(zhuǎn)化柱的堵塞情況逐步減少，其中，0.65mm的蔗渣炭粒徑表現(xiàn)出較高的負(fù)載率及較低的殘留率；說(shuō)明一定粒徑的蔗渣炭固定化載體適用于蔗糖異構(gòu)酶和葡萄糖異構(gòu)酶的共固定化，擁有更好的回收性能。實(shí)驗(yàn)例3、固定化載體對(duì)比實(shí)驗(yàn)將實(shí)施例1的蔗渣炭固定化載體與常規(guī)的凝膠固定化載體相對(duì)比，二者應(yīng)用于蔗糖異構(gòu)酶和葡萄糖異構(gòu)酶的共固定化中的性能對(duì)比，常規(guī)的固定化載體的制備方法為：以明膠為固定化載體，以戊二醛為交聯(lián)劑，制備得到復(fù)合酶固定化載體，配置ph為8.6的27wt％的明膠，加熱至80℃使其完全溶解，待溫度下降到50～60℃，按比例加入兩種酶，攪拌均勻后加入0.15wt％戊二醛，再迅速攪拌均勻置于4℃凝固過(guò)夜，用0.05wt％戊二醛二次交聯(lián)，反復(fù)清洗凝膠，切塊備用，其他技術(shù)方案同實(shí)施例1。表5、固定化載體性能對(duì)比結(jié)果如表5所示，實(shí)施例1的蔗渣炭固定化載體更適于蔗糖異構(gòu)酶和葡萄糖異構(gòu)酶的共固定化，其固定化時(shí)間更短，蔗糖異構(gòu)酶負(fù)載率更高，載體價(jià)格更低。當(dāng)前第1頁(yè)12