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活性炭国家专精特新“小巨人”企业活性炭产学研合作

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活性炭制造水溶性难消化多糖
文章作者：韩研网络部 更新时间：2019-4-3 15:17:36

　　水溶性膳食纤维能为健康提供很多益处。通过在活性炭存在下在加热葡萄糖，发现了一种能制造水溶性难消化多糖的新方法。除了其催化辅助糖类缩聚的能力之外，活性炭还提供了易于从反应物中分离并抑制产物着色的附加益处。在工业规模上，通过用活性炭加热，酶促水解，精制，分馏和干燥，从葡萄糖浆获得抗性葡聚糖。这种新方法是获得水溶性膳食纤维的合适方法。

　　水溶性膳食纤维广泛用于各种加工食品和饮料中，因为它们易于在加工过程中加入和操作。然而，水溶性膳食纤维如瓜尔胶水解产物，葡甘露聚糖，高度甲氧基化果胶和低分子海藻酸使得溶液非常粘稠，限制了它们在加工食品和饮料中的使用。较低粘度的膳食纤维，如聚葡萄糖并且难以消化的糊精在加工过程中易于掺入，因此广泛用于食品中。

　　已有研究通过各种化学或酶促方法合成难消化的多糖。有一种方法，即脱水缩聚，不需要使用催化剂。然而，所有这些方法都需要一个纯化过程以除去残余的催化剂和/或副产物从原料始发限制与味道和着色问题。因此，需要一种简单有效的方法来获得水溶性膳食纤维。在该研究中，开发了一种用活性炭作为催化剂从葡萄糖中用作膳食纤维的难消化多糖的工业方法。

　　活性炭制造多糖的方法流程如下：

　　聚合反应：使用研钵和研杵将葡萄糖和活性炭研磨。将混合物置于不锈钢杯中并在对流烘箱中180℃下加热30分钟。将葡萄糖浆与活性炭充分混合。如上所述加热混合物。在各种时间和加热温度下，在各种催化剂(盐酸，正磷酸，柠檬酸和活性炭)的存在/不存在下，将葡萄糖浆反应混合物温育。

　　抗性葡聚糖混合物的制备：将葡萄糖浆与活性炭充分混合，并在双螺杆捏合机上在180-230℃下加热。减压。将产物置于罐中，用水稀释以制备30%的溶液，然后过滤以完全除去活性炭。将获得的可溶性糖类级分用活性炭脱色，用离子交换树脂去离子，蒸发，然后喷雾干燥。

　　抗性葡聚糖的制备：在葡萄糖浆在活性炭存在下使用与制备抗性葡聚糖混合物相同的方法进行缩聚之后，用1M NaOH将反应混合物溶液30%调节至pH4.5。然后，将产物用热稳定淀粉酶和葡糖淀粉酶的混合物在50℃处理48小时。如上对抗性葡聚糖混合物所述纯化反应混合物。通过模拟移动床色谱法除去较低分子量的组分(例如，二糖或单糖)形式。用去离子水以0.8L/min的流速实现洗脱。如上所述纯化获得的难消化部分，进一步蒸发，然后喷雾干燥。

　　当活性炭用作催化剂时，获得相同量的不可消化组分，但着色低�；钚蕴渴撬蹙鄣牧己么呋�，因为可以降低缩聚反应的温度并且可以抑制着色。与活性炭催化纤维素的水解相比之下，我们开发了一种制造方法，使用活性炭作为缩聚反应的催化剂，从葡萄糖浆生产难消化的多糖。

　　随着时间的推移生产难消化的部分

　　图1显示了使用葡萄糖浆在180℃常压下(含或不含活性炭)随时间产生难消化部分。在活性炭存在下获得的难消化部分的量在最初的30分钟内急剧增加，然后缓慢增加�；钚蕴可龆嗵悄严糠值暮吭�30分钟时为82.6%，在120分钟时为87.9%。尽管在没有活性炭的情况下不可消化部分的含量增加，但是反应效率较低，这可由不可消化内容物的较低产率证明。

　　图1：在活性炭存在(实心圆圈)或不存在(空心圆圈)的情况下从葡萄糖浆制备难消化的多糖。

　　加热温度对多糖难消化部分含量的影响

　　将含有或不含活性炭的葡萄糖浆在各种温度下加热30分钟(图2)。从100℃至120℃，观察到多糖难消化部分的含量几乎没有增加。含有和不含活性炭的多糖难消化部分的含量在150℃下为41.4%和4.9%。在120至180℃下，在活性炭存在下不可消化部分的含量显着增加。在高于180℃的温度下，难消化部分的产生是恒定的。因此，当加热温度高时，可以在短时间内达到目标产率。在设计制造过程时，反应温度和时间的平衡很重要。

　　图2：加热温度对活性炭存在(实心圆)或不存在(空心圆)时葡聚糖含量的影响。

　　开发难消化多糖生产的制造方法。使用捏合机以工业规模获得难消化的多糖。使用干燥的3kg活性炭和100kg葡萄糖浆的混合物，使用捏合机进行反应。将捏合机的机筒在减压下加热至180-230℃。将反应混合物溶解在水中以将浓度调节至约30%。将反应混合物通过活性炭过滤器使其脱色，并通过离子交换树脂去离子。蒸发纯化的反应混合物，并喷雾干燥。获得总共84.6kg含有81.6%难消化部分的多糖粉末。含有81.6%不可消化组分的部分称为抗性葡聚糖混合物。

　　经过实验发现在纯化之前，活性炭制造的多糖难消化的部分占反应混合物的80%以上。在α-淀粉酶和葡糖淀粉酶催化水解后，通过离子交换色谱分离，总共获得99.7%的膳食纤维含量。这种难以消化的部分，称为抗性葡聚糖，仅被上消化道酶最低程度地降解，类似于聚葡萄糖的消化率。使用这种制造方法可提供可溶性膳食纤维的安全来源。

文章标签：椰壳活性炭,果壳活性炭,煤质活性炭,木质活性炭,蜂窝活性炭,净水活性炭.

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