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水苏糖(Stachyose)是由半乳糖-半乳糖-葡萄糖-果糖构成的一种四糖,广泛分布在豆科和唇形科植物中,属于非还原性糖。水苏糖作为一种新兴的功能性低聚糖,其产品功效显著,故它的开发和应用日益受到重视。
本文以唇形科植物草石蚕的块茎为原料,进行了水苏糖生产工艺的研究,并对所制备的水苏糖产品的结构及碳水化合物组成进行了分析。
首先对草石蚕的各种成分进行了分析,结果表明草石蚕鲜品的水分含量为79.4%,经干燥处理后得到含水量为10.2%~11.0%的黄棕色干燥品。草石蚕干品中蛋白质、灰分、脂肪和粗纤维的含量分别为7.6%、4.2%、1.1%和4.0%,总碳水化合物含量约为72.1%~72.9%。HPLC的定性分析表明,草石蚕的糖类中水苏糖是主要的糖,其次是蔗糖和棉子糖,而果糖、葡萄糖及五糖以上的低聚糖含量较少。
然后,采用水提法从草石蚕干品中提取水苏糖,正交实验表明:提取温度为40℃,提取时间为60min,固液比为1:14时,一次提取就可以达到较好的提取效果,总糖和水苏糖的得率分别为64.81%和45.85%。
接着探讨了草石蚕提取液的精制工艺。几种澄清剂澄清效果的比较表明,石灰乳的澄清效果最好,澄清工艺条件为:加石灰乳调pH至9.0,温度70℃,保温时间30min,澄清液的透光率为86.8%。经正交实验确定活性炭的最佳脱色条件为:活性炭用量为2%(w/v)、脱色温度80℃、脱色时间40min,脱色率为83.80%。综合考虑脱色脱盐效果和糖损失的情况,得出阴阳离子交换树脂静态脱色脱盐的工艺条件为:阴离子树脂用量为2%(w/v)、脱色温度50℃、脱色时间3h;阳离子树脂用量为2%(w/v)、脱盐温度50℃、脱盐时间2h。经过精制工艺后,总糖和水苏糖的得率分别为57.27%和41.27%,总损失率分别为11.60%和9.99%,总脱色率高达97.48%,而电导率则下降到0.51ms/cm。
红外吸收光谱的各种特征吸收表明,水苏糖分子明显存在C-O-H结构、C-O-C结构、半乳吡喃结构和葡萄吡喃糖环结构,而且分子之间存在氢键。
利用高效液相色谱法和DNS比色法对样品进行测定,结果表明水苏糖产品干基中水苏糖、棉子糖、蔗糖和还原糖的含量分别为73.10%、8.91%、12.80%和3.17%,即水苏糖和棉子糖这两种有效成分的总含量约为82%。