麦芽糖粉末喷雾干燥的研究进展

黄华国，刘景圣，郑明珠，蔡 丹

(吉林农业大学 食品科学与工程学院，吉林 长春 130118)

中国早在公元1 500年以前已生产麦芽糖［1］。由于麦芽糖浆的一些突出优点，如结晶性低，甜味温和，粘度低，吸潮性低，现已在食品和其他工业上得到了越来越广泛的应用［2］。

目前，国内市场上销售的麦芽糖主要以液体麦芽糖为主。根据麦芽糖的含量，一般分为普通麦芽糖浆、高麦芽糖浆和超高麦芽糖浆。3种麦芽糖浆的组成情况见表 1［3］。

高麦芽糖浆经进一步分离提纯，使其达到麦芽糖结晶的纯度，可用于制备结晶麦芽糖。结晶麦芽糖具有特殊的生理功能，可作为口服药物治疗糖尿病，还可代替葡萄糖输液，而血糖值不升高，现己在保健食品和医药工业上得到了越来越广泛的应用［4-5］。在国外尤其是日本、美国和欧洲等国家，用麦芽糖浆经喷雾干燥制备含一定结晶化度的麦芽糖粉末技术较成熟。国内在这方面的研究尚处于起步阶段，只有百龙创园生物技术有限公司具有年产6 000 t结晶麦芽糖粉末的生产能力，其他只有小批量的试生产。这样就限制了其在食品、医药、化工等领域的应用。作者针对这些问题，对麦芽糖粉末生产进行综述。

表1 麦芽糖浆的主要组成成分

1 麦芽糖的理化性质与生理功能

1.1 麦芽糖的结构

麦芽糖是由2个葡萄糖单位组成的，为麦芽二糖，习惯上简称为麦芽糖。2个葡萄糖单位经α-1，4糖苷键连接成为麦芽糖，为4-O-D-六环葡萄糖基-D-六环葡萄糖 (C12H22O11)，因为 C1羟基的位置不同，有α和β 2种异构体［6］。

1.2 麦芽糖的性质

麦芽糖为无色或白色晶体，粗制者呈稠厚糖浆状。通常含一分子结晶水，熔点102℃，甜度为蔗糖的30%～40%，易溶于水，微溶于乙醇。是还原性二糖，有醛基反应，能发生银镜反应，也能与班氏试剂 (用硫酸铜、碳酸钠或苛性钠、柠檬酸钠等溶液配制)共热生成砖红色氧化亚铜沉淀。能使溴水褪色，被氧化成麦芽糖酸。在稀酸加热或α-葡萄糖苷酶作用下水解成2分子葡葡糖。

麦芽糖是淀粉糖工业重要产品之一，具有甜度温和、风味独特、吸湿性稳定等特点，在抗褐变、防腐性、热稳定性等很多方面都具有优良的特性，在食品、发酵、香精香料等行业里被广泛用作甜味剂、调湿剂、结晶抑制剂、稳定剂、填充剂等［8］。

1.3 麦芽糖的生理功能

由于麦芽糖具有较低渗透压和缓慢释放葡萄糖的特性，代谢速度比葡萄糖慢，不参加胰岛素糖代谢就能被吸收，在医学上，用高纯度麦芽糖代替葡萄糖配制静脉注射液不易引起血糖的升高，非常适合糖尿病患者使用［7］。麦芽糖也是制造麦芽酮糖和低聚异麦芽糖的原料，后两者对肠道中有益于人体的双歧杆菌的繁殖有促进作用，是很好的功能性食品原料［8］。

2 麦芽糖浆的生产工艺

目前，生产麦芽糖浆的主要工艺流程为:淀粉→液化→糖化→脱色→离子交换→分离提纯→浓缩→高纯麦芽糖浆。根据原料、液化酶、糖化酶等工艺条件的不同，所获得的麦芽糖浆纯度也不相同。

麦芽糖浆的生产工艺目前国外比较先进的是采用固定化液化酶和糖化酶的工艺［9］，该工艺的生产效率高、自动化的程度高、原料的利用率高，酶的重复利用大大地降低了生产成本，并简化了操作工艺，而且将酶的最适温度提高了20℃，酶的稳定性也大大地提高了。此外，还有相关的文献报道了采用超滤法生产麦芽糖浆［10］以及热分离水化系统来精制麦芽糖浆［11］。

Niim等［12］曾经用两步糖化法进行高麦芽糖的生产:淀粉液化→糖化 (β-淀粉酶和脱支酶或异淀粉酶)→二次糖化 (葡萄糖淀粉酶或者maltogenic-α-淀粉酶将第二步的得到的糖化溶液再次糖化)，通过控制适合的工艺条件，可以得到麦芽糖含量达70%～95%的糖化液。

Noda等［13］将甜马铃薯根茎部位的 β-淀粉酶固定在壳聚糖珠粒上，半连续化生产麦芽糖，利用高浓度的马铃薯淀粉水解物可以得到质量分数为40%的麦芽糖溶液。

Martin［14］等通过将糖化酶固定后，与游离的葡萄糖糖化酶性能的比较，发现了酶固定化后扩大了最适p H范围，而且固定化葡萄糖淀粉酶在没有预处理的条件下也可以长时间保持稳定。

周家华［15］等将 Maltogenase酶、β-淀粉酶、脱支酶 (Pro-mozyme)两两组合，在相同条件 (液化木薯淀粉DE值4.7，液化木薯淀粉配比质量分数为3%，p H值5.2，温度60.0℃)，通过不同的配比加酶量对其糖化效果进行了比较，发现Maltogenase酶和脱支酶的各种组合中效果最好的是:用Maltogenase酶400 U·g-1淀粉和脱支酶0.8 PUN·g-1淀粉对上述液化液进行96 h的糖化，可得到麦芽糖含量为92.4%的糖化液。

张力田首先成功地将枯草杆菌 ɑ-淀粉酶 BF-7658用于淀粉的液化，可将麦芽糖的得率提高10%左右，而且能够缩短糖化的时间，降低能耗，利于实现工业化生产。之后又有学者成功实现了由喷淋液化法来代替升温液化法，使液化的效果更好，这是麦芽糖生产工艺的一大突破［16-17］。

利用酶法实验室生产麦芽糖浆，纯度达到82%［18-19］。山东禹城的赵光辉［20］等利用淀粉水解制糖，经色谱分离得到90%麦芽糖浆。目前，我国关于液体麦芽糖浆的工业化生产技术基本成熟，所生产的麦芽糖浆纯度为70%～80%。

3 麦芽糖浆和喷雾干燥

喷雾干燥是将原料液用雾化器分散成雾滴，并用热空气 (或其他气体)与雾滴直接接触的方式而获得粉粒状产品的一种干燥过程。原料液可以是溶液、乳浊液或悬浮液，也可以是熔融液或膏状物。干燥产品可以根据需要，制成粉状、颗粒状、空心球状或团粒状。喷雾干燥技术己有100多年的发展史。自1865年喷雾干燥最早用于蛋品处理以来，这种由液态经雾化和干燥在极短时间直接变为固体粉末的过程，它使许多有价值但不易保存的物料得以大大延长保质期，使一些物料便于包装、使用和运输，同时也简化了一些物料的加工工艺［l5］。

由于喷雾干燥具有干燥时间短、对产品损伤小、减少工艺操作以及生产控制方便等优点，在国外已被广泛运用。例如:日本利用酶水解技术，通过降温结晶、喷雾干燥等技术制备结晶度为70%～84%，纯度82%～90%的麦芽糖结晶粉末。Yoshino在美国申请的专利为采用酶法水解淀粉获得纯度大于90%的麦芽糖，浓缩至麦芽糖浓度达65% ～80%，添加 β-麦芽糖-水合物晶种，在主结晶阶段使麦芽糖-水化合物沉淀，然后对上述糖膏进行喷雾干燥，获得含水量为5.5%～7.5%的粉状麦芽糖产品。

4 展望

喷雾干燥技术由于有其独特的优点已在国外广泛的运用于生产一定结晶化度的麦芽糖粉末，对此国内尚属起步阶段。对未来喷雾干燥技术在液体麦芽糖浆中的运用有如下展望。

喷雾干燥液体麦芽糖，虽然能减短生产周期、提高生产效率，但是有一定干燥的介质排出，目前常用方法是直接排入大气，造成了很大的能源浪费。因此，节能技术在喷雾干燥中的应用是一个值得深入研究和推广的课题。例如已经出现了喷雾干燥+流化床干燥的多级干燥模式，似可以进一步考虑喷雾干燥+微波或者干燥塔内加热式的喷雾干燥等。

由于液体麦芽糖粘度较大，喷雾干燥过程中易造成粘壁现象，其中最主要的是半湿物料粘壁。防止半湿物料粘壁，主要有提高进气温度与提高塔内风速及改变雾化器的压力等方法。

如果能使喷雾干燥与其他技术相偶联，对液体麦芽糖浆进行喷雾干燥，那么效能会更好，例如喷雾冷冻干燥、热管加热型喷雾干燥、超声波喷雾干燥、微波喷雾干燥等。

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