ТАГАТОЗО-ГАЛАКТОЗНЫЙ СИРОП Российский патент 2023 года по МПК A23L27/30 

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение относится к области подсластителей и пребиотиков.

Уровень техники

Тагатоза – это моносахарид из группы кетогексоз, изомер фруктозы. Она является редким сахаром, который можно обнаружить в малых количествах в молочных продуктах, если подвергнуть их нагреванию.

Несмотря на то, что тагатоза имеет сладость, составляющую 92% сладости сахарозы, она обеспечивает пониженное потребление калорий (38%), не является кариогенной и поэтому находит применение в качестве подсластителя вместо обычного столового сахара в производстве мучных кондитерских изделий.

Тагатоза обладает антигипергликемическим эффектом, поскольку она способна контролировать постпрандиальный (т.е. после приёма пищи) уровень глюкозы в крови за счёт повышения активности фермента глюкокиназы, ответственного за перенос глюкозы в гликоген. Она также обладает ингибирующим эффектом по отношению к некоторым ферментам, участвующим в деградации углеводов в кишечнике, вызывая, тем самым, снижение их всасывания.

Были проведены исследования по изучению эффекта снижения гликемического индекса, вызванного приёмом тагатозы (Mark Ensor et al. “Effect of Three Low-Doses of D-Tagatose on Glycemic control Over Six Months in Subjects with Mild Type 2 Diabetes Mellitus with Diet and Exercise” [Влияние трёх малых доз D-тагатозы на гликемический контроль в течение шести месяцев у субъектов с лёгкой формой сахарного диабета 2 типа при соблюдении диеты и занятиях физическими упражнениями]. J. Endocrinol Diabetes Obes. 2014 Oct, 2(4): 1057).

Поэтому тагатоза может быть полезной при лечении сахарного диабета 2 типа, для подтверждения чего были предприняты клинические исследования (ClinicanTrials.gov, NCT00955747, дата первого сообщения: 10 августа 2009 г.).

Однако применение тагатозы в кристаллической форме в качестве подсластителя и в качестве пребиотика в пищевых продуктах, напитках для спортсменов и т.п. сдерживается стоимостью продукта, который зачастую не является конкурентоспособным с другими синтетическими или экстрактивными молекулами.

Галактоза относится к простым сахарам, является эпимером глюкозы. В небольших количествах она образуется в организме человека, тогда как бóльшая часть её вводится вместе с пищей, главным образом с молоком и молочными продуктами, содержащими дисахарид лактозу, которая под действием фермента лактазы расщепляется на глюкозу и галактозу.

Лактоза – это сахар, который в наибольшем количестве присутствует в питании грудного ребёнка, который как растущий организм нуждается в эффективном источнике доступной энергии, и, кроме того, имеется экспериментальное доказательство того, что галактоза, образующаяся из неё, участвует в процессе образования миелина (Ravera S, Bartolucci M, Cazia D, Morelli A, Panfoli I, “Galactose and Hexose-6-Phosphate Dehydrogenase Support the Myelin Metabolic Role” [Галактоза и гексозо-6-фосфатдегидрогеназа поддерживают метаболическую роль миелина], PARIPEX Indian journal of research 2015, 4 (9), pp. 21-24).

Были проведены различные исследования по изучению положительного влияния галактозы на центральную нервную систему, при лечении дегенеративных заболеваний, таких как, например, болезнь Альцгеймера (“Therapeutic effect of oral galactose treatment in rat model of sporadic Alzheimer’s” [Терапевтический эффект перорального лечения галактозой на животной (крысы) модели спорадической формы болезни Альцгеймера] Alzheimer’s & Dementia - The Journal of the Alzheimer’s Association disease, July 2014, vol. 10, изд. 4, supplement page P464).

Имеется экспериментальное доказательство того, что приём галактозы и антиоксидантов также может быть полезным для лечения рассеянного склероза, особенно на ранних стадиях проявления болезни (Isabella Pandolfi et al. “Missed evolution of demyelinizing brain during supplementation with natural compounds: A case report” [Пропущенная эволюция демиелинизирующих поражений головного мозга при приёме добавки с природными соединениями: отчёт о клиническом случае], Medical Research Archives, vol. 4, issue 1, April 2016.

Ведутся клинические исследования по использованию галактозы в качестве пищевой добавки при лечении врождённого нарушения гликозилирования (ClinicanTrials.gov, NCT02955264, дата первого сообщения: 4 ноября 2016 г.) и при лечении диабета 2 типа (ClinicanTrials.gov, NCT01776099, дата первого сообщения: 25 января 2013 г.).

Сейчас известны многие полезные для здоровья свойства олигосахаридов, таких как галактоолигосахариды, которые образуются в результате действия фермента лактазы (бета-галактозидазы), которая, в дополнение к гидролитической активности по отношению к лактозе, оказывает также синтетическое действие добавления к последней галактозных единиц в варьирующем количестве.

Галактоолигосахариды обладают пробиотическим эффектом, способствуя росту микроорганизмов в кишечнике (преимущественно бифидобактерий), и согласно ряду исследований они способны ингибировать рост потенциально патогенных микроорганизмов (Daniele Garrido et al., “Utilization of galactooligosaccharides by Bifidobacterium longum subsp. infantis isolates” [Утилизация галактоолигосахаридов выделенными штаммами Bifidobacterium longum, подвид infantis], Food Microbiol. 2013 Apr. 33(2); 262-270).

Цель настоящего изобретения состоит в том, чтобы предложить сироп на основе тагатозы и галактозы и способ его получения.

Краткое изложение сущности изобретения

Настоящее изобретение решает вышеупомянутые проблемы посредством композиции, содержащей

тагатозу 40-50%

галактозу 30-40%

олигосахариды (GAL)7-10%

глицерин 4-10%

другие сахара 2-8%

лактозу ≤1%

лактулозу ≤1%,

в которой отношение тагатоза/галактоза равно 1,0-1,6, причём процентное количество указано в мас.% в пересчёте на сухую композицию, при этом указанная композиция в виде сиропа имеет сахарометрическую концентрацию 58-62°Bx (°Bx = градусов по шкале Брикса).

Таким образом, целью настоящего изобретения является сироп из тагатозы и галактозы в качестве основных компонентов вкупе с другими вторичными продуктами, такими как глицерин, олигосахариды и другие сахара в минорных количествах. Композиция по настоящему изобретению позволяет избежать кристаллизации тагатозы (которая неизбежно приводит к потере продукта в маточные растворы, получаемые после криталлизации), а также позволяет сократить время производственного цикла при увеличении производительности, что выгодно в плане конечной стоимости.

Поэтому преимущество композиции в виде сиропа очевидно, однако следует подчеркнуть, что одной из проблем сахарных сиропов является то, что в зависимости от степени чистоты и условий хранения они склонны к кристаллизации, но в случае настоящей композиции неожиданно обнаружилось, что соотношение между тагатозой и галактозой, равное 1,0-1,6, предотвращает это с несомненными преимуществами с коммерческой точки зрения и использования продукта.

Тем не менее, композиция по настоящему изобретению, помимо обеспечения потребления тагатозы, позволяет также вводить в рацион питания другие вещества, такие

как галактоза и галактоолигосахариды, которые по вышеупомянутым причинам могут действовать синергически, обеспечивая также положительный вклад в сохранение здоровья. Сироп по настоящему изобретению, благодаря полезному действию тагатозы и галактозы, может использоваться в производстве функциональных пищевых продуктов, лечебных пищевых продуктов, спортивных напитков, фруктовых соков, йогуртов, пищевых добавок и в кондитерской промышленности.

Целью настоящего изобретения также является способ получения вышеупомянутого сиропа, причём указанный способ включает:

i) подвергание лактозы ферментативному гидролизу ферментом лактаза с получением смеси, содержащей глюкозу и галактозу;

ii) приведение смеси, содержащей глюкозу и галактозу, в контакт по меньшей мере с одним видом пищевых дрожжей для удаления глюкозы (деглюкозирования) и получения безглюкозной (деглюкозированной) смеси;

iii) подвергание деглюкозированной смеси процессу щелочной эпимеризации для эпимеризации галактозы в тагатозу и получения эпимеризованной смеси;

iv) приведение эпимеризованной смеси в контакт по меньшей мере с одной ионообменной смолой для проведения деионизации и получения деионизированной смеси;

v) необязательно подвергание деионизированной смеси нанофильтрации с получением нанофильтрованной смеси;

vi) необязательно подвергание деионизированной смеси (или необязательно нанофильтрованной смеси) обратному осмосу с получением осмотического ретентата;

vii) подвергание деионизированной смеси (или необязательно нанофильтрованной смеси, или необязательно осмотического ретентата) ультрафильтрации с использованием керамической мембраны для получения ультрафильтрованной смеси;

viii) подвергание ультрафильтрованной смеси концентрированию до 58-62°Bx для получения сиропа.

Краткое описание фигур

Фиг.1 – Пример ВЭЖХ хроматограммы (ВЭЖХ = высокоэффективная жидкостная хроматография) композиции по изобретению на сульфоновой колонке.

Фиг.2 – Пример ВЭЖХ хроматограммы композиции по изобретению на аминной колонке.

Подробное описание изобретения

Сироп по настоящему изобретению предпочтительно имеет соотношение тагатоза/галактоза, равное 1,1-1,5, более предпочтительно 1,2-1,4.

Сироп по настоящему изобретению предпочтительно имеет сахарометрическую концентрацию 59-61°Bx.

Сироп по настоящему изобретению предпочтительно имеет pH 3,0-3,5.

Предпочтительно композиция по настоящему изобретению содержит

тагатозу 43-47 %

галактозу 30-36 %

олигосахариды (GAL)7-10%

глицерин 8-10%

другие сахара 2-5 %

лактозу ≤1 %

лактулозу ≤1 %.

Согласно способу по настоящему изобретению сырьём предпочтительно служит моногидрат лактозы в кристаллической форме. Альтернативно могут также использоваться другие источники лактозы, такие как, например, молочная сыворотка.

Ферментативный гидролиз (i) лактозы проводится с использованием коммерческого фермента лактазы различного происхождения; например и предпочтительно: – из K. lactis, K. fragilis, A. oryzae, A.niger, E. coli, B. stearothermophilus, B. circulans, более предпочтительно в настоящем изобретении используется фермент из A. oryzae.

Фермент лактаза может использоваться как в свободном, так и в иммобилизованном виде на твёрдых подложках разной природы, например и предпочтительно иммобилизованной на синтетических смолах, альгинатных шариках, синтетических мембранах или хлопковом волокне; предпочтительно в настоящем изобретении используется фермент, иммобилизованный на полистирольной синтетической смоле, более предпочтительно – иммобилизованный фермент, как описано в патентной заявке WO2014/006606.

Реакция ферментативного гидролиза (i) лактозы проводится при температуре от 5 до 60°C, предпочтительно – при 52°C и при pH 4,0-9,0, предпочтительно – при pH 5,0-5,5, в условиях рециркуляции раствора лактозы на колонке в течение периода времени от 1 до 48 часов, предпочтительно – в течение 20 часов.

Согласно настоящему изобретению раствор, содержащий лактозу, гидролизованную до глюкозы и галактозы, подвергается стадии деглюкозирования (ii) путём добавления пищевых дрожжей, предпочтительно – лиофилизированных пивных дрожжей (Saccharomyces cerevisiae), до тех пор пока концентрация глюкозы не составит ≤ 0,25 %. Деглюкозирование предпочтительно проводится в условиях перемешивания с вдуванием воздуха при температуре от 25 до 40°C, предпочтительно от 30 до 37°C, более предпочтительно при 35°C, и при pH 4,0-9,0, предпочтительно при pH 6,0-7,0, в течение периода времени по меньшей мере 4 часа.

Галактоза, присутствующая в деглюкозированном растворе, превращается в тагатозу в результате эпимеризации (iii), инициируемой добавлением щелочного вещества, например и предпочтительно – гидроксида натрия, гидроксида калия или гидроксида кальция, более предпочтительно – согласно настоящему изобретению используется гидроксид кальция. Щелочное вещество предпочтительно используется в мольном соотношении 0,1-1,0, предпочтительно – 0,4-0,8, более предпочтительно – 0,6, молей щелочного вещества/моль галактозы. Эпимеризация (iii) предпочтительно проводится в условиях перемешивания при температуре 0-30°C, предпочтительно 5-25°C, более предпочтительно 10-20°C, в течение периода времени по меньшей мере 10 минут, предпочтительно 4 часа.

В конце реакция эпимеризации (iii) нейтрализуется добавлением кислоты, предпочтительно выбираемой из группы, включающей соляную кислоту, фосфорную кислоту, серную кислоту, более предпочтительно – используется водный раствор 30-50% серной кислоты. После нейтрализации кислотой суспензия предпочтительно центрифугируется для разделения осаждённого сульфата кальция и остаточных дрожжей со стадии деглюкозирования.

Раствор, полученный после нейтрализации и центрифугирования, деионизируется (iv) путём пропускания его через пару ионообменных смол: предпочтительно сильнокислотную катионообменную смолу (такую как, например, Rohm and Haas Amberlite^TM 200 C, Rohm and Haas Amberlite^TM IR120, Rohm and Haas Amberlite^TM FPC 23 и Dowex^TM Monosphere^TM 88) и слабоосновную анионообменную смолу (такую как, например, Dow^® Amberlite^TM FPA 55, Dowex^TM Monosphere^TM 66, Rohm and Haas Amberlite^TM.IRA 96, Purolite^® A 120S и Purolite^® A 109).

Смесь может деионизироваться (необязательно, но предпочтительно) с той целью, чтобы удалить, по меньшей мере частично, как можно больше олигомерных компонентов из димеров, а затем подвергается нанофильтрации (v). Указанная нанофильтрация предпочтительно проводится с применением спиральновитой мембраны, выбранной, например, из группы, включающей Dow Filmtec^TM NF270-4040, Koch Membrane System TFC-SR2 или их аналоги, для извлечения пермеата, который затем подвергается (необязательно и предпочтительно по меньшей мере для частичного удаления глицерина) обработке обратным осмосом (vi) с применением обратноосмотической мембраны, например и предпочтительно выбранной из группы, включающей Dow Filmtec^TM BW30-4040.

Согласно настоящему изобретению ретентат, полученный на стадии обработки обратным осмосом (vi), осветляется ультрафильтрацией (vii) на керамической мембране с отсекаемой молекулярной массой предпочтительно 300000 Да с извлечением пермеата, который подвергается концентрированию (viii). После корректирования величины pH (предпочтительно добавлением органической кислоты) на уровне от 3,0 до 3,5 сироп концентрируется до достижения сахарометрической концентрации сиропа 60 ± 2°Bx. Указанная органическая кислота предпочтительно выбирается из группы, состоящей из лимонной кислоты, молочной кислоты, уксусной кислоты. Предпочтительно органической кислотой, используемой для корректировки pH, является лимонная кислота, более предпочтительно – водный раствор 40-60 мас.% лимонной кислоты.

Настоящее изобретение можно лучше понять из нижеследующих примеров его воплощения.

Экспериментальная часть

Метод высокоэффективной жидкостной хроматографии (ВЭЖХ)

Хроматограф Perkin Elmer 200 series с рефрактометрическим детектором с термостатируемыми ячейками.

Анализ на сульфоновой колонке: колонка Transgenomic ICE-SEP ION 300 с предколонкой. Температура 45°C, поток элюента - 0,4 мл/мин, элюент - 0,015 N раствор серной кислоты.

Анализ на аминной колонке: колонка Thermo ScientificTM HypersilTM APS-2. Температура 40°C, поток элюента – 1,1 мл/мин; подвижная фаза = ацетонитрил + одноосновный дигидрат фосфата натрия (1,45 г/литр).

Пример 1. Ферментативный гидролиз лактозы в промышленном масштабе и получение деглюкозированного раствора.

a) Приготовление иммобилизованного фермента на синтетической смоле

В реактор объёмом 10 м³ со стальной рубашкой, оборудованный системой термостатирования, загружали 750 литров смолы Purolite A 120 S. Смолу промывали тремя аликвотами (по 750 литров каждая) питьевой воды. Добавляли 480 литров 100 мМ раствора ацетата натрия при pH 5 и 55 кг 50%-го раствора глутаральдегида. Содержимое реактора выдерживали в условиях перемешивания при 25°C в течение 30 часов, после чего смолу промывали тремя аликвотами (по 1000 литров каждая) питьевой воды. Добавляли 2000 литров 100 мМ раствора ацетата натрия при pH 5 и 30 кг фермента лактазы из Aspergillus oryzae. Содержимое реактора выдерживали в условиях перемешивания при 25°C в течение 65 часов. По истечении этого времени смолу промывали тремя аликвотами (по 2000 литров каждая) питьевой воды.

b) Ферментативный гидролиз лактозы

2000 кг моногидрата лактозы в кристаллической форме солюбилизировали в 8000 литрах питьевой воды в стальном реакторе на 10 м³, оборудованном мешалкой и термостатируемой рубашкой. Температуру внутри реактора доводили до 53°C, а pH до 5,39 добавлением 38 % серной кислоты.

Раствор лактозы рециркулировал через колонку, содержащую 600 литров смолы (с ферментом лактазой, иммобилизованной, как описано выше в примере 1a), при скорости потока 2400 литров/час в течение 20 часов.

Результаты анализа на сульфоновой колонке:

Галактоза (ВЭЖХ) 9,023% Глюкоза (ВЭЖХ) 9,228% Лактоза (ВЭЖХ) 0,492% Глюкоза/галактоза 1,02

По истечении указанного времени раствор, содержащий глюкозу и галактозу, переносили в реактор объёмом 20 м³ со стальной рубашкой, оборудованный мешалкой и системой вдувания воздуха. Температуру доводили до 35°C и добавляли к раствору 12 кг лиофилизированных пивных дрожжей и 100 мл пеногасителя (Silifood 1600).

Содержимое реактора выдерживали в условиях перемешивания при 35±2°C в течение 10 часов с вдуванием воздуха. По истечении этого времени pH был возвращён на прежний уровень pH 6,8 путём добавления 9 литров 30%-го гидроксида натрия. В конце корректирования pH в реактор вводили 10 кг лиофилизированных пивных дрожжей и проводили ферментацию в условиях перемешивнаия с вдуванием воздуха в течение последующих 10 часов. По истечении этого времени pH устанавливали на уровне pH 6,6 путём добавления 15 литров 30%-го гидроксида натрия и вводили 10 кг лиофилизированных пивных дрожжей. По истечении дополнительных 15 часов полученный деглюкозированный раствор охлаждали до температуры примерно 5°C.

Результаты анализа на сульфоновой колонке:

Галактоза (ВЭЖХ) 8,058% Глюкоза (ВЭЖХ) 0,013% Лактоза (ВЭЖХ) 0,491% Глюкоза/галактоза 0,2

Пример 2. Эпимеризация в лабораторных условиях с использованием 50% молей гидроксида кальция по отношению к молям галактозы при 40°C, начиная с деглюкозированного раствора примера 1.

250 г деглюкозированного раствора галактозы, полученного согласно примеру 1, вводили в стеклянный реактор объёмом 1 литр, термостатированный и оборудованный мешалкой, и объединяли с 4,16 г гидроксида кальция (вентилируемая известь), поддерживая содержимое реактора в условиях перемешивания при температуре 40°C.

Образцы для ВЭЖХ-анализа на сульфоновой колонке отбирали спустя 120 мин, 240 мин, 360 мин.

Результаты представлены в нижеследующей таблице:

Время (минут) Gal/(Gal+Tag)^*) ⋅100 Tag/(Gal+Tag)⋅100 120 36% 64% 240 38% 62% 360 40% 60%

^*) Gal = галактоза; Tag = тагатоза

Пример 3. Эпимеризация в лабораторных условиях с использованием 60% молей гидроксида кальция по отношению к молям галактозы при 40°C, начиная с деглюкозированного раствора из примера 1.

250 г деглюкозированного раствора галактозы, полученного согласно примеру 1, вводили в стеклянный реактор объёмом 1 литр, термостатированный и оборудованный мешалкой, и объединяли с 5,0 г гидроксида кальция (вентилируемая известь), поддерживая содержимое реактора в условиях перемешивания при температуре 40°C.

Образцы для ВЭЖХ-анализа на сульфоновой колонке отбирали спустя 120 мин, 240 мин, 360 мин.

Результаты представлены в нижеследующей таблице:

Время (минут) Gal/(Gal+Tag)⋅100 Tag/(Gal+Tag)⋅100 120 32% 68% 240 34% 66% 360 40% 60%

Пример 4. Эпимеризация в лабораторных условиях с использованием 50% молей гидроксида кальция по отношению к молям галактозы при 30°C, начиная с деглюкозированного раствора из примера 1.

250 г деглюкозированного раствора галактозы, полученного согласно примеру 1, вводили в стеклянный реактор объёмом 1 литр, термостатированный и оборудованный мешалкой, и объединяли с 4,16 г гидроксида кальция (вентилируемая известь), поддерживая содержимое реактора в условиях перемешивания при температуре 30°C.

Образцы для ВЭЖХ-анализа на сульфоновой колонке отбирали спустя 120 мин, 280 мин, 350 мин.

Результаты представлены в нижеследующей таблице:

Время (минут) Gal/(Gal+Tag)⋅100 Tag/(Gal+Tag)⋅100 120 36% 64% 280 39% 61% 350 40% 60%

Пример 5. Эпимеризация в лабораторных условиях с использованием 60% молей гидроксида кальция по отношению к молям галактозы при 30°C, начиная с деглюкозированного раствора из примера 1.

250 г деглюкозированного раствора галактозы, полученного согласно примеру 1, вводили в стеклянный реактор объёмом 1 литр, термостатированный и оборудованный мешалкой, и объединяли с 5,0 г гидроксида кальция (вентилируемая известь), поддерживая содержимое реактора в условиях перемешивания при температуре 30°C.

Образцы для ВЭЖХ-анализа на сульфоновой колонке отбирали спустя 120 мин, 280 мин, 350 мин.

Результаты представлены в нижеследующей таблице:

Время (минут) Gal/(Gal+Tag)⋅100 Tag/(Gal+Tag)⋅100 120 33% 67% 280 37% 63% 350 40% 60%

Пример 6. Эпимеризация в лабораторных условиях с использованием 50% молей гидроксида кальция по отношению к молям галактозы при 25°C, начиная с деглюкозированного раствора из примера 1.

250 г деглюкозированного раствора галактозы, полученного согласно примеру 1, вводили в стеклянный реактор объёмом 1 литр, термостатированный и оборудованный мешалкой, и объединяли с 4,16 г гидроксида кальция (вентилируемая известь), поддерживая содержимое реактора в условиях перемешивания при температуре 25°C.

Образцы для ВЭЖХ-анализа на сульфоновой колонке отбирали спустя 120 мин, 280 мин, 350 мин, 470 мин, 590 мин, 710 мин, 790 мин.

Результаты представлены в нижеследующей таблице:

Время (минут) Gal/(Gal+Tag)⋅100 Tag/(Gal+Tag)⋅100 120 61% 39% 280 54% 46% 350 50% 50% 470 47% 53% 590 45% 55% 710 44% 56% 790 43% 57%

Пример 7. Эпимеризация в лабораторных условиях с использованием 60% молей гидроксида кальция по отношению к молям галактозы при 25°C, начиная с деглюкозированного раствора из примера 1.

250 г деглюкозированного раствора галактозы, полученного согласно примеру 1, вводили в стеклянный реактор объёмом 1 литр, термостатированный и оборудованный мешалкой, и объединяли с 5,0 г гидроксида кальция (вентилируемая известь), поддерживая содержимое реактора в условиях перемешивания при температуре 25°C.

Образцы для ВЭЖХ-анализа на сульфоновой колонке отбирали спустя 120 мин, 280 мин, 350 мин, 470 мин, 590 мин, 710 мин, 790 мин.

Результаты анализа представлены в нижеследующей таблице:

Время (минут) Gal/(Gal+Tag)⋅100 Tag/(Gal+Tag)⋅100 120 52% 48% 280 44% 56% 350 40% 60% 470 37% 63% 590 35% 65% 710 34% 66% 790 33% 67%

Пример 8. Получение тагатозо-галактозного сиропа в промышленном масштабе, начиная с деглюкозированного раствора примера 1.

Щелочная эпимеризация

9100 кг деглюкозированного раствора галактозы, полученного согласно примеру 1, вводили в стальной реактор объёмом 10 м³, оборудованный мешалкой и термостатированной рубашкой. 192,4 кг гидроксида кальция добавляли для приготовления 30%-й суспензии в питьевой воде (количество гидроксида кальция представляет собой молярное отношение 60% его по отношению к галактозе). После указанного добавления температуру поддерживали на уровне 15 ± 5°C в течение 4 часов при перемешивании. По истечении этого времени pH суспензии доводили до pH 2,5 путём добавления 590 литров 38%-й серной кислоты, поддерживая температуру на уровне ниже 45°C. Затем температуру понижали до 25°C и отделяли осадок сульфата кальция 8 циклами центрифугирования при 350 об./мин в течение 25 минут.

Результаты анализа на сульфоновой колонке:

Тагатоза (ВЭЖХ) 3,314 % Галактоза (ВЭЖХ) 2,746 % Gal/(Gal+Tag)⋅100 45 % Tag/(Gal+Tag)⋅100 55 %

Деионизация с помощью ионообменных смол

Раствор, полученный на предыдущей стадии центрифугирования, деионизировали с использованием пары ионообменных смол (4000 литров сильнокислотной катионообменной смолы Amberlite^TM FPC 23 и 4000 литров слабоосновной анионообменной смолы Amberlite^TM FPA 55) при скорости потока 2000 литров/час, собирая элюированный из смол продукт до концентрации сахара ≥ 0,5°Bx и электропроводности ≤ 50 мкСм/см (микросименс/см).

Нанофильтрация

Затем деионизированный раствор подвергали стадии нанофильтрации с использованием системы, состоящей из 12 мембран (DOW® FILMTECH^TM NF 270 40/40), при давлении около 30 бар.

Обратный осмос

Пермеат от нанофильтрации подвергали стадии обработки обратным осмосом с использованием системы, состоящей из 12 мембран (DOW® FILMTECH^TM BW30-400), при давлении около 10 бар для концентрирования ретентата до концентрации сахара 10°Bx.

Ультрафильтрация на керамической мембране

Концентрированный раствор осветляли на стадии тангенциальной ультрафильтрации на керамической мембране с отсекаемой молекулярной массой 300000 Да при скорости проникающего потока 2000 литров/час и рециркуляции ретентата 9000 литров/час. Ретентат концентрировали до объёма примерно 300 литров и 3 раза промывали с использованием каждый раз по 150 литров питьевой воды.

Концентрирование

Осветлённый пермеат от предыдущей стадии ультрафильтрации переносили в стальной реактор объёмом 5000 литров, оборудованный мешалкой, термостатируемой рубашкой и конденсатором.

pH доводили до 3,0 путём добавления 1,6 литра раствором 50% лимонной кислоты в воде раствор концентрировали под вакуумом при температуре примерно 50°C до концентрации по сахарометру 60°Bx.

Результаты

Сироп, полученный в конце процесса, анализировали как на сульфонной, так и на аминной колонке, причём последняя служила и для определения содержания лактозы (см. также следы на ВЭЖХ хроматограмме на фиг. 1 и 2), и результаты представлены в нижеследующей таблице:

Содержание сухого вещества, измеренное рефрактометрическим методом 60°Bx Тагатоза 45,2% (в пересчёте на сухую массу) Галактоза 33,8% (в пересчёте на сухую массу) Соотношение тагатоза/галактоза 1,3 Другие вещества Лактоза 0,3% (в пересчёте на сухую массу) Лактулоза 0,4% (в пересчёте на сухую массу) Глицерин 8,9% (в пересчёте на сухую массу) Олигосахариды (GAL) 8,0% (в пересчёте на сухую массу) Другие сахара 2,4% (в пересчёте на сухую массу) pH 2,9 Сульфатная зола 0,1% Плотность 1284 г/мл Общее количество аэробных микроорганизмов (T.A.M.C.) 5 КОЕ ^*)/г Общее количество дрожжевых и плесневых грибов (T.Y.M.C.) 0 КОЕ/г Salmolella sp. отсутствует КОЕ/10 г Escherichia coli отсутствует КОЕ/г Энтеробактерии (Enterobacteriaceae) отсутствуют КОЕ/г

Изобретение относится к пищевой промышленности. Предложена композиция подсластителя, содержащая тагатозу, галактозу, галактоолигосахариды, глицерин, другие сахара, лактозу и лактулозу, в которой соотношение тагатоза/галактоза равно 1,0–1,6, причем количество в % указано в пересчете на массу сухой композиции. Композиция в виде сиропа имеет сахарометрическую концентрацию 58–62°Bx. Изобретение позволяет избежать кристаллизацию тагатозы, а также позволяет сократить время производственного цикла при увеличении производительности. 3 н. и 8 з.п. ф-лы, 2 ил., 10 табл., 8 пр.

1. Композиция подсластителя, содержащая:

тагатозу 40-50%,

галактозу 30-40%,

галактоолигосахариды 7-10%,

глицерин 4-10%,

другие сахара 2-8%,

лактозу ≤1%,

лактулозу ≤1 %,

в которой соотношение тагатоза/галактоза равно 1,0-1,6, причём количество в % указано в пересчёте на массу сухой композиции, при этом указанная композиция в виде сиропа имеет сахарометрическую концентрацию 58-62°Bx.

2. Композиция по п. 1, в которой соотношение тагатоза/галактоза равно 1,1-1,5.

3. Композиция по п. 1 или 2, имеющая сахарометрическую концентрацию 59-61°Bx.

4. Композиция по любому из пп. 1-3, имеющая pH 3,0-3,5.

5. Композиция по любому из пп. 1-4, содержащая или состоящая из:

тагатозы 43-47%,

галактозы 30-36%,

галактоолигосахаридов 7-10%,

глицерина 8-10%,

других сахаров 2-5%,

лактозы ≤1%,

лактулозы ≤1%.

6. Способ получения композиции по любому из пп. 1-5, причём указанный способ включает:

i) подвергание лактозы ферментативному гидролизу ферментом лактаза с получением смеси, содержащей глюкозу и галактозу;

ii) приведение смеси, содержащей глюкозу и галактозу, в контакт по меньшей мере с одним видом пищевых дрожжей для удаления глюкозы и получения деглюкозированной смеси;

iii) подвергание деглюкозированной смеси щелочной эпимеризации для осуществления эпимеризации галактозы в тагатозу и получения эпимеризованной смеси;

iv) приведение эпимеризованной смеси в контакт по меньшей мере с одной ионообменной смолой для осуществления деионизации и получения деионизированной смеси;

v) необязательно подвергание деионизированной смеси нанофильтрации с получением нанофильтрованной смеси;

vi) необязательно подвергание деионизированной смеси или необязательно нанофильтрованной смеси обратному осмосу для получения осмотического ретентата;

vii) подвергание деионизированной смеси или необязательно нанофильтрованной смеси, или необязательно осмотического ретентата ультрафильтрации через керамическую мембрану с получением ультрафильтрованной смеси;

viii) подвергание ультрафильтрованной смеси концентрированию до 58-62°Bx для получения композиции в виде сиропа по любому из предшествующих пп. 1-5.

7. Способ по п. 6, в котором в качестве сырья используется моногидрат лактозы в кристаллической форме.

8. Способ по п. 6 или 7, в котором реакция ферментативного гидролиза лактозы (i) проводится при температуре от 5 до 60°C и pH 4,0-9,0 и поддержании рециркуляции раствора лактозы через колонку в течение периода времени от 1 до 48 ч, предпочтительно 20 ч, при этом колонка содержит иммобилизованный фермент лактазу из K. lactis, K. fragilis, A.oryzae, A.niger, E. coli, B. stearothermophilus или B.circulans.

9. Способ по любому из пп. 6-8, в котором деглюкозирование проводится при вдувании воздуха и поддержании среды в условиях перемешивания при температуре от 25 до 40°C и при pH 4,0- 9,0 в течение периода времени по меньшей мере 4 ч.

10. Способ по любому из пп. 6-9, в котором эпимеризация (iii) происходит при добавлении гидроксида кальция в молярном соотношении к галактозе, равном 0,1-1,0, при этом указанная эпимеризация (iii) проводится в условиях перемешивания при температуре 0-30°C в течение периода времени по меньшей мере 10 мин, предпочтительно 4 ч; и при этом в конце реакция эпимеризации (iii) нейтрализуется добавлением водного раствора 30-50% серной кислоты, а после нейтрализации кислотой полученная суспензия центрифугируется для разделения осаждённого сульфата кальция и остаточных дрожжей со стадии деглюкозирования.

11. Применение композиции по любому из пп. 1-5 в качестве подсластителя при производстве функциональных пищевых продуктов, продуктов лечебного питания, спортивных напитков, фруктовых соков, йогуртов, пищевых добавок и в кондитерской промышленности.