环状糊精
环状糊精(简称CD)是6~12个葡萄糖分子由α-1,4葡萄糖苷键呈环状结合的非还原性低聚糠。它的主体构型象1个中空的圆筒,两端直径大小不同,简体的端上带有许多羟基。目前工业上生产的为6个葡萄糖分子结合成环状的α-环糊精、7个葡萄糖分子的β-环糊精及8个葡萄糖分子的γ—环糊精。
(1) 制造方法 环状糊精的制造工艺流程大致如下:
淀粉悬浮液 液化 反应 加热灭酶活性 脱色、脱盐 过滤
结晶 β-CD
浓缩 喷雾干燥 粗CD粉
提取 α-CD
γ-CD
①β-环状糊精的生产方法 将含有10 mg/L氯化钙的1t马铃薯淀粉悬浮液(15%,W/V)糊化后,用环状糊精糖基转移酶在pH值8.5、温度85~90℃的条件下进行液化。用Ca(OH)2将pH值调到8~8.5,再一次加入上述酶在60℃反应20~30h后,将温度升高到100~120℃使酶失话,再将pH值调到5.5~5.7,加入适量的淀粉酶分解末反应的淀粉,加入活性炭脱色,经离子交换树脂脱盐,再经活性炭反复脱色后得无色液体,在减压下浓缩到60%,加入少量晶种,温度慢慢降低,使β—环状糊精结晶折出。经分离洗涤之后得β—环状糊精结晶产品。
②α-环状糊精的生产方法 将加入环状糊精转移酶的马铃薯淀粉悬浮液(20%,W/V)在高压釜中于70~80℃进行液化后,使温度降至50℃,再次加入环状糊精转移酶搅拌24h后,升温使酶失话。加入葡萄糖淀粉酶、高峰酶(为分解β-、γ—环糊精)及酵母(把葡萄糖发酵成乙醇),在40℃搅拌24h,离心分离或静置后除去残渣,浓缩到30%后低温放置结晶。
③含直链糖的环糊精混合物的制造方法 将加α-环状糊精转移酶的马铃薯淀粉悬浮液(20%,W/V),在70~80℃进行液化处理,降温至50℃,再一次加入环糊精转移酶搅拌反应,升温使酶失活,浓缩得含直链糖的环状糊精混合液。喷雾干燥后可制成粉末体。这一类产品纯度不高,但价格低廉,可在食品工业中应用。
此外,近年来日本还进行了膜技术利用制造法和无溶剂制造法制造环状糊精的研究,已初步投入工业生产。
为提高环状糊精的生成量,可加入碳原子数少的脂肪族醇、脂族醚类及酮类以提高环状糊精生成量。
(2)性状和用途 环状糊精最突出的特点是环状结构的内外性质截然相反。外周部呈相当强的亲水性,在水中有一定的溶解度;而筒体的内腔则表现为疏水性,具有包结其他物质的机能,许多种类的有机物进入空腔可形成包结络合物。
由于其作用的多种多样性,使环状糊精能够广泛用于医药、食品、化学、农业和其他工业领域。
(3)环状糊精复合物的制备 根据不同的需要,按下列方法将被包结物质与环状糊精形成复合物。
①饱和溶液法 环状糊精加入水中,加温成饱和溶液。
(a) 若是水溶性物质,即直接加入CD溶液,温合几小时成复合物,直到作用完全。
(b) 若是难溶于水的液体,先溶于少量有机溶剂,然后加入溶液,充分搅拌到完全形成复合物。
(c) 将水难溶的固体先溶入少量有机溶剂,然后加入CD溶液,充分搅拌到完全形成复合物。
此法制成的复合物如果是沉淀,与水分离后,水洗,用适当溶剂洗去多余的未被包结物质,干燥。如果是水溶性物质,直接干燥成固体。
② 固体混合法 CD加水2~5倍,加入被包结物质(必要时需添加有机溶剂),在碾磨机中充分搅拌混合,约需2~5h。随着拌和时间增长,反应物逐渐变成糊状。干燥后用有机溶剂洗净,得复合物。
③复合物的干燥 一般复合物用常法干燥,易水溶的复合物有些在一般干燥条件下可能脱包结,需改用冷冻干燥。