甜菜堿本身是已知的，并且在動(dòng)物營養(yǎng)和其他應(yīng)用中寬泛地被使用。已知的甜菜堿組合物典型地以相當(dāng)高的純的形式被供應(yīng)，具有關(guān)于總干物質(zhì)約90wt.％甜菜堿。
本發(fā)明的一個(gè)目的是提供可以以有效的方式產(chǎn)生并且此外可以提供另外的益處的可選擇的甜菜堿組合物。
該目的借助于包含以下的甜菜堿組合物來實(shí)現(xiàn)：
·40wt.％和85wt.％之間的甜菜堿；
·1wt.％和20wt.％之間的果聚糖；以及
·1wt.％和30wt.％之間的葡萄糖和/或果糖。
除非另外陳述，否則如本文給出的重量百分比以總干物質(zhì)為基礎(chǔ)來計(jì)算。
WO-A-2011/141175公開了用于從糖蜜中回收甜菜堿的工藝。在WO-A-2011/141175的實(shí)施例1中，用具有果糖基轉(zhuǎn)移酶活性的酶處理甜菜糖蜜(sugar beet molasses)；之后，進(jìn)行色譜分離，產(chǎn)生實(shí)質(zhì)上僅由甜菜堿組成的級(jí)分以及其他(a.o.)。
WO 2013/072048公開了用于從實(shí)質(zhì)上由糖蜜組成的原材料中回收甜菜堿的工藝，所述工藝包括：去礦化步驟，其中使糖蜜中的鹽的總量達(dá)到低于2wt.％的水平(關(guān)于總干物質(zhì))；轉(zhuǎn)化步驟，其中使糖蜜經(jīng)歷果聚糖形成酶(fructan-forming enzyme)的作用以形成包含果聚糖的糖蜜(果聚糖-糖蜜)；分離步驟，其中使果聚糖-糖蜜經(jīng)歷色譜分離，從而獲得包含甜菜堿的級(jí)分。
本發(fā)明涉及甜菜堿組合物。如本文所意指的，甜菜堿以其甘氨酸甜菜堿或N,N,N-三甲基甘氨酸(在甜菜(sugar beet)(甜菜(Beta vulgaris))以及其他中發(fā)現(xiàn)的兩性離子)的含義被使用并且具有結(jié)構(gòu)式(I)：
如已知的，甜菜堿在哺乳動(dòng)物中具有許多功能，例如是滲透壓的貢獻(xiàn)者和起甲基供體的作用。這些功能已經(jīng)導(dǎo)致對(duì)于甜菜堿存在市場的狀況，并且因此合意的是以有效的方式獲得作為產(chǎn)物的甜菜堿。甜菜堿的源的一個(gè)已知的組是包含甜菜堿的糖蜜例如比如甜菜糖蜜的組。
根據(jù)本發(fā)明的甜菜堿組合物包含至少40wt.％甜菜堿。優(yōu)選地，甜菜堿是甜菜堿組合物的最大量的干物質(zhì)成分。更優(yōu)選地，甜菜堿組合物包含至少45wt.％、50wt.％、55wt.％、60wt.％、65wt.％、或甚至至少70wt.％甜菜堿。
為了允許另外的化合物的存在以便為具有另外益處的甜菜堿組合物開啟可能性，根據(jù)發(fā)明的甜菜堿組合物應(yīng)當(dāng)包含至多85wt.％甜菜堿。優(yōu)選地，根據(jù)本發(fā)明的甜菜堿組合物包含至多83wt.％、81wt.％、79wt.％、77wt.％、或甚至至多75wt.％甜菜堿。
根據(jù)本發(fā)明的甜菜堿組合物應(yīng)當(dāng)包含果聚糖。如本文所使用的術(shù)語果聚糖具有其為涉及碳水化合物材料的一般術(shù)語的常用含義，所述碳水化合物材料主要由具有任選地葡萄糖開始部分的果糖基果糖鍵(fructosyl-fructose link)組成。果聚糖的含義涵蓋更特定的化合物菊粉(inulin)(其中果糖基果糖鍵主要是β(2→1)型)和左聚糖(其中果糖基果糖鍵主要是β(2→6)型)。菊粉和左聚糖兩者均可以是直鏈的或支鏈的，并且兩者均可以呈多分散形式，即呈具有多種聚合度的混合物的形式，或呈均相分散形式。
菊粉通常是多分散性的，即具有多種鏈長度的化合物的混合物，由此單獨(dú)的化合物的聚合度(DP)可以在從2至100的范圍內(nèi)或更高。由n個(gè)果糖部分組成的單獨(dú)的菊粉化合物常常用式Fn來代表，而具有葡萄糖開始部分和m個(gè)果糖部分的單獨(dú)的菊粉化合物常常用式GFm來代表。如本文所使用的術(shù)語果寡糖(fructo-oligosaccharide)(縮寫為FOS)指示菊粉材料的特定的形式(均相分散性或多分散性的)，由此，單獨(dú)的化合物的DP在從2至10的范圍內(nèi)，在實(shí)踐中，常常從2至9，或從2至8或從2至7?？缮藤彽腇OS通常是具有約2至5的數(shù)均聚合度的多分散性材料。從蔗糖合成的FOS化合物典型地大部分由具有式GFm的化合物組成，由此m是化合物的聚合度減1。
在實(shí)踐中，F(xiàn)OS還被稱為寡果糖(oligofructose)。如本文所使用的，術(shù)語果寡糖和寡果糖被認(rèn)為是同義詞。
果聚糖在本發(fā)明的甜菜堿組合物中的存在可以在使用中產(chǎn)生某些益處，并且當(dāng)在例如動(dòng)物營養(yǎng)應(yīng)用中使用時(shí)，可以有助于來自益生素(prebiotics)的已知的效果中的一種或更多種，例如胃腸系統(tǒng)和/或免疫系統(tǒng)的改進(jìn)的功能。果聚糖還有助于使用中的另外類型的益處，例如有助于質(zhì)地(texture)或粘度；此類益處本身對(duì)于果聚糖是已知的。這些益處將示出的程度將取決于甜菜堿組合物將被使用的特定的方式。
根據(jù)本發(fā)明的甜菜堿組合物包含少于甜菜堿的果聚糖；特別地，其包含至少1wt.％、2wt.％或至少3wt.％果聚糖。優(yōu)選地，在甜菜堿組合物中，果聚糖的量比葡萄糖和/或果糖的量高至少0.5wt.％或甚至至少1wt.％、2wt.％、或3wt.％。更優(yōu)選地，果聚糖的量是至少5wt.％、7wt.％、或甚至至少9wt.％。
根據(jù)本發(fā)明的甜菜堿組合物應(yīng)當(dāng)包含至多20wt.％果聚糖。優(yōu)選地，根據(jù)本發(fā)明的甜菜堿組合物包含至多18wt.％、16wt.％、14wt.％、或甚至至多12wt.％果聚糖。
甜菜堿組合物中的果聚糖優(yōu)選地實(shí)質(zhì)上由菊粉組成。更優(yōu)選地，甜菜堿組合物中的果聚糖由菊粉組成。最優(yōu)選地，甜菜堿組合物中的果聚糖實(shí)質(zhì)上由FOS組成或甚至由FOS組成。
除非另外注明，否則如文本所使用的，關(guān)于組合物或工藝步驟，術(shù)語‘實(shí)質(zhì)上’、‘實(shí)質(zhì)上由……組成’、‘實(shí)質(zhì)上全部’及等效物具有組合物或工藝步驟中的偏差可以存在，但僅至在組合物或工藝步驟的實(shí)質(zhì)特性和效果不受此類偏差顯著影響的這種程度上的通用含義。
根據(jù)本發(fā)明的甜菜堿組合物應(yīng)當(dāng)包含葡萄糖和/或果糖。在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方案中，甜菜堿組合物包含葡萄糖和任選地果糖，優(yōu)選地實(shí)質(zhì)上不包含果糖或甚至不包含果糖。在可選擇的優(yōu)選的實(shí)施方案中，甜菜堿組合物包含果糖和任選地葡萄糖，優(yōu)選地實(shí)質(zhì)上不包含葡萄糖或甚至不包含葡萄糖。葡萄糖和/或果糖的存在使甜菜堿組合物富含能量的源。甜菜堿組合物中的葡萄糖和/或果糖的總量應(yīng)當(dāng)是至少1.0wt.％，優(yōu)選地至少1.5wt.％、2.0wt.％、2.5wt.％、3.0wt.％、3.5wt.％、或甚至至少4.0wt.％。為了確保甜菜堿自身和果聚糖的益處可以充分地存在，葡萄糖和/或果糖的總量應(yīng)當(dāng)是至多30wt.％，優(yōu)選地至多25wt.％、20wt.％、15wt.％、或10wt.％，更優(yōu)選地至多9.5wt.％、9.0wt.％、8.5wt.％、8.0wt.％、7.5wt.％、7.0wt.％、6.5wt.％、或甚至至多6.0wt.％。在優(yōu)選的實(shí)施方案中，葡萄糖和/或果糖的總量比果聚糖的量低，優(yōu)選地低至少1wt.％或甚至至少2wt.％。
在本發(fā)明的實(shí)施方案中，甜菜堿組合物中的果聚糖的量比甜菜堿的量低至少0.5wt.％，并且葡萄糖和/或果糖的總量比果聚糖的量低至少0.5wt.％。
根據(jù)本發(fā)明的甜菜堿組合物可以通過以在如本文給出的范圍內(nèi)的期望的比率使單獨(dú)的成分組合，例如通過混合或摻合，來制備。甜菜堿組合物可以呈粉末混合物的形式；根據(jù)本發(fā)明的甜菜堿組合物還可以呈液體形式，例如呈含水分散體或水溶液的形式。
在本發(fā)明的優(yōu)選的實(shí)施方案中，根據(jù)本發(fā)明的甜菜堿組合物可以從甜菜糖蜜，通過首先應(yīng)用如在WO-A-141175中詳述的轉(zhuǎn)化步驟，隨后如在WO-A-141175中詳述的色譜分離步驟的修改版本來制備。分離步驟的修改應(yīng)當(dāng)使得根據(jù)本發(fā)明的甜菜堿組合物從色譜分離獲得。修改的目的現(xiàn)在已經(jīng)在本文中列出，修改自身可以通過本領(lǐng)域技術(shù)人員經(jīng)由常規(guī)實(shí)驗(yàn)來實(shí)現(xiàn)。
在根據(jù)本發(fā)明的甜菜堿組合物的實(shí)施方案中，甜菜堿組合物可以包含一些蔗糖。優(yōu)選地，蔗糖的量多達(dá)10wt.％，優(yōu)選地在0.1wt.％和8wt.％之間，更優(yōu)選地在0.5wt.％和6wt.％之間。更優(yōu)選地，蔗糖的量是至多5wt.％、4wt.％、3wt.％、或2wt.％。最優(yōu)選地，蔗糖的量比葡萄糖和/或果糖的總量低至少0.5wt.％。
此外，本發(fā)明涉及葡萄糖組合物。葡萄糖組合物本身是已知的，并且在食品、動(dòng)物營養(yǎng)、和其他應(yīng)用中寬泛地被使用。已知的葡萄糖組合物常常以淀粉水解產(chǎn)物的形式被供應(yīng)。
本發(fā)明的目的是，提供可以以有效的方式產(chǎn)生并且此外可以提供另外的益處的可選擇的葡萄糖組合物。
該目的借助于包含以下的葡萄糖組合物來實(shí)現(xiàn)：
·40wt.％和72wt.％之間的葡萄糖，
·0wt.％和25wt.％之間的果糖，
·0.5wt.％和30wt.％之間的果聚糖，
·0.05wt.％和5wt.％之間的甜菜堿，以及
·0wt.％和10wt.％之間的蔗糖。
本發(fā)明的葡萄糖組合物的優(yōu)點(diǎn)是，其可以帶來超過遞送葡萄糖本身的若干益處，由此，此類益處沒有在已知的淀粉水解產(chǎn)物中發(fā)現(xiàn)。
本發(fā)明的葡萄糖組合物應(yīng)當(dāng)包含至少40wt.％葡萄糖。優(yōu)選地，葡萄糖組合物包含至少42wt.％、44wt.％、46wt.％、48wt.％、50wt.％、52wt.％、54wt.％、56wt.％、58wt.％、或甚至至少60wt.％葡萄糖。
本發(fā)明的葡萄糖組合物應(yīng)當(dāng)包含至多72wt.％葡萄糖。優(yōu)選地，葡萄糖組合物包含至多71wt.％、70wt.％、69wt.％、68wt.％、66wt.％、64wt.％、或甚至至多62wt.％葡萄糖。
本發(fā)明的葡萄糖組合物可以包含多達(dá)25wt.％，優(yōu)選地多達(dá)20wt.％、15wt.％、或10wt.％果糖。在優(yōu)選的實(shí)施方案中，本發(fā)明的葡萄糖組合物包含至少0.5wt.％、1.0wt.％、2.0wt.％、2.5wt.％、或甚至至少3.0wt.％果糖。優(yōu)選地，本發(fā)明的葡萄糖組合物包含至多9.5wt.％、9.0wt.％、8.5wt.％、8.0wt.％、7.5wt.％、或甚至至多7.0wt.％果糖。
本發(fā)明的葡萄糖組合物應(yīng)當(dāng)包含至少0.5wt.％，優(yōu)選地至少1wt.％果聚糖。優(yōu)選地，葡萄糖組合物包含至少1.5wt.％、2.0wt.％、2.5wt.％、3.0wt.％、3.5wt.％、或甚至至少4.0wt.％果聚糖。
本發(fā)明的葡萄糖組合物應(yīng)當(dāng)包含至多30wt.％，優(yōu)選地至多25wt.％果聚糖。優(yōu)選地，葡萄糖組合物包含至多24wt.％、23wt.％、22wt.％、21wt.％、20wt.％、19wt.％、18wt.％、17wt.％、16wt.％、15wt.％、14wt.％、13wt.％、或甚至至多12wt.％果聚糖。在優(yōu)選的實(shí)施方案中，葡萄糖組合物包含比果糖多至少0.5wt.％的果聚糖。
葡萄糖組合物中的果聚糖優(yōu)選地實(shí)質(zhì)上由菊粉組成或甚至由菊粉組成。更優(yōu)選地，葡萄糖組合物中的果聚糖實(shí)質(zhì)上由FOS組成或甚至由FOS組成。
本發(fā)明的葡萄糖組合物應(yīng)當(dāng)包含至少0.05wt.％甜菜堿。優(yōu)選地，葡萄糖組合物包含至少0.10wt.％、0.15wt.％、或甚至至少0.20wt.％甜菜堿。
本發(fā)明的葡萄糖組合物應(yīng)當(dāng)包含至多5wt.％，優(yōu)選地至多4wt.％、3wt.％、或2wt.％甜菜堿。更優(yōu)選地，葡萄糖組合物包含至多1.8wt.％、1.7wt.％、1.6wt.％、1.5wt.％、1.4wt.％、1.3wt.％、1.2wt.％、1.1wt.％、或甚至至多1.0wt.％甜菜堿。在優(yōu)選的實(shí)施方案中，葡萄糖組合物包含比果聚糖少至少0.5wt.％的甜菜堿。如果根據(jù)本發(fā)明的葡萄糖組合物包含果糖，那么優(yōu)選的是，甜菜堿的量低于果糖的量，優(yōu)選地低至少0.1wt.％。
本發(fā)明的葡萄糖組合物可以包含多達(dá)10wt.％蔗糖。優(yōu)選地，葡萄糖組合物包含至多9.0wt.％、8.0wt.％、7.0wt.％、6.5wt.％、6.0wt.％、5.5wt.％、5.0wt.％、4.5wt.％、或甚至至多4.0wt.％蔗糖。
優(yōu)選地，本發(fā)明的葡萄糖組合物包含至少0.5wt.％、1.0wt.％、1.5wt.％、2.0wt.％、或甚至2.5wt.％蔗糖。
本發(fā)明的葡萄糖組合物應(yīng)當(dāng)優(yōu)選地不包含通過淀粉的水解可獲得的二糖、寡糖、或多糖，或包含至多其5wt.％、4wt.％、3wt.％、2wt.％、1wt.％、0.5wt.％、或甚至0.1wt.％。此類化合物的實(shí)例是麥芽糖和麥芽三糖。淀粉的水解本身是熟知的，并且可以通過例如酸性水解或酶促水解來進(jìn)行。
發(fā)現(xiàn)的是，本發(fā)明的葡萄糖組合物中的化合物和與其有關(guān)的益處的組合產(chǎn)生用于犢牛代乳料組合物(calf milk replacer composition)的高度合適性。因此，本發(fā)明還涉及包含1wt.％和40wt.％之間的本發(fā)明的葡萄糖組合物的犢牛代乳料組合物。在本發(fā)明的優(yōu)選的實(shí)施方案中，葡萄糖組合物實(shí)質(zhì)上不包含鐵或甚至不包含鐵。
本發(fā)明的葡萄糖組合物可以通過以在如本文給出的范圍內(nèi)的期望的比率使單獨(dú)的成分組合來制備。葡萄糖組合物可以呈粉末混合物的形式；根據(jù)本發(fā)明的葡萄糖組合物還可以呈液體形式，例如呈含水分散體或水溶液的形式。
在本發(fā)明的優(yōu)選的實(shí)施方案中，根據(jù)本發(fā)明的葡萄糖組合物可以從甜菜糖蜜制備。
如本文所使用的術(shù)語糖蜜具有其為在用于制備蔗糖的工藝中特別地在結(jié)晶階段中形成的副產(chǎn)物的常用含義；此外作為在根據(jù)本發(fā)明的工藝中使用的糖蜜應(yīng)當(dāng)包含甜菜堿。如本文所使用的，術(shù)語糖蜜指的是如在用于制備蔗糖的工藝中獲得的糖蜜，或指的是其濃縮的形式或稀釋的形式，由此優(yōu)選地用水相進(jìn)行稀釋。如本文所意指的術(shù)語糖蜜還涵蓋已經(jīng)經(jīng)歷一個(gè)或更多個(gè)預(yù)處理同時(shí)仍舊繼續(xù)包含明顯量的蔗糖、甜菜堿、以及鹽的糖蜜。此類預(yù)處理的實(shí)例是蔗糖的量在10％、20％、或30％和50％、60％或甚至70％之間的減少；此類預(yù)處理的另一個(gè)實(shí)例是稱謂的軟化步驟，其目的是鈣的量在10％、20％、30％、或40％和50％、60％或甚至70％之間的減少。在一個(gè)實(shí)施方案中，糖蜜用水來稀釋；在另一個(gè)實(shí)施方案中，糖蜜用酒糟來稀釋。在一個(gè)實(shí)施方案中，糖蜜用部分地發(fā)酵的酒糟來完全替代，由此酒糟應(yīng)當(dāng)具有充分量的蔗糖，以便進(jìn)行轉(zhuǎn)化步驟。優(yōu)選地，糖蜜是甜菜糖蜜。如已知的，基于未稀釋的和未預(yù)處理的形式，甜菜糖蜜可以典型地包含：45wt.％和65wt.％之間的蔗糖；典型地3wt.％和8wt.％之間的甜菜堿；典型地6wt.％和10wt.％之間的氨基酸、肽、或蛋白質(zhì)；較小量的約1wt.％的非蔗糖碳水化合物如果糖和葡萄糖；以及明顯量的其他化合物例如有機(jī)鹽和無機(jī)鹽。
本發(fā)明的葡萄糖組合物可以優(yōu)選地從糖蜜，通過首先應(yīng)用如在WO-A-141175中詳述的轉(zhuǎn)化步驟，隨后如在WO-A-141175中詳述的色譜分離步驟的修改版本來制備。分離步驟的修改應(yīng)當(dāng)使得根據(jù)本發(fā)明的葡萄糖組合物從色譜分離獲得。修改的目的現(xiàn)在已經(jīng)在本文中列出，修改自身可以通過本領(lǐng)域技術(shù)人員經(jīng)由常規(guī)實(shí)驗(yàn)來實(shí)現(xiàn)。
在本發(fā)明的實(shí)施方案中，本發(fā)明的甜菜堿組合物和本發(fā)明的葡萄糖組合物同時(shí)地從甜菜糖蜜中在包括以下的工藝中來制備：
·轉(zhuǎn)化步驟，其中使糖蜜經(jīng)歷果聚糖形成酶的作用以形成包含果聚糖的糖蜜；以及
·回收步驟，其中使包含果聚糖的糖蜜經(jīng)歷色譜分離，使得甜菜堿組合物、葡萄糖組合物、以及果聚糖組合物被回收。
如本文所意指的轉(zhuǎn)化步驟本身是從例如如在WO-A-2011/141175中公開的轉(zhuǎn)化步驟中已知的。在根據(jù)本發(fā)明的轉(zhuǎn)化步驟中，使糖蜜經(jīng)歷果聚糖形成酶的作用。這可以通過本身已知的手段來實(shí)現(xiàn)。糖蜜可以本身或以濃縮形式或以稀釋形式存在；優(yōu)選地，糖蜜以稀釋形式存在，稀釋優(yōu)選地已經(jīng)用水來進(jìn)行。如果某種稀釋、或稀釋的增加導(dǎo)致使用的酶的效力的降低，那么稀釋的益處應(yīng)當(dāng)由技術(shù)人員以常規(guī)的方式針對(duì)效力降低來平衡，以便確定用于特定環(huán)境的最適宜條件。在一個(gè)實(shí)施方案中，合適的酶呈游離形式并且與糖蜜完全混合；使包含酶的糖蜜達(dá)到使得酶示出明顯的活性的溫度和pH的條件?？蛇x擇地，首先使糖蜜達(dá)到使得酶可以示出明顯的活性的溫度和pH的條件，隨后是酶的摻合。在另一個(gè)實(shí)施方案中，呈固定形式的酶是可用的，并且使糖蜜沿著固定的酶流動(dòng)，同時(shí)還已經(jīng)使糖蜜達(dá)到溫度和pH的合適的條件。
在根據(jù)本發(fā)明的工藝中使用的酶應(yīng)當(dāng)能夠催化從蔗糖形成果聚糖。游離的葡萄糖可以作為副產(chǎn)物而形成。
從蔗糖形成果聚糖可以通過選擇具有果糖基轉(zhuǎn)移酶活性的酶來實(shí)現(xiàn)。此類酶本身是已知的，例如如在酶類別號(hào)EC 2.4.1.99或EC 2.4.1.9下分類的。此類酶的早期公開是在“The Production of Fructooligosaccharides from Inulin or Sucrose Using Inulinase or Fructosyltransferase from Aspergillus ficuum”,Barrie E.Norman和BirgitteDenpun Kagaku第36卷，第2期，第103-111頁(1989)。
此外，已知，某些β-呋喃果糖苷酶或倒位酶，即在EC 3.2.1.26下分類的酶，也可以具有果糖基轉(zhuǎn)移酶活性并且因此在根據(jù)本發(fā)明的工藝中可以是合適的。
此外，還有具有菊粉內(nèi)切酶(endo-inulinase)活性的酶，例如在EC3.2.1.7下分類的酶，可以在蔗糖的存在下引起諸如FOS的果聚糖的形成，特別地如果具有菊粉內(nèi)切酶活性的酶在具有40wt.％或50wt.％蔗糖或更高的高蔗糖含量的混合物中起作用。
又此外，具有果聚糖蔗糖酶活性的酶，例如在EC 2.4.1.10下分類的酶，可以對(duì)于用于根據(jù)本發(fā)明的方法是合適的。
另外，具有菊粉合成酶活性的酶，例如比如在EP-A-1298204中公開的酶，可以對(duì)于用于根據(jù)本發(fā)明的方法是合適的。
用于本發(fā)明的轉(zhuǎn)化步驟的優(yōu)選的酶的一個(gè)實(shí)例是菊粉內(nèi)切酶Novozyme 960(供應(yīng)商：Novozymes)。用于本發(fā)明的轉(zhuǎn)化步驟的優(yōu)選的酶的另一個(gè)實(shí)例是Pectinex Ultra SP-L(供應(yīng)商：Novozymes)。根據(jù)本發(fā)明還可能的是，酶構(gòu)成具有果糖基轉(zhuǎn)移酶和/或菊粉內(nèi)切酶活性的兩種或更多種酶的組合。
在本發(fā)明的實(shí)施方案中，使糖蜜與能夠催化從蔗糖形成果寡糖(FOS)的酶接觸。該實(shí)施方案因此涉及根據(jù)本發(fā)明的工藝，其中在轉(zhuǎn)化步驟中，使糖蜜經(jīng)歷具有菊粉內(nèi)切酶活性和/或果糖基轉(zhuǎn)移酶活性的酶的作用以形成包含果寡糖的糖蜜(FOS-糖蜜)，并且其中對(duì)FOS-糖蜜執(zhí)行回收步驟。
根據(jù)本發(fā)明的工藝中所需要的酶的量取決于多種(本身已知的)因素，例如工藝溫度、原材料的量、pH、可允許的工藝持續(xù)時(shí)間、以及期望的轉(zhuǎn)化率。用于本發(fā)明的工藝的這些和其他有關(guān)的因素可以由本領(lǐng)域技術(shù)人員遵循在該技術(shù)領(lǐng)域中通常接受的程序來確定。
在根據(jù)本發(fā)明的工藝中，允許酶對(duì)糖蜜起作用持續(xù)足以產(chǎn)生包含果聚糖的糖蜜(優(yōu)選地包含F(xiàn)OS的糖蜜)的長的時(shí)間段。執(zhí)行根據(jù)本發(fā)明的此步驟的持續(xù)時(shí)間主要地以果聚糖(優(yōu)選地期望的FOS)的量的函數(shù)來選擇。如技術(shù)人員所知，此持續(xù)時(shí)間常常在0.5小時(shí)或1小時(shí)和72小時(shí)之間，優(yōu)選地在1.5小時(shí)或2小時(shí)和50小時(shí)之間，更優(yōu)選地在3小時(shí)或4小時(shí)和36小時(shí)之間的范圍內(nèi)，在此期間形成包含果聚糖的糖蜜，優(yōu)選地包含F(xiàn)OS的糖蜜。
優(yōu)選的是，在轉(zhuǎn)化步驟中，糖蜜中的5wt.％和100wt.％之間的蔗糖被轉(zhuǎn)化。更優(yōu)選地，至少10wt.％、20wt.％、30wt.％、40wt.％、50wt.％、60wt.％、70wt.％、80wt.％、或90wt.％的蔗糖被轉(zhuǎn)化。特別地優(yōu)選的是，使實(shí)質(zhì)上全部蔗糖轉(zhuǎn)化。發(fā)現(xiàn)的是，如果被轉(zhuǎn)化的蔗糖的百分?jǐn)?shù)增加，那么隨后的甜菜堿的回收可以更有效地被執(zhí)行。
在包含果聚糖的糖蜜(優(yōu)選地包含F(xiàn)OS的糖蜜)的形成完成之后，并且在游離的、非固定的酶被使用并且被混合到糖蜜中的情況下，可以合意的是，確保酶被滅活。如果是這種情況，那么酶滅活步驟可以被實(shí)施。酶的滅活可以通過本身已知的方法來實(shí)現(xiàn)并且對(duì)于酶的每個(gè)特定的類型可以不同。此類滅活的方法的實(shí)例是溫度升高至例如約80℃、85℃或90℃的水平，隨后在這樣的升高的溫度下5分鐘和30分鐘之間的停留時(shí)間。在這樣的溫度下暴露的另外的益處是，減少可以存在的任何細(xì)菌的量。酶滅活方法的另外的實(shí)例是UHT(超巴氏滅菌法)處理。
本發(fā)明的回收步驟在轉(zhuǎn)化步驟期間或繼轉(zhuǎn)化步驟之后被執(zhí)行。優(yōu)選地，回收步驟繼轉(zhuǎn)化步驟之后被執(zhí)行。在回收步驟中，使果聚糖-糖蜜經(jīng)歷色譜分離。如已知的，使材料經(jīng)歷色譜分離可以導(dǎo)致將材料分成多種級(jí)分。根據(jù)本發(fā)明的回收步驟應(yīng)當(dāng)進(jìn)行，使得形成至少三種級(jí)分，也就是根據(jù)本發(fā)明的甜菜堿組合物、根據(jù)本發(fā)明的葡萄糖組合物、以及果聚糖組合物。對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的是，色譜分離中的固定相的特別的選擇可以影響回收步驟的性能。色譜分離可以通過本身已知的手段被執(zhí)行，例如使果聚糖-糖蜜通過樹脂。
在本發(fā)明的主要實(shí)施方案中，回收步驟通過使用對(duì)于離子交換色譜法是典型的樹脂進(jìn)行。如已知的，多種樹脂對(duì)于此目的是可用的。在本發(fā)明的工藝的一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方案中，選擇強(qiáng)酸陽離子交換樹脂。此類樹脂的一個(gè)實(shí)例是苯乙烯-DVB樹脂，即具有基于與二乙烯基苯DVB共聚的苯乙烯的結(jié)構(gòu)的樹脂，例如DowexTM樹脂。
在回收步驟中，使用離子交換樹脂的目的主要不是交換離子，事實(shí)上果聚糖-糖蜜將優(yōu)選地具有非常低量的離子。而是，發(fā)現(xiàn)的是，離子交換樹脂可以有利地影響朝向獲得甜菜堿組合物、葡萄糖組合物、以及其他有用的級(jí)分例如果聚糖組合物的分離效力。還發(fā)現(xiàn)的是，如果選擇(強(qiáng)酸)陽離子交換樹脂，那么陽離子的選擇可能影響分離效力。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案中，實(shí)質(zhì)上呈鈉形式的陽離子交換樹脂是優(yōu)選的。在本發(fā)明的另外的實(shí)施方案中，實(shí)質(zhì)上呈鉀形式的陽離子交換樹脂是優(yōu)選的。在本發(fā)明的又另外的實(shí)施方案中，實(shí)質(zhì)上呈鈣形式的陽離子交換樹脂是優(yōu)選的。另外優(yōu)選的實(shí)施方案包括呈鎂形式或呈鐵形式的樹脂。
在本發(fā)明的主要實(shí)施方案中，使用呈混合形式的陽離子交換樹脂；這意味著回收步驟通過使用由呈不同形式的樹脂的混合物組成的樹脂體系來進(jìn)行，即至少其所呈的陽離子形式不同。在該主要實(shí)施方案中的陽離子的優(yōu)選的選擇是鎂、鐵、鈉、鉀、以及鈣。更優(yōu)選地，使用鈉、鉀、以及鈣。
發(fā)現(xiàn)的是，存在的呈鈣形式的樹脂的增加可以有助于甜菜堿的改進(jìn)的分離效力；然而還發(fā)現(xiàn)的是，非常高百分比的呈鈣形式的樹脂可以導(dǎo)致甜菜堿從樹脂中的釋放遠(yuǎn)遠(yuǎn)地延后于糖蜜中所有其他化合物的釋放；雖然這在回收包含高純度的甜菜堿的級(jí)分是合意的情況下可以是陽性特征，但其應(yīng)當(dāng)根據(jù)本發(fā)明被平衡，使得根據(jù)本發(fā)明的甜菜堿組合物被回收。因此，在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方案中，使用陽離子交換樹脂體系，其中5wt.％和80wt.％之間的樹脂體系由呈鈣形式的樹脂組成；然后，優(yōu)選的是，95wt.％和20wt.％之間的樹脂體系由呈鈉和/或鉀形式的樹脂組成。優(yōu)選地，樹脂體系中的在6wt.％、7wt.％、或8wt.％和78wt.％、76wt.％、74wt.％、72wt.％、或70wt.％之間，或在10wt.％和65wt.％或60wt.％之間，或在12wt.％或14wt.％和55wt.％或50wt.％之間，或在15wt.％和45wt.％或40wt.％之間，或在18wt.％、20wt.％或22wt.％和35wt.％或30wt.％之間的樹脂呈鈣形式。于是，對(duì)應(yīng)地，優(yōu)選的是，則樹脂體系中的在22wt.％、24wt.％、26wt.％、28wt.％、或30wt.％和94wt.％、93wt.％、或92wt.％之間，在35wt.％和40wt.％和90wt.％之間，在45wt.％或50wt.％和88wt.％或86wt.％之間，在55wt.％或60wt.％和85wt.％之間，或在65wt.％或70wt.％和82wt.％、80wt.％或78wt.％之間的樹脂呈鈉和/或鉀形式。陽離子形式的樹脂的混合物的選擇應(yīng)當(dāng)通過常規(guī)優(yōu)化來確定，目的是獲得根據(jù)本發(fā)明的甜菜堿組合物和葡萄糖組合物。根據(jù)本發(fā)明的甜菜堿組合物和根據(jù)本發(fā)明的葡萄糖組合物的形成將典型地伴隨有具有明顯量的果聚糖的其余組合物(rest-composition)的形成，如從工藝的質(zhì)量平衡得出的。其余組合物被本文稱為果聚糖組合物。
如已知的，在回收步驟中使用樹脂的情況下，可以需要某些常規(guī)的優(yōu)化以便選擇最優(yōu)類型的樹脂，例如通過改變樹脂中的交聯(lián)度。
優(yōu)選地，在模擬移動(dòng)床(SMB)體系中進(jìn)行色譜分離，或另外開發(fā)SMB體系例如順序式模擬移動(dòng)床(Sequential Simulated Moving Bed)(SSMB)或改進(jìn)的模擬移動(dòng)床(ISMB)。這具有回收步驟可以在連續(xù)的基礎(chǔ)上進(jìn)行的優(yōu)點(diǎn)。在一個(gè)實(shí)施方案中，選擇允許多級(jí)分的同時(shí)產(chǎn)生的體系，例如NMCI體系。
鑒于優(yōu)先選擇在本發(fā)明的回收步驟中具有并且保持某些期望的陽離子組合物，可以合意的是，在執(zhí)行回收步驟之前執(zhí)行去礦化步驟。在去礦化步驟中，使糖蜜中的鹽(有機(jī)的和無機(jī)的鹽兩者)的總量達(dá)到低于2wt.％的水平。
去礦化步驟本身是已知的；執(zhí)行此步驟的一種方式是借助于使用例如樹脂例如離子交換樹脂的色譜法。去礦化步驟可以以兩個(gè)相繼的步驟的形式被執(zhí)行，第一‘主要’步驟和第二‘精加工(polishing)’步驟。如對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的，在去礦化步驟中可以使用離子交換樹脂例如強(qiáng)酸陽離子交換樹脂；據(jù)此應(yīng)注意，樹脂中的陽離子典型地不主要地以被交換為目的存在，而是用于幫助實(shí)現(xiàn)離子型化合物例如鹽與非離子型化合物例如碳水化合物的分離。優(yōu)選的是，如果在去礦化步驟中使用陽離子樹脂，那么樹脂的陽離子形式主要是如在糖蜜中存在的一種或多種主要陽離子的反映；常常在實(shí)踐中，這將意味著呈鉀和/或鈉形式的樹脂可以有利地被使用。發(fā)現(xiàn)的是，在去礦化步驟中，甜菜堿典型地進(jìn)入到非離子型化合物的級(jí)分中，即使甜菜堿是兩性離子。
去礦化步驟還可以借助于包含按順序排列的陽離子交換劑和陰離子交換劑的組合的色譜法來執(zhí)行；該實(shí)施方案常常還適合作為‘精加工’步驟。
優(yōu)選地，使糖蜜中的鹽的總量達(dá)到低于糖蜜中的總干物質(zhì)的2.0wt.％、1.5wt.％、1.0wt.％、0.75wt.％、0.60wt.％、0.50wt.％、0.40wt.％、0.30wt.％、0.25wt.％、0.20wt.％、0.15wt.％、0.10wt.％的水平，或甚至低于糖蜜中的總干物質(zhì)的0.08wt.％、0.05wt.％、0.04wt.％、0.03wt.％、0.02wt.％、或0.01wt.％的水平。同時(shí)，從糖蜜到包含從糖蜜中被分離去的鹽的一種或更多種級(jí)分中的任何甜菜堿的損失被保持至最小。優(yōu)選地，進(jìn)入到去礦化步驟的甜菜堿的總量的至多40wt.％、35wt.％、30wt.％、25wt.％、20wt.％、或甚至至多15wt.％或10wt.％被損失進(jìn)入到包含從糖蜜中被分離去的鹽的一種或更多種級(jí)分中。類似地，從糖蜜中到包含從糖蜜中被分離去的鹽的一種或更多種級(jí)分中的碳水化合物的損失被保持至最小。優(yōu)選地，進(jìn)入到去礦化步驟的碳水化合物的總量的至多40wt.％、35wt.％、30wt.％、25wt.％、20wt.％、或甚至至多15wt.％或10wt.％被損失進(jìn)入到包含從糖蜜中被分離去的鹽的一種或更多種級(jí)分中。
在去礦化步驟中限制甜菜堿和/或碳水化合物從糖蜜中的損失可以通過本身已知的手段例如優(yōu)選地通過色譜分離的常規(guī)優(yōu)化來實(shí)現(xiàn)。
發(fā)現(xiàn)的是，降低糖蜜中的鹽的量可以對(duì)在本發(fā)明的工藝中后期執(zhí)行的回收步驟的效力具有有益的影響。此外，發(fā)現(xiàn)的是去礦化步驟可以具有食品質(zhì)量的產(chǎn)品，即適于人類消耗的產(chǎn)品，可以更有效地被制備的優(yōu)點(diǎn)。因此，去礦化步驟應(yīng)當(dāng)優(yōu)選地以這樣的方式被執(zhí)行，使得糖蜜中的陽離子在任何剩余的陽離子在回收步驟中將不明顯地影響樹脂體系的陽離子組合物的程度上被除去。優(yōu)選地，執(zhí)行去礦化步驟，使得回收步驟中獲得的級(jí)分當(dāng)以28wt.％被放置到水中時(shí)，具有至多2mS/cm，優(yōu)選地至多1.5mS/c、1mS/cm、或0.5mS/cm的導(dǎo)電率。更優(yōu)選地，導(dǎo)電率甚至是更低的，其具有至多400μS/cm、300μS/cm、200μS/cm、或甚至100μS/cm的值。
在可選的實(shí)施方案中，去礦化步驟可以部分地或完全地借助于電滲析來執(zhí)行。電滲析本身是已知的；例如WO-A-2007/071727公開了在電滲析步驟中以從糖蜜中除去離子為目的，處理甜菜糖蜜。發(fā)現(xiàn)的是，電滲析可以成功地被應(yīng)用于包含果聚糖的糖蜜。
在另外的實(shí)施方案中，去礦化步驟可以作為電滲析和色譜法的組合被執(zhí)行。
如果去礦化步驟被執(zhí)行，那么其應(yīng)當(dāng)在回收步驟的執(zhí)行之前進(jìn)行。在一個(gè)實(shí)施方案中，去礦化步驟繼轉(zhuǎn)化步驟之后被執(zhí)行。在可選的實(shí)施方案中，在轉(zhuǎn)化步驟之前執(zhí)行去礦化步驟；發(fā)現(xiàn)的是，進(jìn)入到包含鹽的一種或更多種級(jí)分中的蔗糖的損失常常小于進(jìn)入到包含鹽的一種或更多種級(jí)分中的果聚糖的損失。