CN104017028B - 从异麦芽酮糖母液中分离异麦芽酮糖和海藻酮糖的方法 - Google Patents
从异麦芽酮糖母液中分离异麦芽酮糖和海藻酮糖的方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明涉及一种从异麦芽酮糖母液中分离异麦芽酮糖和海藻酮糖的方法，包括如下步骤：(1)将异麦芽酮糖母液，经离心，取上清液，制得上清母液；(2)取上清母液，加入活性炭，经吸附、固液分离，收集上清液，制得脱色母液；(3)将脱色母液稀释后，采用强酸性阳离子交换树脂分离，用蒸馏水洗脱，收集糖度≥1°的洗脱液，经滤膜除菌，合并成分相同的洗脱液，分别制得异麦芽酮糖液和海藻酮糖液。本发明首次解决了异麦芽酮糖母液中异麦芽酮糖和海藻酮糖的分离问题，发现只有采用强酸性阳离子交换树脂才能对两种成分进行分离，从而解决了现有技术异麦芽酮糖母液无法有效利用，造成大量异麦芽酮糖和海藻酮糖浪费的问题。
Description
技术领域
本发明涉及一种从异麦芽酮糖母液中分离异麦芽酮糖和海藻酮糖的方法，属于功能糖分离纯化生产技术领域。
背景技术
异麦芽酮糖又称帕拉金糖，是葡萄糖和果糖以α—1,6糖苷键相连的右旋糖，是一种还原性双糖，和蔗糖是同分异构体。它的甜度低，仅为蔗糖的52％，却有着与蔗糖同样的口感，具有非致龋齿性，在血液中释放单糖的速度缓慢，且不刺激胰岛素的生成，有益于糖尿病的防治并可防止脂肪的过多积累。它不具有吸湿的特性，对于添加到含有有机酸或者维生素C的食品来说，用异麦芽酮糖做增稠剂更为稳定。最新发现它对人体脑部尤其有特殊功能性，可以提高精神集中力；它也是一种特殊甜味剂，有独特的消化和吸收性。非常适合应用于糖果、饮料及各种食品中，异麦芽酮糖是一种低甜度甜味剂，它可以单独使用或与蔗糖一起使用。除了口感好以外，它也有非常好的遮蔽异味效果。例如可用来遮蔽DHA的鱼油味、蔬果汁的异味和豆奶的豆腥味等。该产品在食品、保健品等行业越来越受到重视，具有广阔的市场前景，产品市场除了日本以外，更扩展到韩国和台湾等地区。
目前正在应用和开发的异麦芽酮糖的制取方法主要为生物发酵法。1984年由日本新三井公司率先成功地开发出发酵法生产技术，并开始了工业化生产，推动了该产品被大量应用于各种食品和甜味剂中。发酵法生产异麦芽酮糖的生产流程包括：菌种培养→发酵→菌体过滤→脱色→离交→浓缩→结晶→离心→干燥。该方法中的核心技术是利用微生物中的酶进行产品转化，由于菌种的代谢途径相对较多，因此发酵液的成分复杂，经过结晶分离后，纯的异麦芽酮糖被提取出来，而其它成分会最终留在分离母液中，杂质成分达到一定的浓度后，直接导致了母液中的异麦芽酮糖产品不能结晶出来，现有工艺的母液的生成量接近提取液体积的1/3，母液含有的大量有用成分得不到充分利用，母液中除含有饱合浓度的异麦芽酮外，还含有海藻酮糖副产物，现有条件下，只能低价出售，因此，如何从母液中分离出更多的异麦芽酮糖产品，同时获得海藻酮糖等副产品，提高产品收率和经济效益，成为改进该生产工艺的关键。
发明内容
本发明针对现有技术的不足，提供了一种方便、高效的从异麦芽酮糖母液中分离异麦芽酮糖和海藻酮糖的方法，以解决目前生产工艺中分离难、纯度低、成本高等问题。
发明概述
本发明使用的原料为异麦芽酮糖生产过程中产生的的母液，首先对该母液进行预处理，将该母液进行离心，除去少量不溶性杂质，然后在一定的温度及pH条件下用活性炭进行脱色处理，抽滤后收集得到清液。经过稀释后利用糖用树脂柱进行离子色谱分离，分离过程中控制温度及色谱柱的流速，分段收集洗脱下来的母液，用高效液相色谱法鉴定最终的分离效果。通过条件优化和改进，使母液中的主要成分异麦芽酮糖和海藻酮糖实现了完全分离。
发明详述
术语说明
异麦芽酮糖母液：异麦芽酮糖的生产过程中，离心分离工序产生的去除晶体的液体部分，经过多次浓缩结晶后，无法进一步结晶的液体部分，主要成分为异麦芽酮糖和海藻酮糖，异麦芽酮糖质量浓度为35～40％，海藻酮糖质量浓度为30～35％，余量为水和不可避免的杂质。
从异麦芽酮糖母液中分离异麦芽酮糖和海藻酮糖的方法，包括如下步骤：
(1)将异麦芽酮糖母液，经离心，取上清液，制得上清母液；
(2)取步骤(1)制得的上清母液，按质量体积百分比2.0％～3.0％的比例加入活性炭，单位g/L，在50～70℃的条件下，搅拌20～60min，经固液分离，收集上清液，制得脱色母液；
(3)将步骤(2)制得的脱色母液稀释至糖度为8°～15°，采用强酸性阳离子交换树脂分离，用蒸馏水洗脱，收集糖度≥1°的洗脱液，经滤膜除菌，合并成分相同的洗脱液，分别制得异麦芽酮糖液和海藻酮糖液。
根据本发明优选的，所述步骤(1)中离心为在8000rpm/min转速下离心15分钟。
根据本发明优选的，所述步骤(2)中的固液分离为用布氏漏斗抽滤1～3次。
根据本发明优选的，所述步骤(3)中，上样体积为10ml，流速2ml/min，洗脱体积为250ml；所述离子交换柱为直径2.5cm，长度50cm的玻璃柱，装柱体积为100ml。
根据本发明优选的，所述步骤(3)中的强酸性阳离子交换树脂为ZGSPC106Na+型强酸性阳离子交换树脂。
根据本发明优选的，所述步骤(3)中的离子交换柱采用湿法装柱，过程为：
保持液面始终高于树脂层，装柱体积为100ml，完成后用300ml的蒸馏水正向冲洗树脂，再用200ml的蒸馏水反向冲洗树脂，保持液面高于树脂层2～20mm高度，即得。
根据本发明优选的，所述步骤(3)中还包括对洗脱液进行高效液相色谱进行检测的步骤，条件如下：
色谱柱：NH2键合相柱，粒度5μm，柱型250mm×4.6mm；
流动相：乙腈与水按体积比75：25混合的混合液；
流速：1ml/min；柱温：40℃；
检测器：示差检测器，检测池温：40℃，进样量：10μL。
根据本发明优选的，所述步骤(3)中滤膜为孔径0.22μm的有机微孔滤膜。
有益效果
本发明首次解决了异麦芽酮糖母液中异麦芽酮糖和海藻酮糖的分离问题，发现只有采用强酸性阳离子交换树脂才能对两种成分进行分离，并通过对树脂的分离条件进行优化，最终提高了两种成分的分离效果，从而解决了现有技术异麦芽酮糖母液无法有效利用，造成大量异麦芽酮糖和海藻酮糖浪费的问题。
附图说明
图1是脱色母液稀释至糖度为10°后经高效液相色谱分析仪检测后的结果图；
图中：1、水，2、异麦芽酮糖，3、海藻酮糖；
图2是Na+型树脂分离后第一个出样样品经高效液相色谱分析仪检测后的结果图；
图中：2、异麦芽酮糖，3、海藻酮糖；
图3是Na+型树脂分离后最后一个出样样品经高效液相色谱分析仪检测后的结果图；
图中：2、异麦芽酮糖，3、海藻酮糖。
图4是Ca2+型树脂分离后第一个出样样品经高效液相色谱分析仪检测后的结果图；
图中：2、异麦芽酮糖，3、海藻酮糖；
图5是Ca2+型树脂分离后最后一个出样样品经高效液相色谱分析仪检测后的结果图；
图中：2、异麦芽酮糖，3、海藻酮糖。
图6是大孔吸附树脂分离后第一个出样样品经高效液相色谱分析仪检测后的结果图；
图中：2、异麦芽酮糖，3、海藻酮糖；
图7是大孔吸附树脂分离后最后一个出样样品经高效液相色谱分析仪检测后的结果图；
图中：2、异麦芽酮糖，3、海藻酮糖。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明的技术方案做进一步说明，但本发明所保护范围不限于此。
异麦芽酮糖母液青岛科海生物有限公司有售，其产自异麦芽酮糖生产车间，经分析，异麦芽酮糖质量浓度为38％，海藻酮糖质量浓度为32％，余量为水和不可避免的杂质。
ZGSPC106Na+型强酸性阳离子交换树脂、ZGSPC106Ca2+型强酸性阳离子交换树脂购自江苏苏青水处理工程集团有限公司。
鲁抗大孔吸附树脂购自鲁抗股份有限公司树脂分厂。
离子交换柱购为普通市售产品，无色玻璃材质，规格为：Ф10mmх500mm。
示差检测器购自日本岛津公司，型号RID-10A。
孔径为0.22μm的有机微孔滤膜购自津腾滤膜公司。
实施例1
从异麦芽酮糖母液中分离异麦芽酮糖和海藻酮糖的方法，包括如下步骤：
(1)将异麦芽酮糖母液在8000rpm/min转速下离心15分钟，取上清液，制得上清母液；
(2)取步骤(1)制得的上清母液，按质量体积百分比2.0％的比例加入活性炭，单位g/L，在50℃的条件下，搅拌40min，经布氏漏斗抽滤2次，除去活性炭，收集滤液，制得脱色母液；
(3)将步骤(2)制得的脱色母液稀释至糖度为10°，采用ZGSPC106Na+型强酸性阳离子交换树脂分离；采用湿法装柱，保持液面始终高于树脂层，装柱体积为100ml，完成后用300ml的蒸馏水正向冲洗树脂，再用200ml的蒸馏水反向冲洗树脂，保持液面高于树脂层2mm高度；上样体积为10ml，控制流速2ml/min，用蒸馏水洗脱，洗脱体积为250ml，收集糖度≥1°的洗脱液，经孔径为0.22μm有机微孔滤膜除菌，合并成分相同的洗脱液，分别制得异麦芽酮糖液和海藻酮糖液；
所述离子交换柱为直径2.5cm，长度50cm的玻璃柱，装柱体积为100ml。
(4)对步骤(3)制得的异麦芽酮糖液和海藻酮糖液进行高效液相色谱进行检测的步骤，条件如下：
色谱柱：NH2键合相柱，粒度5μm，柱型250mm×4.6mm；
流动相：乙腈与水按体积比75：25混合的混合液；
流速：1ml/min；柱温：40℃；
检测器：示差检测器(RID-10A)，检测池温：40℃，进样量：10μL。分离效果如图2和图3所示。
实施例2
从异麦芽酮糖母液中分离异麦芽酮糖和海藻酮糖的方法，包括如下步骤：
(1)将异麦芽酮糖母液在8000rpm/min转速下离心15分钟，取上清液，制得上清母液；
(2)取步骤(1)制得的上清母液，按质量体积百分比3.0％的比例加入活性炭，单位g/L，在50℃的条件下，搅拌60min，经布氏漏斗抽滤3次，收集滤液，制得脱色母液；
(3)将步骤(2)制得的脱色母液稀释至糖度为10°，采用ZGSPC106Ca2+型强酸性阳离子交换树脂分离；采用湿法装柱，保持液面始终高于树脂层，装柱体积为100ml，完成后用300ml的蒸馏水正向冲洗树脂，再用200ml的蒸馏水反向冲洗树脂，保持液面高于树脂层20mm高度；上样体积为10ml，控制流速2ml/min，用蒸馏水洗脱，洗脱体积为250ml，收集糖度≥1°的洗脱液，经Ф10mm，0.45μm有机微孔滤膜除菌，分别制得异麦芽酮糖液和海藻酮糖液；
所述离子交换柱为直径2.5cm，长度50cm的玻璃柱，装柱体积为100ml。
(4)对步骤(3)制得的异麦芽酮糖液和海藻酮糖液进行高效液相色谱进行检测的步骤，条件如下：
色谱柱：NH2键合相柱，粒度5μm，柱型250mm×4.6mm；
流动相：乙腈与水按体积比75：25混合的混合液；
流速：1ml/min；柱温：40℃；
检测器：示差检测器(RID-10A)，检测池温：40℃，进样量：10μL。分离效果如图4和图5所示。
对比例
从异麦芽酮糖母液中分离异麦芽酮糖和海藻酮糖的方法，包括如下步骤：
(1)将异麦芽酮糖母液在8000rpm/min转速下离心15分钟，取上清液，制得上清母液；
(2)取步骤(1)制得的上清母液，按质量体积百分比3.0％的比例加入活性炭，单位g/L，在50℃的条件下，搅拌60min，经布氏漏斗抽滤3次，收集滤液，制得脱色母液；
(3)将步骤(2)制得的脱色母液稀释至糖度为10°，采用鲁抗大孔型吸附树脂分离；采用湿法装柱，保持液面始终高于树脂层，装柱体积为100ml，完成后用300ml的蒸馏水正向冲洗树脂，再用200ml的蒸馏水反向冲洗树脂，保持液面高于树脂层20mm高度；上样体积为10ml，控制流速2ml/min，用蒸馏水洗脱，洗脱体积为250ml，收集糖度≥1°的洗脱液，经孔径为0.22μm有机微孔滤膜除菌，分别制得异麦芽酮糖液和海藻酮糖液；
所述离子交换柱为直径2.5cm，长度50cm的玻璃柱，装柱体积为100ml。
(4)对步骤(3)制得的异麦芽酮糖液和海藻酮糖液进行高效液相色谱进行检测的步骤，条件如下：
色谱柱：NH2键合相柱，粒度5μm，柱型250mm×4.6mm；
流动相：乙腈与水按体积比75：25混合的混合液；
流速：1ml/min；柱温：40℃；
检测器：示差检测器(RID-10A)，检测池温：40℃，进样量：10μL。分离效果如图6和图7所示。
结果分析
通过比较可以发现，阳离子交换树脂的分离明显较大孔吸附树脂分离效果好，但两种阳离子交换树脂的分离相比较而言，实施例2的分离效果较实施例1的Na+型阳离子交换树脂分离效果差。通过实例与对比例的分析，充分证明Na+型阳离子交换树脂对母液中异麦芽酮糖和海藻酮糖有较好的分离效果，可以大大提高母液的经济价值。
Claims (6)
1.从异麦芽酮糖母液中分离异麦芽酮糖和海藻酮糖的方法，其特征在于，包括如下步骤：
（1）将异麦芽酮糖母液，经离心，取上清液，制得上清母液；
（2）取步骤（1）制得的上清母液，按质量体积百分比2.0%～3.0%的比例加入活性炭，单位g/L，在50～70℃的条件下，搅拌20～60min，经固液分离，收集上清液，制得脱色母液；
（3）将步骤（2）制得的脱色母液稀释至糖度为8°～15°，采用ZGSPC106Na+型强酸性阳离子交换树脂分离，用蒸馏水洗脱，收集糖度≥1°的洗脱液，经滤膜除菌，合并成分相同的洗脱液，分别制得异麦芽酮糖液和海藻酮糖液；
ZGSPC106Na+型强酸性阳离子交换树脂的上样体积为10ml，流速2ml/min，洗脱体积为250ml；所述离子交换柱为直径2.5cm，长度50cm的玻璃柱，装柱体积为100ml；
所述异麦芽酮糖母液中异麦芽酮糖质量浓度为35～40%，海藻酮糖质量浓度为30～35%，余量为水和不可避免的杂质。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤（1）中离心为在8000rpm/min转速下离心15分钟。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤（2）中的固液分离为用布氏漏斗抽滤1～3次。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤（3）中的离子交换柱采用湿法装柱，过程为：
保持液面始终高于树脂层，装柱体积为100ml，完成后用300ml的蒸馏水正向冲洗树脂，再用200ml的蒸馏水反向冲洗树脂，保持液面高于树脂层2～20mm高度，即得。
5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤（3）中还包括对洗脱液进行高效液相色谱进行检测的步骤，条件如下：
色谱柱：NH2键合相柱，粒度5μｍ，柱型250mm×4.6mm；
流动相：乙腈与水按体积比75：25混合的混合液；
流速：1ml/min；柱温：40℃；
检测器：示差检测器，检测池温：40℃，进样量：10μL。
6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤（3）中滤膜为孔径0.22μm的有机微孔滤膜。
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