CN101781371A - 一种低聚半乳糖的经济纯化方法 - Google Patents

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Abstract

一种低聚半乳糖的经济纯化方法，尤其是采用成本低的活性炭做层析纯化介质，从酶法合成制备的低聚半乳糖混合物中分离出高纯度的低聚半乳糖产品。本发明的特征是：将酶法合成制备的低聚半乳糖混合物溶液加入到活性炭层析柱中，用不同浓度的有机溶剂水溶液进行洗脱，收集不同阶段洗脱流分，先采用膜法浓缩回收有机溶剂水溶液，返回层析系统作洗脱剂重复使用，乳糖浓缩液返回酶法合成工段作原料循环使用，低聚半乳糖和葡萄糖浓缩液再采用真空浓缩法进一步浓缩，浓缩液采用喷雾干燥的方法，得到高纯度的低聚半乳糖产品和葡萄糖副产品。

Description

一种低聚半乳糖的经济纯化方法
技术领域
本发明涉及一种从酶法合成的低聚半乳糖混合物中分离纯化出高纯度低聚半乳糖的生产方法，属于生物化工技术领域，涉及到采用廉价的活性炭做层析纯化介质，分离出的乳糖可以作为原料返回酶法合成工序循环使用。
背景技术
低聚半乳糖能有效促进体内双歧杆菌的生长繁殖，改善脂质代谢，促进钙的吸收和维生素的合成，并具有分解致癌物质、提高人体免疫力等功能。低聚半乳糖作为功能性食品主要用于婴幼儿食品、低热量食品、糖尿病患者专用食品、果酱、面包、糕点、冰淇淋等日常食品中。
目前低聚半乳糖都是采用微生物酶法合成制备的，是以乳糖做底物，在半乳糖苷酶的作用下，将乳糖水解的半乳糖转移到乳糖基上，在乳糖的半乳糖基一侧结合1～4分子的半乳糖，合成出低聚半乳糖。
工业生产的低聚半乳糖产品是将酶法合成的低聚半乳糖混合物直接喷雾干燥得到的产品，没有经过分离纯化，由于酶源和反应条件等的不同，低聚半乳糖的纯度仅为24～57％，产品中还存在大量未反应的乳糖，不但会引起乳糖不耐症，而且在很大程度上削弱了低聚半乳糖的生理功能及保健作用。工业上缺乏分离纯化低聚半乳糖的生产方法。
发明内容
本发明的目的是提供一种采用成本低廉的活性炭做层析介质分离纯化高纯度低聚半乳糖的生产方法，同时解决了混合物中乳糖的循环利用问题，洗脱剂也得到重复使用，结合膜法浓缩和真空浓缩的二次浓缩技术，节约了能耗，得到高纯度的低聚半乳糖产品和葡萄糖副产品。
本发明技术方案所采用的生产工艺过程参考附图。虚线区域为酶法合成工段。
具体路线是：将酶法合成制备的低聚半乳糖混合物溶液加入到活性炭层析柱中，用不同浓度的有机溶剂水溶液进行洗脱，收集不同阶段洗脱流分，先采用膜法浓缩回收有机溶剂水溶液，返回层析系统作洗脱剂重复使用，乳糖浓缩液返回酶法合成工段作原料循环使用，低聚半乳糖和葡萄糖浓缩液再采用真空浓缩法进一步浓缩，浓缩液采用喷雾干燥的方法，得到高纯度的低聚半乳糖产品和葡萄糖副产品。
本发明的效果益处是：
(1)采用活性炭做层析介质，成本低，工业上容易实现。
(2)采用活性炭层析分离法，得到的低聚半乳糖产品纯度高，可达95％以上。
(3)采用膜法浓缩和真空浓缩两步法，可以显著降低能耗。第一步采用膜法浓缩，常温操作，无能耗，操作成本低，浓缩倍数在4,300倍以上。第二步采用真空蒸馏的方法，需处理的料液量显著降低，节约能耗。
(4)膜法浓缩得到的乳糖浓缩液可以返回酶法合成工段作原料循环使用。
(5)膜法浓缩得到的透过液返回层析系统作洗脱剂重复使用。
具体实施方式
以下是本专利的一个实例。
(1)活性炭的预处理：根据层析柱的体积称取适量的活性炭，清水冲洗多次，置于1000ml的烧杯中，加入5倍体积的醋酸溶液(质量分数20％)，置于电炉上加热煮沸0.5h。酸化后，用蒸馏水冲洗至中性，备用。活性炭装柱前再加热煮沸15min，以赶尽其中的气泡。
(2)装柱与平衡：将活性炭倾入1×100cm的层析柱中，用3倍柱体积的蒸馏水平衡层析柱，流速为40ml/h。
(3)上样分离：打开柱子下端阀门，等柱上层水降至层析介质分界面时，关闭阀门。酶法合成制备的低聚半乳糖混合物溶液的质量浓度为34％，按干物质计算，其组成为葡萄糖7.12％，乳糖40.38％，三糖以上的低聚半乳糖总量为52.50％。用移液管准确量取1ml的低聚半乳糖混合物样液，均匀滴加在层析柱分离介质表面，打开底部阀门，待样液刚好渗入到分离介质时，用胶头滴管加入少量的蒸馏水，以洗下残留在柱壁上的糖液，这部分蒸馏水刚好渗入分离介质后，再重复一次清洗柱壁上的糖液。
(3)洗脱：用5％乙醇洗脱，收集洗脱液，用苯酚-硫酸法检测，直至基本没有糖组分洗出，约收集150ml，得到的是葡萄糖组分。换成10％的乙醇进行洗脱，约收集300ml，得到的是乳糖组分，再换成20％的乙醇进行洗脱，约收集400ml，得到的是三糖以上的低聚半乳糖高纯度产品。
(4)膜法浓缩：洗脱下来的葡萄糖组分溶液采用美国DOW陶氏膜TW30-1812-75反渗透膜浓缩10,000倍以上，乳糖和低聚半乳糖组分采用美国DOW陶氏膜NF-1812-50纳滤膜浓缩4,300倍以上。乳糖浓缩液返回酶法合成工序作原料循环使用。透过液做层析洗脱剂循环使用。
(5)真空浓缩：将低聚半乳糖浓缩液和葡萄糖浓缩液于真空下进一步浓缩约20倍，浓缩液采用喷雾干燥的方法分别得到低聚半乳糖产品和葡萄糖副产品，真空包装。
附图说明：
附图为一种低聚半乳糖的经济纯化方法的流程示意图。

Claims (8)

1.一种低聚半乳糖的经济纯化方法，其特征是采用成本低的活性炭做层析纯化介质，从酶法合成制备的低聚半乳糖混合物中分离出高纯度的低聚半乳糖产品，包括以下步骤：
将酶法合成制备的低聚半乳糖混合物溶液加入到活性炭层析柱中，用不同浓度的有机溶剂水溶液进行洗脱，收集不同阶段洗脱流分，先采用膜法浓缩回收有机溶剂水溶液，返回层析系统作洗脱剂重复使用，乳糖浓缩液返回酶法合成工段作原料循环使用，葡萄糖和低聚半乳糖浓缩液再采用真空浓缩法进一步浓缩，浓缩液采用喷雾干燥的方法，得到高纯度的低聚半乳糖产品和葡萄糖副产品。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：酶法合成制备的低聚半乳糖混合物可以是粉状原料，层析前用水配制成25-35％的质量浓度；也可以是液体原料，直接上柱进行层析。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所用的活性炭是粒度为20-100目的木质活性炭。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：活性炭使用前用酸进行预处理，然后水洗至中性。
5.根据权利要求1和4所述的方法，其特征在于：采用5-10％的盐酸室温下浸泡12-24h，或采用5-30％的醋酸在20-100℃条件下处理0.5-24h。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：洗脱剂为浓度为1-30％的甲醇或乙醇水溶液。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：采用反渗透膜进行膜法浓缩。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：对于乳糖和低聚半乳糖采用纳滤膜进行膜法浓缩。
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