CN102775452A

CN102775452A - 提纯甜菊糖苷工艺

Info

Publication number: CN102775452A
Application number: CN2012101959558A
Authority: CN
Inventors: 王海军; 师玉琦; 何宗仁; 李明杰; 李星; 王贝辉; 余锦锋; 蓝云才
Original assignee: GANSU PUHUA STEVIA CO Ltd; Suntar Membrane Technology Xiamen Co Ltd
Current assignee: GANSU PUHUA STEVIA CO Ltd; Suntar Membrane Technology Xiamen Co Ltd
Priority date: 2012-06-14
Filing date: 2012-06-14
Publication date: 2012-11-14

Abstract

本发明提供一种从甜叶菊中提纯甜菊糖苷工艺：将甜叶菊植物粉碎，对粉碎后的甜叶菊进行浸泡和间歇式超声。提取液通过无机膜过滤，过滤液通过有机膜分级浓缩过滤。将浓缩液通过树脂柱进行吸附、水洗和解析，解析液经过阳离子树脂脱盐，阴离子树脂脱色，再进活性炭脱色，活性炭脱色后溶液经喷雾干燥得成品。本发明的工艺可适用于完整的封闭的自动化的工业生产甜菊苷，将连续逆流超声用于甜叶菊提取，简单可行实现了从甜叶菊中提取出甜菊苷、莱鲍迪苷苷类,得到纯度为甜菊苷总苷含量大于90%，莱鲍迪苷A含量大于50%的符合国家标准的甜菊糖产品。

Description

提纯甜菊糖苷工艺

技术领域

本发明涉及一种植物成分的提取方法，具体的说一种从甜叶菊中提纯甜菊糖苷工艺。

背景技术

甜菊糖苷是从甜叶菊植物中提取出来的一种高甜度、低热量、对人体无副作用的天然甜味剂。它主要由10种已知糖苷组成，其中名称和化学结构如下

在甜菊糖总苷中甜菊糖苷（stevioside）、莱鲍迪苷A（RebaudiosideA）和莱鲍迪苷C（RebaudiosideC）的相对含量高，是影响甜味的主要成分。莱鲍迪苷A的甜度最高且味质较好相似于蔗糖没有苦味及不良余味，是最理想的天然甜味剂。目前提取分离甜菊糖苷（stevioside）、莱鲍迪苷（RebaudiosideA）苷类是近年来国际、国内甜菊糖生产工业的主流。然而，目前工业化的生产能耗大、溶媒使用多、树脂利用率低、产品的纯度不稳定及收率不高等弊端，尤其莱鲍迪苷A（RebaudiosideA）的含量较低。迄今未止，有关提取分离甜菊糖苷（stevioside）、莱鲍迪苷A（RebaudiosideA）苷类的工业化工艺普遍将甜叶菊植物多次浸泡提取，在提取液中加入絮凝剂（CaOH2，FeCL3或FeSO3）除杂，固定床树脂吸附脱色等工艺手段。这些工艺耗能大，溶媒用量大、效率低、高排放、高成本及质量不稳定问题。虽然有文献报道改进工艺用膜分离、模拟移动床等但都停留于实验或是科研阶段,没有真正应用于工业化。

发明内容

本发明的目的就是要针对以上现状的不足和缺点,提供一种能耗小、溶媒使用少、树脂利用率高、产品纯度稳定、收率高的工业生产甜菊糖苷（stevioside）、莱鲍迪苷A（RebaudiosideA）苷类的工艺。

将甜叶菊植物粉碎至10—25目大小，对粉碎后的甜叶菊进行浸泡和间歇式超声，超声频率为30－40KHz，加水量为原料进料量的15-30倍，温度在15－70℃。提取液通过无机膜过滤截留分子量范围在100000～20000，保持温度在15—75℃，过滤液通过有机膜分级浓缩过滤，有机膜的截留分子量范围在20000～400，工艺温度10～90℃。将浓缩液通过树脂柱进行吸附、水洗和解析，解析液为70%—75%工业乙醇，解析液经过阳离子树脂脱盐，阴离子树脂脱色，再进活性炭脱色，加入活性炭量为溶液内固体含量的2—3%，温度为80—90℃，活性炭脱色后溶液经喷雾干燥得成品，甜菊苷总苷含量大于90%, 莱鲍迪苷A含量大于50%的产品。

本发明的有益效果：

本发明的工艺可适用于完整的封闭的自动化的工业生产甜菊苷（stevioside）、莱鲍迪苷A（RebaudiosideA）中。首次将连续逆流超声用于甜叶菊提取，简单可行实现了从甜叶菊中提取出甜菊苷（stevioside）、莱鲍迪苷（RebaudiosideA）苷类, 无机膜浓缩除杂，有机膜浓缩分离,用连续移动床树脂吸附、水洗、解析，再经脱盐脱色树脂纯化,最后活性炭脱色,喷雾干燥得到纯度为甜菊苷总苷含量大于90%，莱鲍迪苷A含量大于50%的符合国家标准的甜菊糖产品。

具体实施方式

实施例1:

将200kg甜叶菊植物粉碎至粒径为10～15目，加入到连续逆流超声提取器中，超声频率为30KHz，超声时间10h，加水量为甜叶菊原料质量的15倍，温度在15～20℃。将提取液过滤，保持温度在15～20℃，处理后的过滤液进行无机膜过滤，无机膜截留分子量范围在100000～20000，再经有机膜分级过滤，有机膜截留分子量范围在20000～400，保持温度在10～45℃，经有机膜过滤后的过滤液进行树脂柱吸附、水洗、解析，解析液为70%工业乙醇，解析后的溶液经过阳离子树脂脱盐，阴离子树脂脱色，再进活性炭脱色，加入活性炭量为阴离子脱色后溶液中固体含量的2%，工艺温度为80～82℃，喷雾干燥得成品，其中甜菊苷总苷含量90.2%, 莱鲍迪苷A含量50.5%的产品。

本工艺可应用于全封闭的连续工业生产，操作步骤对应相应的自动化设备即可，

对实施例1中的操作步骤进行多次变换操作参数试验验证，甜叶菊植物粉碎的操作中，粒径的大小影响后续浸泡工艺的操作，对于越大粒径的物料，其浸泡的时间需要更长，对于工艺过程中既要保证粉碎步骤的快速和缩短浸泡时间，粉碎的粒径应控制在10～25目。浸泡可以提取甜菊糖苷类，为了达到尽可能的提取效果，采用超声频率为30－70KHz的持续逆流超声提取，更进一步的实验发现采用间歇性的超声操作效果更佳，超声提取完的残渣全部混合后取样检测，残渣含甜菊糖总苷含量小于为0.01%。对于提取液水的投入量从提取效果和成本控制方面考虑，为原料质量的15～30倍。持续逆流超声提取的工艺温度可以影响提取效果，温度越高提取效果越好，但不宜超过70℃。对浸泡、持续逆流超声提取物进行过滤除杂可用常规的过滤方法，但是考虑后面的有机膜过滤此步骤中采用无机膜过滤可提高过滤效果，无机膜为金属、金属氧化物、陶瓷、多孔玻璃、沸石、无机高分子材料制成，无机膜的截留分子量范围在100000～20000，工艺温度控制在15～75℃，无机膜过滤后的过滤液再经有机膜分级过滤，进一步除杂，有机膜样式为中空纤维式、毛细管式、卷式、平板式和圆管式其中一种或多种，材质为醋酸纤维素、芳香族聚酰胺、聚砜类、聚烯烃类、聚乙烯类、聚丙烯腈和含氟聚合物中一种或多种组合的组合，有机膜的截留分子量范围在20000～400，工艺温度控制在10～90℃，将有机膜过滤后的溶液进行树脂柱吸附、水洗、解析，解析液可选用70%—75%工业乙醇，解析后的溶液进行阳离子树脂脱盐、阴离子树脂脱色后再用活性炭脱色，该工艺步骤中，用连续移动床的树脂柱进行吸附、水洗、解析效果最好，连续移动床应选用至少16个柱分为四个区，分别为上料区至少4个柱并串联、水洗区至少4个柱串联、解析区至少4个柱串联、洗床区至少4个柱串联，方向依次为上料、水洗、解析、洗床，每柱停留时间为20－60分钟。每个区的柱子越多效果越好，考虑到成本控制和后续操作，柱子总数不易超过24根，活性炭脱色步骤中活性炭的加入量为此时溶液中固体含量的2～3%，工艺温度控制在80～90℃，经活性炭脱色后的溶液进行喷雾干燥，即可得到高纯度的目标产物甜菊糖苷。

以下通过列举多个变更操作参数的实施例来具体说明：

实施例2：

将200kg甜叶菊植物粉碎为粒径大小为15～20目，加入到连续逆流超声提取器中，超声频率为30KHz，超声时间10h，间歇式超声，每超声30 min停止3min，加水量为甜叶菊植物质量的15倍，温度在20～30℃。将提取液通过无机膜过滤，无机膜截留分子量范围在100000～20000，保持温度在20～30℃，无机膜过滤后溶液继续经有机膜分级过滤，有机膜的截留分子量范围在20000～400，保持温度在45～70℃，将有机膜过滤后的溶液上连续移动床进行树脂柱吸附、水洗、解析，解析溶液为70%工业乙醇，解析后的溶液，经过阳离子树脂脱盐，阴离子树脂脱色，再进活性炭脱色，加入活性炭量为固体含量的2%，温度为80～84℃，喷雾干燥得成品。甜菊苷总苷含量90.4%, 莱鲍迪苷A含量51%的产品。

实施例3：

将300kg甜叶菊植物粉碎为粒径大小为20～25目，加入到连续逆流超声提取器中，超声频率为35KHz，超声时间9h，间歇式超声，每超声20 min停止3min，加水量为甜叶菊植物质量的20倍，温度在30～40℃。将提取液通过无机膜过滤，无机膜截留分子量范围在100000～20000，保持温度在30～40℃，无机膜过滤后溶液继续经有机膜分级过滤，有机膜的截留分子量范围在20000～400，保持温度在70～90℃，将有机膜过滤后的溶液上连续移动床进行树脂柱吸附、水洗、解析，解析溶液为75%工业乙醇，解析后的溶液经过阳离子树脂脱盐，阴离子树脂脱色，再进活性炭脱色，加入活性炭量为固体含量的3%，温度为83～88℃，喷雾干燥得成品。甜菊苷总苷含量90.3%, 莱鲍迪苷A含量50.4%的产品。

实施例4：

将200kg甜叶菊植物粉碎为粒径大小为15～20目，加入到连续逆流超声提取器中，超声频率为58KHz，超声时间8h，间歇式超声，每超声30 min停止3min，加水量为甜叶菊植物质量的25倍，温度在40～60℃。将提取液通过无机膜过滤，无机膜截留分子量范围在100000～20000，保持温度在20～40℃，无机膜过滤后溶液继续经有机膜分级过滤，有机膜的截留分子量范围在20000～400，保持温度在15～35℃，将有机膜过滤后的溶液上连续移动床进行树脂柱吸附、水洗、解析，解析溶液为73%工业乙醇，解析后的溶液经过阳离子树脂脱盐，阴离子树脂脱色，再进活性炭脱色，加入活性炭量为固体含量的2%，温度为81～84℃，喷雾干燥得成品。甜菊苷总苷含量90.6%, 莱鲍迪苷A含量50.3%的产品。

实施例5：

将100kg甜叶菊植物粉碎为粒径大小为10～25目，加入到连续逆流超声提取器中，超声频率为70KHz，超声时间11h，间歇式超声，每超声30 min停止5min，加水量为甜叶菊植物质量的15倍，温度在50～70℃。将提取液通过无机膜过滤，无机膜截留分子量范围在100000～20000，保持温度在40～60℃，无机膜过滤后溶液继续经有机膜分级过滤，有机膜的截留分子量范围在20000～400，保持温度在30～65℃，将有机膜过滤后的溶液上连续移动床进行树脂柱吸附、水洗、解析，解析溶液为72%工业乙醇，解析后的溶液经过阳离子树脂脱盐，阴离子树脂脱色，再进活性炭脱色，加入活性炭量为固体含量的2%，温度为86～90℃，喷雾干燥得成品。甜菊苷总苷含量90.1%, 莱鲍迪苷A含量50.2%的产品。

实施例6：

将300kg甜叶菊植物粉碎为粒径大小为15～20目，加入到连续逆流超声提取器中，超声频率为34KHz，超声时间10h，间歇式超声，每超声30 min停止3min，加水量为甜叶菊植物质量的15倍，温度在20～50℃。将提取液通过无机膜过滤，无机膜截留分子量范围在100000～20000，保持温度在30～50℃，无机膜过滤后溶液继续经有机膜分级过滤，有机膜的截留分子量范围在20000～400，保持温度在35～80℃，将有机膜过滤后的溶液上连续移动床进行树脂柱吸附、水洗、解析，解析溶液为75%工业乙醇，解析后的溶液经过阳离子树脂脱盐，阴离子树脂脱色，再进活性炭脱色，加入活性炭量为固体含量的3%，温度为82～86℃，喷雾干燥得成品。甜菊苷总苷含量91.1%, 莱鲍迪苷A含量51.3%的产品。

实施例7：

将200kg甜叶菊植物粉碎为粒径大小为20～25目，加入到连续逆流超声提取器中，超声频率为40KHz，超声时间8h，间歇式超声，每超声10 min停止5min，加水量为甜叶菊植物质量的30倍，温度在50～70℃。将提取液通过无机膜过滤，无机膜截留分子量范围在100000～20000，保持温度在15～30℃，无机膜过滤后溶液继续经有机膜分级过滤，有机膜的截留分子量范围在20000～400，保持温度在35～55℃，将有机膜过滤后的溶液上连续移动床进行树脂柱吸附、水洗、解析，解析溶液为75%工业乙醇，解析后的溶液经过阳离子树脂脱盐，阴离子树脂脱色，再进活性炭脱色，加入活性炭量为固体含量的2%，温度为80～85℃，喷雾干燥得成品。甜菊苷总苷含量90.2%, 莱鲍迪苷A含量50.7%的产品。

实施例8：

将300kg甜叶菊植物粉碎为粒径大小为10～15目，加入到连续逆流超声提取器中，超声频率为33KHz，超声时间10h，间歇式超声，每超声30 min停止5min，加水量为甜叶菊植物质量的15倍，温度在30～60℃。将提取液通过无机膜过滤，无机膜截留分子量范围在100000～20000，保持温度在50～65℃，无机膜过滤后溶液继续经有机膜分级过滤，有机膜的截留分子量范围在20000～400，保持温度在17～45℃，将有机膜过滤后的溶液上连续移动床进行树脂柱吸附、水洗、解析，解析溶液为70%工业乙醇，解析后的溶液经过阳离子树脂脱盐，阴离子树脂脱色，再进活性炭脱色，加入活性炭量为固体含量的3%，温度为86～88℃，喷雾干燥得成品。甜菊苷总苷含量90.8%, 莱鲍迪苷A含量51.6%的产品。

实施例9：

将100kg甜叶菊植物粉碎为粒径大小为13～18目，加入到连续逆流超声提取器中，超声频率为63KHz，超声时间10h，间歇式超声，每超声10 min停止3min，加水量为甜叶菊植物质量的23倍，温度在30～50℃。将提取液通过无机膜过滤，无机膜截留分子量范围在100000～20000，保持温度在30～40℃，无机膜过滤后溶液继续经有机膜分级过滤，有机膜的截留分子量范围在20000～400，保持温度在22～44℃，将有机膜过滤后的溶液上连续移动床进行树脂柱吸附、水洗、解析，解析溶液为73%工业乙醇，解析后的溶液经过阳离子树脂脱盐，阴离子树脂脱色，再进活性炭脱色，加入活性炭量为固体含量的2%，温度为81～84℃，喷雾干燥得成品。甜菊苷总苷含量90.9%, 莱鲍迪苷A含量51.1%的产品。

实施例10：

将500kg甜叶菊植物粉碎为粒径大小为10～15目，加入到连续逆流超声提取器中，超声频率为39KHz，超声时间10h，间歇式超声，每超声30 min停止3min，加水量为甜叶菊植物质量的20倍，温度在30～48℃。将提取液通过无机膜过滤，无机膜截留分子量范围在100000～20000，保持温度在20～50℃，无机膜过滤后溶液继续经有机膜分级过滤，有机膜的截留分子量范围在20000～400，保持温度在23～51℃，将有机膜过滤后的溶液上连续移动床进行树脂柱吸附、水洗、解析，解析溶液为75%工业乙醇，解析后的溶液经过阳离子树脂脱盐，阴离子树脂脱色，再进活性炭脱色，加入活性炭量为固体含量的2%，温度为83～87℃，喷雾干燥得成品。甜菊苷总苷含量90.8%, 莱鲍迪苷A含量51.7%的产品。

以上所述的仅是本发明的优选实例，应当指出对于本领域的普通技术人员来说，在本发明所提供的技术启示下，作为本领域的公知常识，还可以做出其它等同变型和改进，也应视为本发明的保护范围。

Claims

1.一种提纯甜菊糖苷工艺，其特征在于：该工艺包括以下步骤：

（1）原料粉碎：将甜叶菊植物粉碎；

（2）将（1）中粉碎后的产物投入水中浸泡、持续逆流超声提取；

（3）将（2）的浸泡物持续逆流超声提取物进行过滤除杂；

（4）将（3）的过滤液进行有机膜分级浓缩；

（5）将（4）的浓缩液用连续移动床进行树脂吸附、水洗、解析；

（6）将（5）解析后的溶液树脂脱盐和树脂脱色；

（7）将（6）树脂脱色后的溶液进行活性炭脱色；

（8）将（7）脱色后的溶液进行喷雾干燥后，即可得到高纯度目标产物甜菊糖苷。

2.根据权利要求1所述一种提纯甜菊糖苷工艺，其特征在于：该工艺步骤（1）中，将甜叶菊植物原料粉碎至粒径为10～25目。

3.根据权利要求1所述一种提纯甜菊糖苷工艺，其特征在于：该工艺步骤（2）中，浸泡同时进行持续逆流超声提取，超声频率为30－70KHz，超声为间歇式超声，超声时间8-11h，加入提取液水是原料的15-30倍，工艺温度15～70℃。

4.根据权利要求1所述一种提纯甜菊糖苷工艺，其特征在于：该工艺步骤（3）中，采用无机膜过滤除杂，无机膜截留分子量范围在100000～20000，工艺温度15～75℃。

5.根据权利要求1所述一种提纯甜菊糖苷工艺，其特征在于：该工艺步骤（4）中，有机膜浓缩步骤中有机膜的截留分子量范围在20000～400分级过滤浓缩，工艺温度10～90℃。

6.根据权利要求1所述一种提纯甜菊糖苷工艺，其特征在于：该工艺步骤（5）中，用连续移动床的树脂柱进行吸附、水洗、解析，连续移动床至少16个柱分为四个区，分别为上料区至少4个柱并串联、水洗区至少4个柱串联、解析区至少4个柱串联、洗床区至少4个柱串联，方向依次为上料、水洗、解析、洗床，每柱停留时间为20－60分钟。

7. 根据权利要求1所述一种提纯甜菊糖苷工艺，其特征在于：该工艺步骤（6）中，用阳离子树脂脱盐，阴离子树脂脱色。

8.根据权利要求1所述一种提纯甜菊糖苷工艺，其特征在于：该工艺步骤（7）中，活性炭加入量为溶液中固体含量的2～3%，工艺温度80～90℃。