CN104017027A - 一种顺序式模拟移动色谱(ssmb)纯化海藻糖和葡萄糖的方法 - Google Patents

Abstract

一种顺序式模拟移动色谱分离海藻糖和葡萄糖的方法，以预处理后的海藻糖和葡萄糖的混合糖液为原料，采用顺序式模拟移动色谱设备分离海藻糖和葡萄糖，采用去离子水为洗脱剂，工作温度为50-70℃，采用钠型或钾型强酸性阳离子凝胶树脂作为色谱固定相，得到高纯度的海藻糖并实现较高收率。整个工艺运行成本低，生产能耗降低，并且自动化程度高；能够连续化生产，提升生产效率。

Description

一种顺序式模拟移动色谱(SSMB)纯化海藻糖和葡萄糖的方法

技术领域

本发明属于食品工业领域，具体的涉及一种顺序式模拟移动色谱分离纯化技术，特别是涉及一种顺序式模拟移动色谱纯化海藻糖和葡萄糖的技术。

背景技术

海藻糖是一种安全、可靠的天然糖类，在自然界中许多可食用的动植物及微生物体内广泛存在，如人们日常生活中食用的蘑菇类、海藻类、豆类及酵母发酵食品中都有含量较高的海藻糖。海藻糖是一种非还原性糖，自身性质非常稳定，并对多种生物活性物质具有神奇的保护作用。近几年海藻糖在食品、生物学、医药、农业、保健品、化妆品等方面的应用研究较多。目前海藻糖的制备主要用酶转化，底物为麦芽糖或淀粉转化后会有麦芽糖、葡萄糖、麦芽三糖等残留，然后将麦芽糖等降解为葡萄糖，然后再进行分离，但是缺乏高效的分离技术无法进行大规模高效的工业化生产。

中国专利200610016527.9公布了一种海藻糖的分离纯化方法，采用两步法去除酶解液中的杂糖；中国专利200710013078.7公布了一种提高海藻糖提取收率的方法，采用氢化和色谱分离的技术，将利用微生物或酶使淀粉转化得到的海藻糖与麦芽糖、葡萄糖、麦芽三糖的混合液，进行加氢反应，使混合液中的杂质生成麦芽糖醇、山梨醇与麦芽三糖醇，而海藻糖由于不具有还原性，在加氢反应过程中保持不变，然后再采用模拟移动床的色谱分离技术，将海藻糖与混合液中的麦芽糖醇、山梨醇和麦芽三糖醇进行分离；中国专利201310360328. X公布了一种海藻糖的分离纯化方法，该法采用的是传统型的模拟移动床，采用的模拟移动床为20根柱，设备投入大树脂利用率低，进料浓度低，且出口浓度低只有8%左右，后续需要进行反渗透膜浓缩至质量浓度为20-35%，再浓缩至65%-80%，浓缩能耗大，收率低。

由上可以看出，目前我国还没有采用顺序式模拟移动床色谱分离海藻糖和葡萄糖的研究。

在此背景下，发明人研究了顺序式模拟移动色谱分离海藻糖和葡萄糖的技术。

发明内容

本发明的目的是解决海藻糖和葡萄糖无法高效纯化的难题，研究了一种利用顺序式模拟移动色谱纯化海藻糖和葡萄糖的方法，包括以下步骤：

以海藻糖和葡萄糖混合糖液为原料，其中海藻糖含量为60%，葡萄糖含量为40%；经脱盐、脱色处理后将混合糖液浓度调配为60%；将得到的糖浆溶液用50-100um过滤器进行过滤，制得澄清的无肉眼可见杂质的液体；

（3）顺序式模拟移动色谱纯化：将上述得到的混合糖液经顺序式模拟移动色谱

进行纯化，所述顺序式模拟移动色谱包含6根色谱柱，具有进料口1个，进洗脱剂口1个，出料口2个，所述第一出料口和第二出料口及进料口之间间隔2根色谱柱，进洗脱剂口在第一出料口对应色谱柱的前端；所述顺序式模拟移动色谱纯化工艺中还包括以下步骤：

（a）系统同时进混合糖液、进洗脱剂、出料，进洗脱剂口进洗脱剂去离子水，所述洗脱剂去离子水量为单柱色谱柱体积的10%～25%；第一出料口流出组分为葡萄糖；进料口进海藻糖和葡萄糖混合糖液，进料量为单柱色谱柱体积的5%～20%；第二出料口出的组分为部分海藻糖组分；

（b）物料不进不出、进行大循环，液流方向为由柱1至柱6流动，所述循环量为单柱色谱柱体积的50%～60%；

（c）只进洗脱剂去离子水，柱1进洗脱剂去离子水，所述进洗脱剂量为色谱柱体积的0.5%～10%，柱5下端出料口出余下的海藻糖组分；

所述顺序式模拟移动色谱纯化海藻糖和葡萄糖的方法运行过程完成步骤（a）-(c)后，各进出口由柱1至柱6方向依次移至下一柱。

所述色谱柱固定相为钠型或钾型强酸性阳离子交换型凝胶树脂；

所述固定相钠型或钾型强酸性阳离子交换型凝胶树脂为ZG106 Na⁺、UBK530 Na ⁺、99 Na⁺-320或99 K⁺-320中的任何一种。

所述存化步骤中工作温度为50-70^oC。

本发明采用顺序式模拟移动色谱分离海藻糖和葡萄糖，分离得到的海藻糖组分浓度为20%～30%、纯度95%～98%，收率90%～95%。 

本发明具有如下优点：所述工艺运行成本低，进料浓度高为60%，分离得到的产品纯度（95%～98%）、收率（90%～95%）均较高，出口浓度最高接近30%远远高于传统模拟移动床的水平，降低了后续浓缩成本，简化了操作步骤，设备只需6根色谱柱，降低设备投入，增加树脂利用率，能够连续化生产，提升了生产效率。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

图1为本发明顺序式模拟移动色谱工艺流程图。

图中：1-6为色谱柱，A为葡萄糖，B为海藻糖，D为洗脱剂去离子水。

具体实施方式

实施例1

如图1所示，本发明采用的顺序式模拟移动色谱设备由6根色谱柱（内径35mm、长度1000mm）组成，每根色谱柱1L，共6L，通过电磁阀控制进、出料。通过如下步骤实现的：

A）进料糖浆的调配：将经脱盐、脱色后的海藻糖和葡萄糖糖浆，其中海藻糖含量为60%，葡萄糖含量为40%，调配到浓度为60%；

B）过滤：将步骤A）得到的糖浆溶液用50微米级过滤器进行过滤，制得澄清的无肉眼可见杂质的液体；

C）顺序式模拟移动色谱纯化：将上述得到的糖浆经顺序式模拟移动色谱设备纯化，纯化方法如下：

a）同时进物料、进洗脱剂、出料。柱1进洗脱剂D（去离子水），柱1下端出组分A（海藻糖）；柱4进原料糖浆，柱5下端出一部分的组分B（海藻糖）。进洗脱剂量为228.3 mL，进料量为184.9 mL；

b）物料不进不出、进行大循环，液流方向为由柱1至柱6流动，循环量为500.5 mL；

c）这一步为小循环，只进洗脱剂去离子水，柱1进洗脱剂，柱5下端出另一部分组分B（海藻糖），进洗脱剂量为57.5 mL；

1号柱运行结束后按顺序重复以上三步，并且进、出料位置由沿柱1至柱6方向移至下一柱，以后皆照此程序操作。

其中，吸附剂为树脂ZG106Na⁺，工作温度为60℃；

本发明采用顺序式模拟移动色谱技术分离海藻糖和葡萄糖，分离得到的海藻糖组分浓度为21.3%、海藻糖纯度98.4%，收率90.2%。

实施例2

本发明的顺序式模拟移动色谱纯化海藻糖和葡萄糖的方法，试验采用顺序式模拟移动色谱设备进行纯化，本发明采用的顺序式模拟移动色谱设备由6根色谱柱（内径35mm、长度1000mm）组成，每根色谱柱1L，共6L，通过电磁阀控制进出料。是通过如下步骤实现的：

A）依实施例1中的步骤A）操作；

B）依实施例1中的步骤B）操作；

C）顺序式模拟移动色谱纯化：将上述得到的糖浆经顺序式模拟移动色谱设备纯化，纯化方法如下：

a）同时进物料、进洗脱剂、出料。柱1进洗脱剂D（去离子水），柱1下端出组分A（葡萄糖组分）；柱4进原料糖浆，柱5下端出一部分的组分B（海藻糖组分）。进洗脱剂量为209.4 mL，进料量为140.7 mL；

b）物料不进不出、进行大循环，洗脱液流方向为由柱1至柱6流动，循环量为500.5 mL；

c）这一步为小循环，只进洗脱剂去离子水，柱1进洗脱剂，柱5下端出另一部分组分B（海藻糖组分），进洗脱剂量为8.2 mL；

1号柱运行结束后按顺序重复以上三步，并且进、出料位置由沿柱1至柱6方向移至下一柱，以后皆照此程序操作。

其中，吸附剂为树脂99 Na+-320，工作温度为65 ℃；

本发明采用顺序式模拟移动色谱技术分离海藻糖和葡萄糖，分离得到的海藻糖组分浓度为24.6%、海藻糖纯度97.5%，收率90.6%。

实施例3

本发明的顺序式模拟移动色谱纯化海藻糖和葡萄糖的方法，试验采用顺序式模拟移动色谱设备进行纯化，本发明采用的顺序式模拟移动色谱设备由6根色谱柱（内径35mm、长度1000mm）组成，每根色谱柱1L，共6L，通过电磁阀控制进出料。是通过如下步骤实现的：

A）依实施例1中的步骤A）操作；

B）依实施例1中的步骤B）操作；

C）顺序式模拟移动色谱纯化：将上述得到的糖浆经顺序式模拟移动色谱设备纯化，纯化步骤如下：

a）同时进物料、进洗脱剂、出料。柱1进洗脱剂D（去离子水），柱1下端出组分A（葡萄糖组分）；柱4进原料糖浆，柱5下端出一部分的组分B（海藻糖组分）。进洗脱剂量为213.5 mL，进料量为153.5 mL；

b）物料不进不出、进行大循环，洗脱液流方向为由柱1至柱6流动，循环量为546 mL；

c）这一步为小循环，只进洗脱剂去离子水，柱1进洗脱剂，柱5下端出另一部分组分B（海藻糖组分），进洗脱剂量为23.5mL；

1号柱运行结束后按顺序重复以上三步，并且进、出料位置由沿柱1至柱6方向移至下一柱，以后皆照此程序操作。

其中，吸附剂为树脂UBK530 Na⁺，工作温度为65 ℃；

本发明采用顺序式模拟移动色谱技术分离海藻糖和葡萄糖，分离得到的海藻糖组分浓度为26.9%、海藻糖纯度96.3%，收率94.7%。

实施例4

本发明的顺序式模拟移动色谱纯化海藻糖和葡萄糖的方法，试验采用顺序式模拟移动色谱设备进行纯化，本发明采用的顺序式模拟移动色谱设备由6根色谱柱（内径35mm、长度1000mm）组成，每根色谱柱1L，共6L，通过电磁阀控制进出料。是通过如下步骤实现的：

A）依实施例1中的步骤A）操作；

B）依实施例1中的步骤B）操作；

C）顺序式模拟移动色谱纯化：将上述得到的糖浆经顺序式模拟移动色谱设备纯化。本发明采用的模拟移动色谱设备为6根色谱柱，1号柱位置时分为以下三步。

a）同时进物料、进洗脱剂、出料。柱1进洗脱剂D（去离子水），柱1下端出组分A（葡萄糖组分）；柱4进原料糖浆，柱5下端出一部分的组分B（海藻糖组分）。进洗脱剂量为141.6 mL，进料量为95 mL；

b）物料不进不出、进行大循环，洗脱液流方向为由柱1至柱6流动，循环量为546 mL；

c）这一步为小循环，只进洗脱剂去离子水，柱1进洗脱剂，柱5下端出另一部分组分B（海藻糖组分），进洗脱剂量为5.5mL；

1号柱运行结束后按顺序重复以上三步，并且进、出料位置由沿柱1至柱6方向移至下一柱，以后皆照此程序操作。

其中，吸附剂为树脂99 K⁺-320，工作温度为65 ℃；

本发明采用顺序式模拟移动色谱技术分离海藻糖和葡萄糖，分离得到的海藻糖组分浓度为28.4%、海藻糖纯度95.3%，收率94.8%。

本发明的核心技术为顺序式模拟移动色谱分离海藻糖和葡萄糖的技术，得到纯度和收率均较高的海藻糖，本工艺不仅保证了海藻糖高纯度和高收率，还在于整个工艺成本的节约、工序步骤的简便等方面具有鲜明的特色。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容做出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质，在本发明的精神和原则之内，对以上实施例所作的任何简单的修改、等同替换与改进等，均仍属于本发明技术方案的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种顺序式模拟移动色谱纯化海藻糖和葡萄糖的方法，包括以下步骤：

（1）以海藻糖和葡萄糖混合糖液为原料，其中海藻糖含量为60%，葡萄糖含量为40%；经脱盐、脱色处理后将混合糖液浓度调配为60%；

（2）过滤：将步骤（1）得到的糖浆溶液用50-100um过滤器进行过滤，制得澄清的无肉眼可见杂质的液体；

（3）顺序式模拟移动色谱纯化：将上述得到的混合糖液经顺序式模拟移动色谱

进行纯化，所述顺序式模拟移动色谱包含6根色谱柱，具有进料口1个，进洗脱剂口1个，出料口2个，所述第一出料口和第二出料口及进料口之间间隔2根色谱柱，进洗脱剂口在第一出料口对应色谱柱的前端；所述顺序式模拟移动色谱纯化工艺中还包括以下步骤：

（a）系统同时进混合糖液、进洗脱剂、出料，进洗脱剂口进洗脱剂去离子水，所述洗脱剂去离子水量为单柱色谱柱体积的10%～25%；第一出料口流出组分为葡萄糖；进料口进海藻糖和葡萄糖混合糖液，进料量为单柱色谱柱体积的5%～20%；第二出料口出的组分为部分海藻糖组分；

（b）物料不进不出、进行大循环，液流方向为由柱1至柱6流动，所述循环量为单柱色谱柱体积的50%～60%；

（c）只进洗脱剂去离子水，柱1进洗脱剂去离子水，所述进洗脱剂量为色谱柱体积的0.5%～10%，柱5下端出料口出余下的海藻糖组分；

所述顺序式模拟移动色谱纯化海藻糖和葡萄糖的方法运行过程完成步骤（a）-(c)后，各进出口由柱1至柱6方向依次移至下一柱。

2.根据权利要求1所述的一种顺序式模拟移动色谱纯化海藻糖和葡萄糖的方法，其特征在于所述色谱柱固定相为钠型或钾型强酸性阳离子交换型凝胶树脂。

3.根据权利要求2所述的一种顺序式模拟移动色谱纯化海藻糖和葡萄糖的方法，其特征在于所述固定相钠型或钾型强酸性阳离子交换型凝胶树脂为ZG106 Na⁺、UBK530 Na ⁺、99 Na⁺-320或99 K⁺-320中的任何一种。

4.根据权利要求1所述的一种顺序式模拟移动色谱纯化海藻糖和葡萄糖的方法，其特征在于所述存化步骤中工作温度为50-70^oC。