CN109438583A - 一种顺序式模拟移动色谱纯化抗性糊精的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及的是一种顺序式模拟移动色谱纯化抗性糊精的方法，该方法以抗性糊精制备液为原料，其中抗性糊精含量为40%，杂糖质量含量为40%；经预处理后抗性糊精制备液浓度调配为60%，洗脱剂为去离子水；顺序式模拟移动色谱纯化预处理后的抗性糊精制备液，第一阶段：系统同时进抗性糊精制备液、进洗脱剂、出料；第二阶段：物料不进不出、进行大循环，液流方向为由柱1至柱6流动；第三阶段：只进洗脱剂去离子水，柱1进洗脱剂去离子水，柱5下端出料口出的部分抗性糊精组分；进料口、进洗脱剂口、第一出料口、第二出料口均沿柱1至柱6方向依次移至下一柱，重复纯化循环，直到纯化结束。本发明工艺运行成本低，能够连续化生产。

Description

一种顺序式模拟移动色谱纯化抗性糊精的方法

一、技术领域：

本发明涉及的是食品工业领域中顺序式模拟移动色谱分离纯化技术，具体涉及的是一种顺序式模拟移动色谱纯化抗性糊精的方法。

二、背景技术：

由于社会结构的变化导致饮食习惯和食物构成发生了改变，人类膳食纤维的摄人量也呈逐年减少的趋势，但随着膳食纤维与人体机能关系的认识不断深入，膳食纤维的重要性，也被世界所承认，随着的需求量也不断提升。

抗性糊精是一种低粘度的水溶性膳食纤维，具有低甜度、低热量、耐热、耐酸、难发酵等特点，能调节人体肠道茵群，改善血糖和脂肪代谢，降低血清胆固醇，促进矿物质吸收等作用，在食品工业与保健品行业应用广泛。抗性糊精的制备方法主要采用酸热法，并采用酶法处理、醇沉法处理得到抗性糊精粗品，粗品中含有40-50%的抗性糊精，还含有50-60%的麦芽糖、葡萄糖等杂糖，而抗性糊精纯度只有达到90%以上才能达到国际标准，因此，抗性糊精的生产必须进行进一步的纯化。

目前抗性糊精的纯化方法主要有微生物发酵法、膜分离法、色谱柱分离法、酶分离法、模拟移动床分离法等。其中微生物发酵存在着高糖度下发酵周期长和副产物含量高且难以除去的问题；膜分离法存在着设备投入大，容易出现膜 污染，需要经常杀菌和清洗，难以在工业上推广应用；色谱柱分离法的纯度和收率较高，但是其效率低下，溶剂消耗多，后续浓缩成本高，不适于工业化生产；酶分离法中所用的酶制剂价格昂贵，纯化成本高；模拟移动床色谱（SMB）

与传统的制备色谱纯化技术相比，SMB采用连续操作手段，易于实现自动化操 作，制备效率高、处理量大，同时消耗流动相少，适宜抗性糊精的工业纯化生产。随着市场竞争的日益激烈，SMB纯化抗性糊精的技术已不能满足现有的技术需求，目前急需高效的工业化抗性糊精纯化技术。

中国发明专利申请201611079042.4公布了一种抗性糊精的纯化方法，采用酶解方法进行纯化，该方法酶制剂的成本较高；中国发明专利申请201710013500.2公布了一种采用醇沉技术纯化抗性糊精的方法，该方法需要进行醇沉处理，能耗较大；2015年江南大学硕士研究生张颖，采用酶法与醇沉相结合的方法纯化抗性糊精，虽然获得产品的纯度较高，但其收率低、运行成本高，适用于基础研究不适于工业化生产；2014年华南理工大学的丁亚杰对抗性糊精纯化方法进行了综述研究，提及到SMB纯化抗性糊精技术的可行性，但未见相关技术研究的报道。

SMB纯化技术采用的装置多为12根柱或20根柱，设备投入大树脂利用率低，进料浓度低，洗脱剂用量大，出口浓度低只有10%左右，后续需要进行大量的浓缩工作，浓缩能耗大，生产成本相对较高。

三、发明内容：

本发明的目的是提供一种顺序式模拟移动色谱纯化抗性糊精的方法，这种顺序式模拟移动色谱纯化抗性糊精的方法用于解决现有技术中无法高效、连续化纯化抗性糊精的难题。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：这种顺序式模拟移动色谱纯化抗性糊精的方法：

以抗性糊精制备液为原料，抗性糊精制备液中抗性糊精质量含量为40%，杂糖质量含量为40%；经脱盐、脱色过滤预处理后抗性糊精制备液质量百分比浓度调配为60%，洗脱剂为去离子水；预处理后的抗性糊精制备液输送到顺序式模拟移动色谱；

顺序式模拟移动色谱纯化预处理后的抗性糊精制备液，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，第一出料口1个，第二出料口1个，进洗脱剂口在第一出料口对应的色谱柱的前端，进料口在第二出料口上一个色谱柱的前端；所述顺序式模拟移动色连续纯化谱抗性糊精的过程：

第一阶段：系统同时进抗性糊精制备液、进洗脱剂、出料，进洗脱剂口进洗脱剂去离子水，所述洗脱剂用量为单柱色谱柱体积的10%～20%；第一出料口流出组分为杂糖；进料口进抗性糊精制备液，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抗性糊精组分；

第二阶段：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35%～50%；

第三阶段：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5%～20%，柱5下端第二出料口出部分抗性糊精组分；

上述第一阶段、第二阶段、第三阶段构成第一个纯化循环，进料口、进洗脱剂口、第一出料口、第二出料口均沿柱1至柱6方向依次移至下一柱，重复第一阶段、第二阶段、第三阶段，完成第二个纯化循环，如此重复进行下一个纯化循环，直到纯化结束；

色谱柱固定相为200-300 μm的钠型或钾型强酸性阳离子凝胶树脂，顺序式模拟移动色谱连续纯化谱抗性糊精的工作温度为45^oC-65^oC；得到的抗性糊精组分浓度为15%～25%、纯度90%～98%，收率85%～95%。

有益效果：

本发明工艺运行成本低，进料浓度高为60%，纯化得到的产品纯度（90%～98%）、收率（85%～95%）均较高，出口浓度最高接近25%远远高于传统模拟移动床（SMB）的水平，降低后续浓缩成本，简化操作步骤，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，提升生产效率。

四、附图说明：

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，D为洗脱剂去离子水，F为抗性糊精制备液，AD为杂糖组分，BD为抗性糊精组分。

五、具体实施方式：

下面结合附图对本发明做进一步的说明：

如图1所示，本发明采用顺序式模拟移动色谱设备纯化预处理后的抗性糊精制备液，本发明采用的顺序式模拟移动色谱设备由6根色谱柱组成，为柱1、柱2、柱3、柱4、柱5、柱6，每根色谱柱内径35 mm、长度1000 mm。每根色谱柱1 L，共6 L，通过电磁阀控制进、出料。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，第一出料口1个，第二出料口1个，进洗脱剂口在第一出料口对应色谱柱的前端，进料口在第二出料口上一个色谱柱的前端。洗脱剂去离子水D自进洗脱剂口进入，抗性糊精制备液F自进料口进入，第一出料口流出的为杂糖组分AD，第二出料口流出的为抗性糊精组分BD。

实施例1：

这种顺序式模拟移动色谱纯化抗性糊精的方法：

以抗性糊精制备液为原料，抗性糊精制备液中抗性糊精质量含量为40%，杂糖质量含量为40%；经脱盐、脱色过滤预处理后抗性糊精制备液质量百分比浓度调配为60%，洗脱剂为去离子水；预处理后的抗性糊精制备液输送到顺序式模拟移动色谱；

顺序式模拟移动色谱纯化预处理后的抗性糊精制备液，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，第一出料口1个，第二出料口1个，进洗脱剂口在第一出料口对应色谱柱的前端，进料口在第二出料口上一个色谱柱的前端；所述顺序式模拟移动色连续纯化谱抗性糊精的过程：

第一阶段：系统同时进抗性糊精制备液、进洗脱剂、出料，柱1（进洗脱剂口）进洗脱剂D（去离子水），所述洗脱剂用量为单柱色谱柱体积的10%～20%；柱1下端（第一出料口）出组分A（杂糖）流出组分为杂糖；柱4（进料口）进抗性糊精制备液，进料量为单柱色谱柱体积的5%～20%；柱5下端（第二出料口）出的组分为部分抗性糊精组分；进洗脱剂量为110.3 mL，进料量为130.6 mL。

第二阶段：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400.0 mL。

第三阶段：只进洗脱剂去离子水，柱1进洗脱剂去离子水，进洗脱剂量为113.5 mL，柱5下端出料口出另一部分组分B（抗性糊精）。

上述第一阶段、第二阶段、第三阶段构成第一个纯化循环，进料口、进洗脱剂口、第一出料口、第二出料口均沿柱1至柱6方向依次移至下一柱，重复第一阶段、第二阶段、第三阶段，完成第二个纯化循环，如此重复进行下一个纯化循环，直到纯化结束。

固定相为树脂CSR-3 K⁺（粒径200 μm），工作温度为60 ℃。

本实施例纯化得到的抗性糊精组分浓度为21.3%、抗性糊精纯度94.5%，收率93.7%。

实施例2：

这种顺序式模拟移动色谱纯化抗性糊精的方法：

以抗性糊精制备液为原料，抗性糊精制备液中抗性糊精质量含量为40%，杂糖质量含量为40%；经脱盐、脱色过滤预处理后抗性糊精制备液质量百分比浓度调配为60%，洗脱剂为去离子水；预处理后的抗性糊精制备液输送到顺序式模拟移动色谱；

顺序式模拟移动色谱纯化预处理后的抗性糊精制备液，所述顺序式模拟移动色谱与实施例1相同，顺序式模拟移动色连续纯化谱抗性糊精的过程：

第一阶段：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（杂糖组分）；柱4进制备液，柱5下端出一部分的组分B（抗性糊精组分）。进洗脱剂量为107.0mL，进料量为130.3 mL；

第二阶段：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450.0 mL；

第三阶段：这阶段为小循环，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（抗性糊精组分），进洗脱剂量为77.7 mL；

1号柱运行结束后，第一个纯化循环完成，进、出料位置由沿柱1至柱6方向移至下一柱，重复以上三个阶段，进行第二个纯化循环，并且依次重复进行第二个纯化循环，进行纯化。

其中，固定相为树脂CSR-3 Na⁺（粒径300 μm），工作温度为65 ℃；

本实施例纯化得到的抗性糊精组分浓度为23.4%、抗性糊精纯度92.2%，收率94.7%。

实施例3：

这种顺序式模拟移动色谱纯化抗性糊精的方法：

以抗性糊精制备液为原料，抗性糊精制备液中抗性糊精质量含量为40%，杂糖质量含量为40%；经脱盐、脱色过滤预处理后抗性糊精制备液质量百分比浓度调配为60%，洗脱剂为去离子水；预处理后的抗性糊精制备液输送到顺序式模拟移动色谱；

顺序式模拟移动色谱纯化预处理后的抗性糊精制备液，所述顺序式模拟移动色谱与实施例1相同，顺序式模拟移动色连续纯化谱抗性糊精的过程：

第一阶段：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（杂糖组分）；柱4进制备液，柱5下端出一部分的组分B（抗性糊精组分）。进洗脱剂量为117.7mL，进料量为129.3 mL；

第二阶段：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450.0 mL；

第三阶段：这阶段为小循环，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（抗性糊精组分），进洗脱剂量为132.3 mL；

1号柱运行结束后，第一个纯化循环完成，进、出料位置由沿柱1至柱6方向移至下一柱，重复以上三个阶段，进行第二个纯化循环，并且依次重复进行第二个纯化循环，进行纯化。

其中固定相为树脂CSR-3 Na⁺（200μm），工作温度为65 ℃；

本实施例纯化得到的抗性糊精组分浓度为16.8%、抗性糊精纯度97.2%，收率89.5%。

实施例4：

这种顺序式模拟移动色谱纯化抗性糊精的方法：

以抗性糊精制备液为原料，抗性糊精制备液中抗性糊精质量含量为40%，杂糖质量含量为40%；经脱盐、脱色过滤预处理后抗性糊精制备液质量百分比浓度调配为60%，洗脱剂为去离子水；预处理后的抗性糊精制备液输送到顺序式模拟移动色谱；

顺序式模拟移动色谱纯化预处理后的抗性糊精制备液，所述顺序式模拟移动色谱与实施例1相同，顺序式模拟移动色连续纯化谱抗性糊精的过程：

第一阶段：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（杂糖组分）；柱4进制备液，柱5下端出一部分的组分B（抗性糊精组分）。进洗脱剂量为94.9mL，进料量为129.7 mL；

第二阶段：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390.0 mL；

第三阶段：这阶段为小循环，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（抗性糊精组分），进洗脱剂量为89.1mL；

1号柱运行结束后，第一个纯化循环完成，进、出料位置由沿柱1至柱6方向移至下一柱，重复以上三个阶段，进行第二个纯化循环，并且依次重复进行第二个纯化循环，进行纯化。

其中固定相为树脂CSR-3 K⁺（粒径300 μm），工作温度为55 ℃；

本实施例纯化得到的抗性糊精组分浓度为20.7%、抗性糊精纯度94.6%，收率92.1%。

本发明的核心技术为顺序式模拟移动色谱纯化抗性糊精的技术，得到纯度和收率均较高的抗性糊精，本工艺不仅保证了抗性糊精高纯度和高收率，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。

Claims (1)

1.一种顺序式模拟移动色谱纯化抗性糊精的方法，其特征在于：这种顺序式模拟移动色谱纯化抗性糊精的方法：

以抗性糊精制备液为原料，抗性糊精制备液中抗性糊精含量为40%，杂糖含量为40%；经脱盐、脱色过滤预处理后抗性糊精制备液浓度调配为60%，洗脱剂为去离子水；预处理后的抗性糊精制备液输送到顺序式模拟移动色谱；

顺序式模拟移动色谱纯化预处理后的抗性糊精制备液，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，第一出料口1个，第二出料口1个，进洗脱剂口在第一出料口对应色谱柱的前端，进料口在第二出料口上一个色谱柱的前端；所述顺序式模拟移动色连续纯化谱抗性糊精的过程：

第一阶段：系统同时进抗性糊精制备液、进洗脱剂、出料，进洗脱剂口进洗脱剂去离子水，所述洗脱剂用量为单柱色谱柱体积的10%～20%；第一出料口流出组分为杂糖；进料口进抗性糊精制备液，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抗性糊精组分；

第二阶段：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35%～50%；

第三阶段：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5%～20%，柱5下端第二出料口出部分抗性糊精组分；

上述第一阶段、第二阶段、第三阶段构成第一个纯化循环，进料口、进洗脱剂口、第一出料口、第二出料口均沿柱1至柱6方向依次移至下一柱，重复第一阶段、第二阶段、第三阶段，完成第二个纯化循环，如此重复进行下一个纯化循环，直到纯化结束；

色谱柱固定相为200-300 μm的钠型或钾型强酸性阳离子凝胶树脂，顺序式模拟移动色谱连续纯化谱抗性糊精的工作温度为45^oC-65^oC；得到的抗性糊精组分浓度为15%～25%、纯度90%～98%，收率85%～95%。