CN110229201A - 一种制备高纯度甜菊糖苷rm的工艺方法 - Google Patents
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Abstract
一种制备高纯度甜菊糖苷RM的工艺方法，包括以下步骤：（1）将甜叶菊原料与水按热搅拌提取；（2）将提取料液过滤后进行柱层析纯化，水洗后用乙醇溶液洗脱，收集洗脱液；（3）将洗脱液脱盐脱色后进行浓缩干燥，得到粗糖；（4）将粗糖与乙醇溶液混合热搅拌回流，过滤，滤液冷却结晶、干燥；（5）将母液进行浓缩、干燥，得到RM粗品；（6）以RM粗品为原料，加入乙醇或甲醇溶液，热搅拌回流后，过滤，冷却结晶，干燥，得到RM精品。本方案利用提取RA后的母液作为原料进一步精制RM，充分利用了原料，减少了资源的浪费；本方案还通过工艺的优化对RM进行提纯精制，且提取工艺与所需设备简单，适用于工业化生产，有很好的应用前景。
Description
技术领域
本发明属于天然提取物精制技术领域，具体涉及一种制备高纯度甜菊糖苷RM的工艺方法。
背景技术
甜叶菊（Stevia rebaudiana Bertoni）又称甜草、甜菊等，原产于巴拉圭、巴西等国家，其叶含有甜菊糖苷，甜菊糖苷是一种高甜度、低热量的新型天然甜味剂，主要是从菊科植物甜叶菊的叶子中提取的几种甜叶菊糖苷的混合物，主要成分是Rebaudioside A（RA）——瑞鲍迪苷A。来自甜叶菊的甜菊糖苷类化合物因其甜度高、热量低、无毒性、耐高温、耐酸碱和水溶性好等优点，受到了科学界、产业界等多个领域的广泛重视，其中含量相对丰富的甜菊糖、瑞鲍迪苷A（RA）等已广泛应用于饮料、食品、调味剂、酒类、乳制品等食品加工领域。虽然RA和甜菊糖具有高甜度，但是口感上与蔗糖相比仍有除了甜味之外的后苦味等非纯粹甜味。而甜菊糖苷化合物组分众多，目前已知四十多种组分均具有四环二萜母核及不同程度的糖基化修饰，具有不同程度甜味口感。在这一点上瑞鲍迪苷M（Rebaudioside M，RM）具有更好的口感特性，是甜菊糖苷类甜味剂开发的升级方向之一。
瑞鲍迪苷M（RM）是甜菊糖苷常规9种组分之外的一种，其含量占甜菊糖苷的0.3%-1.0%，除了具有甜菊糖苷的低热量、高甜度外，还具有口感纯正的优点，是甜菊糖苷中口感最接近蔗糖的组分；RM的甜度高于市场主流RA，且苦味比RA弱，因而甜叶菊中的甜菊糖苷RM成分将具有更广的应用。
授权号为CN103757074B的专利公开了一种酶法制备瑞鲍迪苷M的方法，以瑞鲍迪苷A或瑞鲍迪苷D为底物，使所述底物在蔗糖、UDP的存在下，在UDP-葡萄糖基转移酶和蔗糖合成酶的混合物或含有UDP-葡萄糖基转移酶的重组细胞的催化下反应生成瑞鲍迪苷M，但是该工艺以商业价值较高的瑞鲍迪苷A或瑞鲍迪苷D为底物制备瑞鲍迪苷M，实用性不高，且生产工艺复杂、操作设备要求高，不适于工业化生产。
发明内容
针对上述存在的问题，本发明的目的是提供一种制备高纯度甜菊糖苷RM的工艺方法，以提取RA后的母液为原料，精制RM晶体，产品的纯度可达93%以上，具有较高的工业化生产前景。
为了实现上述目的，本发明的技术方案如下：
一种制备高纯度甜菊糖苷RM的工艺方法，包括以下步骤：
（1）将甜叶菊原料与水按料液比为1:15~1:18的比例热搅拌提取；
（2）将提取料液用絮凝剂处理澄清度；
（3）将絮凝料液过滤后进行柱层析纯化，水洗后用80%乙醇溶液洗脱，收集洗脱液；
（4）将洗脱液脱盐脱色后进行浓缩干燥，得到粗糖；
（5）将粗糖与92~94%乙醇溶液按料液比为1:3.0~4.0的比例混合热搅拌回流，趁热过滤，滤液冷却结晶，干燥；
（6）将提取结晶后的母液进行浓缩、干燥，得到RM粗品；
（7）以RM粗品为原料，加入6~20倍体积的乙醇或甲醇溶液，热搅拌回流后，趁热过滤，冷却结晶，收集结晶，干燥，得到RM精品。
进一步地，所述步骤（6）为重复结晶，具体步骤为：A.以RM粗品为原料，加入6~10倍体积的85%乙醇溶液，热搅拌回流后，趁热过滤，冷却结晶，收集结晶a；B.以所述结晶a为原料，加入6~10倍体积的80%乙醇溶液，热搅拌回流后，趁热过滤，冷却结晶，收集结晶b；C.以所述结晶b为原料，加入15~20倍体积的65%甲醇溶液，热搅拌回流后，趁热过滤，冷却结晶，干燥后得到RM精品。
在本方案设计中，利用RA等其他成分与RM在溶剂中的溶解度不同，以提取RA后的母液浓缩成的RM粗品为原料，因为杂质较少，RM的提取率和提取效果得以大大提高，一次结晶时RM的含量在20%左右；二次结晶时RM的含量在50~60%左右，此时调整乙醇溶剂的浓度，有利于杂质与RM的分离；三次结晶时RM的含量在90%左右，此时使用单一的乙醇溶剂来进一步将RM和杂质分离开来达到提纯已经十分困难，因此采用与乙醇不同的溶剂来进一步提纯，使少量的杂质与RM分离开来，甲醇与乙醇的性质类似，价格较低且易回收，因此甲醇作为三次结晶提纯的最优选；RM粗品为甜叶菊原材料提取RA晶体后的母液得到，传统的RA提取后的母液往往做废液处理，而在本方案中对其进行了利用再提取RM，可以达到提取RA与RM的目的，节约原料与资源，具有很好的经济效益和社会效益。
优选地，所述母液需经过处理：取含有RM的母液进行反渗透处理，循环1~3次，循环结束后，取得反渗透处理后的浓缩液。
在本方案设计中，对基量大的母液先进行反渗透处理，得到的浓缩液为含有母液中全部RM的浓缩液，相比传统的蒸发浓缩工艺，大大减少了能源损耗及产品本身的耗损；反渗透处理后的渗透液为脱除无机盐、胶体物质及大分子溶质后的纯净溶剂，可直接回收再利用，节约了资源。
优选地，所述步骤（2）中过滤时的pH值为10~11。
优选地，所述步骤（2）中的水洗条件为：水洗时间2.5~3.5h。
优选地，所述步骤（5）中母液浓缩时控制浓缩温度＜80℃，浓缩后的液体密度为1.10~1.12。
优选地，所述提取工艺采用环形逆流提取，条件为：温度：20~30℃。
进一步地，所述甜菊叶与水混合后需经过微波、超声波前处理，具体为先用微波处理10~20min，再用超声波进行破壁处理20~60min。
在本方案设计中，先后用微波、超声波处理，微波、超声波的能量可以直达甜叶菊内部，从内部粉碎甜叶菊，使内部成分充分流出，可以提高各种成分的提取率，避免了有效成分残留在滤渣中造成浪费，有利于提升提取物的收率。
本发明具有以下有益效果：
本方案设计利用提取RA后的母液作为原料进一步精制RM，充分利用了原料，大大提高了利用率，减少了资源的浪费；本方案还通过工艺的优化对RM进行提纯精制，提取效果好、纯度高，且提取工艺与所需设备简单，适用于工业化生产，有很好的应用前景。
具体实施方式
实施例1
一种制备高纯度甜菊糖苷RM的工艺方法，包括以下步骤：
步骤一：称取甜叶菊原料6kg置于100L提取罐中，加入60kg水（28±2℃）搅拌提取2h，后放出料液，再加48kg水（28±2℃）搅拌提取2h，两次提取料液合并用絮凝剂（硫酸铝、硫酸铁、氯化铝、氯化铁等）处理澄清度，过滤后清液上层析柱（树脂型号LX-T120，树脂体积10L）纯化，水洗15L后用20L80%乙醇水溶液进行洗脱，收集洗脱液脱盐脱色后进入旋转蒸发仪浓缩干燥得到491g粗糖。
步骤二：取粗糖480g投入圆底烧瓶中，加入3.5倍体积的92-94%乙醇溶解加热搅拌回流保温半小时，然后趁热过滤去除滤渣，滤液冷却析晶，24h后过滤得到晶体湿固体进烘箱干燥，母液浓缩干燥得到115.2gRM粗品。
步骤三：称取RM粗品100g，加入到圆底烧瓶中，加入85%的乙醇溶液1L，80℃，转速20-50rpm/min，热搅拌回流保温半小时，然后趁热过滤去除滤渣，滤液冷却结晶24h，过滤收集晶体；获得200g湿固体，加入80%甲醇2L，调节温度为80°C，转速20-50rpm/min，热搅拌回流保温半小时，然后趁热过滤去除滤渣，滤液冷却结晶24h，过滤收集晶体；获得200g湿固体，加入65%甲醇4L，调节温度为80°C，转速20-50rpm/min，热搅拌回流保温半小时，然后趁热过滤去除滤渣，滤液冷却结晶24h，过滤收集晶体；晶体低温减压干燥后粉碎过滤即得高含量的RM，滤液蒸发冷凝液，含有甲醇，作回收处理。
对本实施例中甜菊糖苷总甙的测定方法为GB8270，结果如下表所示：
由上表可知，本方案提取的RM精制产品纯度高达93.42%、杂质含量少、甜菊糖苷损失率低。
实施例2
一种制备高纯度甜菊糖苷RM的工艺方法，包括以下步骤：
步骤一：称取甜叶菊原料9T连续投入环形逆流提取设备，过滤收集滤液，絮凝后清液上层析柱（树脂型号LX-T120，树脂体积8000L）纯化，水洗12T后用16T的80%乙醇水溶液进行洗脱，收集洗脱液脱盐脱色后进入浓缩器进行浓缩，控制真空-0.08Mp以上、升温加热至温度≤70℃下浓缩，浓缩至料液比重1.10~1.15 时即为浓缩终点，放出料液，将浓缩浸膏交于喷雾岗位喷雾得到728kg粗糖。
步骤二：取粗糖700kg投入结晶罐中，加入3.5倍体积的92-94%乙醇溶解加热搅拌回流保温半小时，然后趁热过滤去除滤渣，滤液冷却析晶，24h后过滤得到晶体湿固体进烘箱干燥；母液浓缩干燥得到153kgRM粗品。
步骤三：称取RM粗品125kg，投入到结晶罐中，加入85%的乙醇溶液1250L，80°C，转速20-50rpm/min，热搅拌回流保温半小时，然后趁热板框过滤去除滤渣，滤液冷却结晶24h，过滤收集晶体；获得250kg湿固体，加入80%甲醇2500L，调节温度为80°C，转速20-50rpm/min，热搅拌回流保温半小时，然后趁热板框过滤去除滤渣，滤液冷却结晶24h，过滤收集晶体；获得250kg湿固体，加入65%甲醇5000L，调节温度为80°C，转速20-50rpm/min，热搅拌回流保温半小时，然后趁热板框过滤去除滤渣，滤液冷却结晶24h，过滤收集晶体；晶体低温减压干燥后粉碎过滤即得高含量的RM，滤液蒸发冷凝液，含有甲醇，作回收处理。
对本实施例中甜菊糖苷总甙进行测定，结果如下表：
由上表可知，本方案提取的RM精制产品纯度高达97.29%、杂质含量少、甜菊糖苷损失率低。
实施例3
一种制备高纯度甜菊糖苷RM的工艺方法，包括以下步骤：
步骤一：称取甜叶菊原料9T连续投入环形逆流提取设备，过滤收集滤液，絮凝后清液上层析柱（树脂型号LX-T120，树脂体积8000L）纯化，水洗12T后用16T的80%乙醇水溶液进行洗脱，收集洗脱液脱盐脱色后进入浓缩器进行浓缩，控制真空-0.08Mp以上、升温加热至温度≤70℃下浓缩，浓缩至料液比重1.10~1.15 时即为浓缩终点，放出料液，将浓缩浸膏交于喷雾岗位喷雾得到728kg粗糖。
步骤二：取粗糖700kg投入结晶罐中，加入3.5倍体积的92-94%乙醇溶解加热搅拌回流保温半小时，然后趁热过滤去除滤渣，滤液冷却析晶，24h后过滤得到晶体湿固体进烘箱干燥。
步骤三：取步骤二中的母液，输入反渗透装置中进行反渗透处理，循环2次后，取处理后的浓缩液。
步骤四：将步骤三中浓缩液进行浓缩干燥得160kgRM粗品。
步骤五：称取RM粗品125kg，投入到结晶罐中，加入85%的乙醇溶液1250L，80°C，转速20-50rpm/min，热搅拌回流保温半小时，然后趁热板框过滤去除滤渣，滤液冷却结晶24h，过滤收集晶体；获得250kg湿固体，加入80%甲醇2500L，调节温度为80°C，转速20-50rpm/min，热搅拌回流保温半小时，然后趁热板框过滤去除滤渣，滤液冷却结晶24h，过滤收集晶体；获得250kg湿固体，加入65%甲醇5000L，调节温度为80°C，转速20-50rpm/min，热搅拌回流保温半小时，然后趁热板框过滤去除滤渣，滤液冷却结晶24h，过滤收集晶体；晶体低温减压干燥后粉碎过滤即得高含量的RM，滤液蒸发冷凝液，含有甲醇，作回收处理。
本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。
Claims (9)
1.一种制备高纯度甜菊糖苷RM的工艺方法，其特征在于，包括以下步骤：
将甜叶菊原料与水按料液比为1:15~1:18的比例热搅拌提取；
将提取料液过滤后进行柱层析纯化，水洗后用80%乙醇溶液洗脱，收集洗脱液；
将洗脱液脱盐脱色后进行浓缩干燥，得到粗糖；
将粗糖与92~94%乙醇溶液按料液比为1:3.0~4.0的比例混合热搅拌回流，趁热过滤，滤液冷却结晶，干燥；
将提取结晶后的母液进行浓缩、干燥，得到RM粗品；
以RM粗品为原料，加入6~20倍体积的乙醇或甲醇溶液，热搅拌回流后，趁热过滤，冷却结晶，收集结晶，干燥，得到RM精品。
2.根据权利要求1所述的一种备高纯度甜菊糖苷RM的工艺方法，其特征在于，所述步骤（6）为重复结晶，具体步骤为：A.以RM粗品为原料，加入6~10倍体积的85%乙醇溶液，热搅拌回流后，趁热过滤，冷却结晶，收集结晶a；B.以所述结晶a为原料，加入6~10倍体积的80%乙醇溶液，热搅拌回流后，趁热过滤，冷却结晶，收集结晶b；C.以所述结晶b为原料，加入15~20倍体积的65%甲醇溶液，热搅拌回流后，趁热过滤，冷却结晶，干燥后得到RM精品。
3.根据权利要求1所述的一种备高纯度甜菊糖苷RM的工艺方法，其特征在于，所述步骤（5）中的母液需经过处理：取母液进行反渗透处理，循环1~3次，循环结束后，取得反渗透处理后的浓缩液。
4.根据权利要求1所述的一种备高纯度甜菊糖苷RM的工艺方法，其特征在于，所述步骤（2）中过滤时的pH值为10~11。
5.根据权利要求1所述的一种备高纯度甜菊糖苷RM的工艺方法，其特征在于，所述步骤（2）中的水洗条件为：水洗时间2.5~3.5h。
6.根据权利要求1所述的一种备高纯度甜菊糖苷RM的工艺方法，其特征在于，所述步骤（5）中母液浓缩时控制浓缩温度＜80℃，浓缩后的液体密度为1.10~1.12。
7.根据权利要求1所述的一种备高纯度甜菊糖苷RM的工艺方法，其特征在于，所述步骤（1）中热搅拌提取工艺为环形逆流提取，条件为：温度：20~30℃。
8.根据权利要求1所述的一种备高纯度甜菊糖苷RM的工艺方法，其特征在于，所述甜菊叶与水混合后需经过微波、超声波前处理。
9.根据权利要求8所述的一种备高纯度甜菊糖苷RM的工艺方法，其特征在于，所述微波、超声波前处理具体为先用微波处理10~20min，再用超声波进行破壁处理20~60min。
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