CN111116682A - 一种过饱和深度诱导结晶纯化乳果糖的方法 - Google Patents

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卫耿虎
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Abstract

本发明公开了一种过饱和深度诱导结晶纯化乳果糖的方法,先将乳果糖溶液中的乳糖转化为过饱和状态,然后加入乳糖晶体进行诱导结晶,最后通过沉降离心机沉降,使全部的乳糖结晶被过滤去除,得到纯化后的所述乳果糖溶液。本发明一种过饱和深度诱导结晶纯化乳果糖的方法,设计科学合理,其通过先将乳果糖溶液中的乳糖处于过饱和状态,再利用乳糖作为晶核对其诱导结晶,从而实现了乳糖的高效结晶分离,实现了从乳果糖中有效分离乳糖,从而实现了乳果糖的有效纯化。

Description

一种过饱和深度诱导结晶纯化乳果糖的方法
技术领域
本发明涉及乳果糖纯化技术领域,特别是涉及一种过饱和深度诱导结晶纯化乳果糖的方法。
背景技术
乳果糖化学名为4-O-β-D-吡喃半乳糖基-D-果糖,为一种在自然界不存在的由半乳糖与果糖组成的二糖,其是由人工以化学或生物法将乳糖经过异构化转化形成的一种乳酮糖。
由于乳糖在异构化的过程,副反应较多,转化反应选择性不强,且整个转化过程中形成了五种可能的同分异构体二糖和两种以上的单糖。为了更好的控制各种杂糖的形成比例,更好的得到乳果糖,就必然要控制相应的转化条件和时间等因素。另外,由于转化反应的不彻底性,也导致了相当数量的乳糖无法转化,而乳果糖与乳糖和其它杂糖都难于有效分离,从而直接影响了乳果糖的含量和纯度。
乳果糖在临床上具有重要的生理及药理功能,广泛用于临床医药,保健品和食品添加剂等多个领域。尤其是作为药品使用,对其质量有着严格的标准。药品质量标准要求乳糖在乳果糖溶液中的含量应小于10%。
现有乳果糖转化的方法主要有常规转化法、化学法和生物法等。其中,常规转化后的乳果糖混合液无法达到药品的标准;化学法虽然转化较高,但柱层析除硼等复杂工艺导致环保压力大增,且成本很高,大规模生产压力很大;生物法转化较温和,环保压力和后处理较为简单,是未来最有前景的方案。但由于其转化率目前仍相对较低,多数转化反应其转化率在60~80%,乳糖含量在20%左右,不能满足药品质量标准的要求。
乳糖是转化中最难处理的杂糖,乳糖的转化率一旦提高,就必会造成乳糖和已经形成的乳果糖的断链水解,从而形成小分子的半乳糖和果糖,导致单糖超标,而这些小分子的单糖更加难于除杂。由于以上原因导致最有前景的生物酶转化法不能有效大规模应用于乳果糖药品的生产。
目前文献报道的降低乳果糖中乳糖的方法非常少,一般通过柱分离,其效率低下,成本较高,无法进行工业化应用。因此寻找一条简便易行,成本低的方法是推进乳果糖大规模产业化的迫切需求。
发明内容
本发明主要解决的技术问题是提供一种过饱和深度诱导结晶纯化乳果糖的方法,能够解决现有乳果糖纯化存在的上述问题。
为解决上述技术问题,本发明采用的一个技术方案是:提供一种过饱和深度诱导结晶纯化乳果糖的方法,先将乳果糖溶液中的乳糖转化为过饱和状态,然后加入乳糖晶体进行诱导结晶,最后通过沉降离心机沉降,使全部的乳糖结晶被过滤去除,得到纯化后的所述乳果糖溶液。
在本发明一个较佳实施例中,所述乳糖转化为过饱和状态的方法为:在搅拌状态下向乳果糖溶液中加入乙醇,搅拌使之形成乙醇/水的均相溶液体系。
在本发明一个较佳实施例中,所述乙醇的加入量为所述乳果糖溶液中水分质量的1~6倍。
在本发明一个较佳实施例中,所述乳糖转化为过饱和状态的方法为:减压蒸馏,蒸除乳果糖溶液中的部分水分,再降温至室温。
在本发明一个较佳实施例中,所述减压蒸馏的条件为:温度45~60℃,压力3~8Pa。
在本发明一个较佳实施例中,所述乳糖转化为过饱和状态的方法为:在搅拌状态下,直接向乳果糖溶液中加入乳糖晶体。
在本发明一个较佳实施例中,所述搅拌的速率为15~30r/min。
在本发明一个较佳实施例中,所述乳糖晶体的加入量占所述乳果糖溶液中乳糖质量的0.5~4倍。
在本发明一个较佳实施例中,所述诱导结晶的工艺条件为:在20~30℃下,以5~10r/min的速率持续搅拌48~72h。
本发明的有益效果是:本发明一种过饱和深度诱导结晶纯化乳果糖的方法,设计科学合理,其通过先将乳果糖溶液中的乳糖处于过饱和状态,再利用乳糖作为晶核对其诱导结晶,从而实现了乳糖的高效结晶分离,实现了从乳果糖中有效分离乳糖,从而实现了乳果糖的有效纯化。
具体实施方式
下面对本发明的较佳实施例进行详细阐述,以使本发明的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解,从而对本发明的保护范围做出更为清楚明确的界定。
本发明实施例包括:
本发明揭示了一种过饱和深度诱导结晶纯化乳果糖的方法,具体步骤为:
(1)先将乳果糖溶液中的乳糖转化为过饱和状态,具体地,所述乳糖转化为过饱和状态的方法为有三种:
第一种转化方法:20~30℃下,在15~30r/min的搅拌状态下向乳果糖溶液中加入占所述乳果糖溶液中水分质量的1~6倍的乙醇,搅拌使之形成乙醇/水的均相溶液体系。
第一种转化方法:在温度为45~60℃,压力为3~8Pa的条件下减压蒸馏,蒸除占乳果糖溶液中水分质量百分含量的40~60%的水分,再降温至室温,为20~30℃。
第一种转化方法,在15~30r/min的搅拌状态下,直接向乳果糖溶液中加入乳糖晶体,使果糖达到过饱和状态。
(2)然后加入占所述乳果糖溶液中乳糖质量的0.5~4倍乳糖晶体,在20~30℃下,以5~10r/min的速率持续搅拌48~72h进行诱导结晶。具体地,通过使用超大量的乳糖晶体作为优势诱导晶体,从而制造一个有利于乳糖能够快速和高纯度析晶的环境;通过控制适当的搅拌速度5~10r/min,使晶核与乳果糖溶液始终保持混悬状态,促进晶体的均匀快速生长;
(3)最后通过使用离心分离因数不低于4000g的沉降离心机沉降,使全部的乳糖结晶被过滤去除,得到纯化后的所述乳果糖溶液。
实施例1
将一份乳糖质量百分含量为20%,水分质量百分含量为23%,溶液密度为1.30g/ml的待分离乳果糖溶液200g,在20~30℃以下,以15~30r/min的速度搅拌,加入体积浓度为95%的乙醇138g,搅拌5分钟至均匀后,加入乳糖20g作为诱导晶核,搅拌15分钟后将搅拌速度放慢至5~10r/min,继续搅拌析晶72小时,然后冷却至20℃以下,通过沉降离心机进行沉降,过滤除去析出的乳糖,滤液减压蒸除乙醇,得到浓缩蒸馏后的乳果糖浓溶液,经HPLC示差检测分析,乳果糖浓溶液中乳糖的质量百分含量为8.5%,乳果糖的质量百分含量≥75%。成品收率为85%,满足药品质量标准的要求。
实施例2
将一份乳糖质量百分含量20%,水分质量百分含量为23%,溶液密度为1.30g/ml的待分离乳果糖溶液200g,在温度为45~60℃,压力为3~8MPa的条件下减压浓缩蒸除20~25g水分,将浓缩液降温至20~30℃,以5~10r/min的速率持续搅拌下,加入乳糖晶体30g,保持在30℃以下搅拌析晶48小时,然后通过沉降离心机进行沉降,过滤除去析出的乳糖,滤液为乳果糖浓溶液,经HPLC示差检测分析,乳果糖浓溶液中乳糖的质量百分含量为6.5~8.0%,乳果糖的质量百分含量≥75%。乳果糖成品收率为80%,满足药品质量标准的要求。
实施例3
将一份乳糖质量百分含量20%,水分质量百分含量为23%,溶液密度为1.30g/ml的待分离乳果糖溶液272g,在20~30℃,15~25r/min的搅拌速度下搅拌,加入乳糖晶体54.5g,保持在30℃以下搅拌析晶48小时,然后通过沉降离心机进行沉降,过滤除去析出的乳糖晶体,所得滤液为乳果糖浓溶液,经HPLC示差检测分析,乳果糖浓溶液中乳糖质量百分含量为8.5~10.0%,乳果糖成品收率为83~85%,满足药品质量标准的要求。
本发明一种过饱和深度诱导结晶纯化乳果糖的方法的原理是:利用乳果糖与乳糖在同一溶剂体系中的溶解度差异,人为制造一个过饱和溶液体系,并制造一个过度优势的晶体环境,通过控制搅拌、温度、结晶浓度和结晶时间等相关影响因素,从而达到乳糖晶体的优势生长聚积,最后通过分离除去结晶固体乳糖,从而达到对乳果糖混合溶液中的乳糖的有效去除分离,使所得的乳果糖中的乳糖的质量百分含量低于10%,从而符合药典要求的标准。
本发明一种过饱和深度诱导结晶纯化乳果糖的方法,设计科学合理,其通过先将乳果糖溶液中的乳糖处于过饱和状态,再利用乳糖作为晶核对其诱导结晶,从而实现了乳糖的高效结晶分离,实现了从乳果糖中有效分离乳糖,从而实现了乳果糖的有效纯化;本发明的乳果糖纯化方法,工艺简单,安全环保。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已,并不用于限制本发明,对于本领域的技术人员来说,本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种过饱和深度诱导结晶纯化乳果糖的方法,其特征在于,先将乳果糖溶液中的乳糖转化为过饱和状态,然后加入乳糖晶体进行诱导结晶,最后通过沉降离心机沉降,使全部的乳糖结晶被过滤去除,得到纯化后的所述乳果糖溶液。
2.根据权利要求1所述的一种过饱和深度诱导结晶纯化乳果糖的方法,其特征在于,所述乳糖转化为过饱和状态的方法为:在搅拌状态下向乳果糖溶液中加入乙醇,搅拌使之形成乙醇/水的均相溶液体系。
3.根据权利要求2所述的一种过饱和深度诱导结晶纯化乳果糖的方法,其特征在于,所述乙醇的加入量为所述乳果糖溶液中水分质量的1~6倍。
4.根据权利要求1所述的一种过饱和深度诱导结晶纯化乳果糖的方法,其特征在于,所述乳糖转化为过饱和状态的方法为:减压蒸馏,蒸除乳果糖溶液中的部分水分,再降温至室温。
5.根据权利要求4所述的一种过饱和深度诱导结晶纯化乳果糖的方法,其特征在于,所述减压蒸馏的条件为:温度45~60℃,压力3~8Pa。
6.根据权利要求1所述的一种过饱和深度诱导结晶纯化乳果糖的方法,其特征在于,所述乳糖转化为过饱和状态的方法为:在搅拌状态下,直接向乳果糖溶液中加入乳糖晶体。
7.根据权利要求3或6所述的一种过饱和深度诱导结晶纯化乳果糖的方法,其特征在于,所述搅拌的速率为15~30r/min。
8.根据权利要求1、2、4或7所述的一种过饱和深度诱导结晶纯化乳果糖的方法,其特征在于,所述乳糖晶体的加入量占所述乳果糖溶液中乳糖质量的0.5~4倍。
9.根据权利要求1所述的一种过饱和深度诱导结晶纯化乳果糖的方法,其特征在于,所述诱导结晶的工艺条件为:在20~30℃下,以5~10r/min的速率持续搅拌48~72h。
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于文国,等: "《生化分离技术》", 31 March 2006 *

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