CN111153474A

CN111153474A - 一种甜菊糖提取絮凝剂及其提取工艺

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Publication number: CN111153474A
Application number: CN201910899044.5A
Authority: CN
Inventors: 赵永强; 贾洪涛; 马亚琼; 张成亮; 高瑞; 张树元
Original assignee: Inner Mongolia Changhui Biotechnology Co ltd
Current assignee: Inner Mongolia Changhui Biotechnology Co ltd
Priority date: 2019-09-23
Filing date: 2019-09-23
Publication date: 2020-05-15

Abstract

本发明涉及一种甜菊糖提取工艺的复合絮凝剂及甜菊糖的提取工艺，絮凝剂包括如下组分：钒改性聚硅酸铝铁与聚丙烯酰胺接枝的羧甲基淀粉；提取工艺为粉碎、石油醚洗涤、酶解水提、絮凝、过滤、脱色、浓缩结晶。

Description

一种甜菊糖提取絮凝剂及其提取工艺

技术领域

本发明涉及一种食品添加剂的提取，特别是一种甜菊叶中高效连续提取甜菊糖苷的方法。

背景技术

甜菊糖苷是继甘蔗糖、甜菜糖的第三大类天然糖源，亦是第一大类低热量的天然糖源，其甜度是蔗糖的150-300倍，热量仅及蔗糖热量的1/300，是理想的低热量天然糖源。甜菊糖苷是来自含有甜菊糖苷成份的甜菊叶子提取(萃取)加工而成。甜菊叶种植容易，适应能力强，来源丰富，是一种颇有前途经济作物。甜菊叶种植起源于南美巴拉圭，由日本引种成功而传至中国。中国现在已经是全世界甜菊叶最大种植国，也是甜菊糖苷的最大生产国和出口国。

从上世纪七八十年代到现在，对甜菊糖苷成份的提取都是采取水浸提取过滤、除杂、吸附洗脱、交换离子脱盐脱色及活性炭脱色、多道蒸发、浓缩，最后喷雾干燥制粒的生产工艺，由于甜菊糖苷成份在提取过程中系热敏性物质，因而其水浸提取不能高温高压，除含糖苷外，还含有多种悬浮物、胶体、微粒杂质，而提取生产工艺冗长复杂，至上世纪以来一直处于阶段机械化或阶段半机械化生产状态，离现代化生产要求尚有相当大的距离。

由于甜菊叶中所含的甜菊糖苷成份属热敏性物质，在甜菊叶的提取过程中，遇酶和高温容易引起氧苷键断裂，降解，降低甜味，改变性能，正是这个特点造成了提取工艺技术的难度和复杂性，亦影响了提取的生产率和制成率的提高。甜味成份的热敏性特点，影响采用高温、高压的高效提取方法，同时，在现在喷雾干燥制粒工序中，由于高温喷雾干燥的影响，一定程度上降解了甜味成份。这个特点相当大的程度上给甜菊叶提取生产流程实现自动化、连续化、高效提取技术化带来了困难。甜菊叶中所含甜味成份较高含量在10-15％，但工序冗长，重复和损耗，无疑对甜菊糖苷提取率提高有很大影响，还有活性炭脱色，吸附树脂的选择不当，都影响了制成率的提高。

现有技术基本上采用的工艺是：(1)甜菊叶—(2)多道温水浸提取(包括敞锅式及罐溶方式)—(3)絮凝沉淀—(4)板框过滤—(5)大孔吸附树脂吸附—(6)阳、阴离子交换吸附—(7)活性炭脱色—(8)板框过滤—(9)蒸发浓缩—(10)喷雾干燥制粒—(11)振动筛分成品。

现有上述常规提取甜菊糖苷生产工艺，在生产过程中间还有若干辅助工艺设施，例如醇回收，微孔过滤等。

絮凝工艺是甜菊糖工艺中较为重要的一环，中国发明专利申请CN101475286A公开了甜菊糖生产线污水处理方法，其中采用的是新一代的微生物絮凝剂，但是其主要是针对甜菊糖污水的，中国发明专利CN101671378B则公开了一种利用真空低温提取分离甜菊糖苷的方法，具体的絮凝工艺使用的是传统的铁盐，如FeSO₄和CaO，FeSO₄和CaO，且其重量份比为3∶5-7，该絮凝工艺效果一般，仍然不能避免总苷的大量损失。中国发明专利申请CN102127129A公开了一种用新鲜甜叶菊叶提取甜菊糖甙的方法，具体公开了絮凝剂选用FeSO₄·7H₂O，其更是单一的铁盐絮凝剂，絮凝效果非常单一。

作为絮凝剂的特别改进，中国发明专利CN105036277A公开了一种提高甜菊糖苷收率的高效絮凝剂其原料按重量份包括：改性木质素30-40份，改性聚合硫酸铁25-35份，聚合氯化铝铁3-6份，聚合硫酸铝12-15份，柠檬酸镁4-8份，黄原胶12-20份，活性炭2-3份，硅藻土1-2份，沸石粉2-4份。但是该絮凝剂组分太复杂，配伍繁琐，不利于工业化生产和控制。且其效果一般。进一步的该公司的CN105037459A也涉及了一种能提高甜菊糖苷精制效率的絮凝剂，改性壳聚糖12-18份，改性聚合氯化铝20-30份，聚合硫酸铁20-25份，柠檬酸铁12-20份，硫酸镁8-12份，聚硅酸铁15-25份，活性炭5-7份，膨润土1-2份。仍然存在上述问题。同样，该公司的第三件申请CN105037460A公开了一种用于甜菊糖苷除杂工艺的絮凝剂，其原料按重量份包括：改性壳聚糖10-20份，改性木质素15-25份，聚合硫酸铁30-40份，柠檬酸铝25-35份，硫酸镁10-15份，聚硅酸铁20-30份，多孔珍珠岩粉3-5份，沸石粉4-6份；其中改性壳聚糖的制备方法为：将羧甲基壳聚糖加入氢氧化钠水溶液中，升温，保温后，滴加3-氯-2-羟丙基三甲基氯化铵水溶液，然后继续保温，接着调节至中性得到第一物料；将第一物料加入乙醇中，过滤，干燥得到第二物料；将第二物料加入蒸馏水中搅拌均匀后，进行水浴加热，再依次滴加丙烯酰胺和引发剂，保温得到第三物料；将第三物料加入丙酮中，过滤，干燥得到改性壳聚糖。主要在于壳聚糖的改性制备，其工艺繁琐，同时配伍组分太多，不利于工艺生产简单化，成本较高。实际回收率也有待提升。

Silvia研究了壳聚糖在甜菊叶提取过程中的絮凝作用，其仅为实验室研究阶段，但是在实际的工业化生产中效果并不明显。

现有上述常规提取甜菊糖苷生产工艺的缺点是：在絮凝工艺中会损失总苷的5-15%，主要在于絮凝工序中絮凝剂不能够完全产生作用，因此急需开发新型絮凝剂。

发明内容

针对现有技术所存在的上述技术问题，本发明所要解决的技术问题是：提供一种新型的絮凝剂，以应用于甜菊糖的的提取工艺中，减少总苷损失。

为了解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

1、一种甜菊糖提取工艺的复合絮凝剂，其特征在于包括如下组分：钒改性聚硅酸铝铁与聚丙烯酰胺接枝的羧甲基淀粉。

其中二者比例为5-1:1-5。

其中钒改性据硅酸铝铁的制备方法如下：

1）将硅酸钠加入到蒸馏水中，浓度为15-20%，然后用稀硫酸调节pH值为3-4，反应陈化4-6h；

2）将硫酸氧钒、硫酸铵加入到稀硫酸溶液中，反应1-2h；然后加入到步骤1）的溶液中，超声15-45min；

3）然后将硫酸铁和硫酸镁加入到上述步骤2）中，超声20-30min，即得钒改性的聚硅酸铝铁絮凝剂。

其中聚硅酸铝铁钒中钒的原子比为3-12%。

其中硫酸氧钒与硫酸铵的摩尔比为5-2:2-4。

一种使用上述絮凝剂的甜菊糖的提取工艺，其特征在于包括以下步骤：

1）将甜菊叶干燥粉碎过100-200目筛；

2）然后在石油醚中50-70℃搅拌条件下浸泡30-45min；

3）过滤后将滤出物在含有复合酶的pH=4-5的柠檬酸钠溶液中进行浸出处理，其中复合酶为纤维素酶/半纤维素酶/果胶酶，其中滤出物（以干重计）与溶剂水的比为1:8-10；浸提液中复合酶的含量为0.5%-0.8%，浸提温度为20-55℃，浸提时浸提设备在高压、超声下进行；

4）加入絮凝剂进行絮凝反应，然后过滤、脱色、浓缩结晶。

其中浸提温度为25-50℃，优选30-50℃，更优选为35-48℃，更优选40-45℃，最优选为44.5℃。

浸提液中复合酶的含量优选为0.6%-0.8%，更优选为0.6-0.7%，最优选为0.65%。

本发明与现有技术相比具有如下显著优点：

1、现有技术甜菊糖的絮凝剂的选择使用，多以传统的铁盐和铝盐或者是聚合盐，如聚三氯化铁/硫酸亚铁，以及铝的部分聚合盐，有机盐也较为单一，经常为本领域采用的聚丙烯酰胺，或者是采用复杂的方法制备的高分子絮凝剂，上述絮凝剂虽在一定程度上提高了回收率，但是相比其加入的用量，工艺的复杂性增大，就其成本而言仍然上升，关键还是回收率提高有限；本发明人经过调研已经存在的絮凝剂使用，通过不断探索摸索，发现改性的聚硅铝铁能够显著提高回收率，而且制备方法简单可行，易于将其工业化生产絮凝剂，并能够应用于不同条件的甜菊糖提取公司厂家，尤其是钒改性的聚硅铝铁最为效果显著，因此特申请专利保护。

具体实施方式

实施例1

一种高效快速提取甜菊糖苷的新方法，1）将甜菊叶干燥粉碎过200目筛；2）然后在石油醚中50℃搅拌条件下浸泡30min；3）过滤后将滤出物在含有复合酶的pH=4的柠檬酸钠溶液中进行浸出处理，其中复合酶为纤维素酶/半纤维素酶/果胶酶，上述三种复合酶的比例为5:3.5:1，其中滤出物（以干重计）与溶剂水的比为1：8；浸提液中复合酶的含量为0.5%，浸提温度为40℃，浸提时浸提设备在高压下进行，压强设置为200Mpa，浸提同时采用超声强化，超声功率为500W，频率为2000Hz；4）加入絮凝剂进行絮凝反应，然后过滤、脱色、浓缩结晶。

絮凝剂为复合絮凝剂，钒改性聚硅酸铝铁与聚丙烯酰胺接枝的羧甲基淀粉的比为1:1。其中钒改性的絮凝工艺使用的絮凝剂由如下方法制备：

1）将硅酸钠加入到蒸馏水中，浓度为15%，然后用稀硫酸调节pH值为3，反应陈化6h；

2）将硫酸氧钒、硫酸铵加入到稀硫酸溶液中，反应2h；然后加入到步骤1）的溶液中，超声15min；

3）然后将硫酸铁和硫酸镁加入到上述步骤2）中，超声30min，即得钒改性的聚硅酸铝铁絮凝剂，其中聚硅酸铝铁钒中钒的原子比为3%。其中硫酸氧钒与硫酸铵的摩尔比为5:3。

实施例Ex2-6、比较例C1-C3与实施例1步骤相同，参数见附表（实施例2-3采用实施例1、实施例4采用实施例7、实施例5-6采用实施例8的钒改性聚硅酸铝铁）。

实施例7钒改性聚硅酸铝铁的制备方法如下：

1）将硅酸钠加入到蒸馏水中，浓度为20%，然后用稀硫酸调节pH值为4，反应陈化4h；

2）将硫酸氧钒、硫酸铵加入到稀硫酸溶液中，反应2h；然后加入到步骤1）的溶液中，超声45min；

3）然后将硫酸铁和硫酸镁加入到上述步骤2）中，超声20min，即得钒改性的聚硅酸铝铁絮凝剂。

其中聚硅酸铝铁钒中钒的原子比为12%。其中硫酸氧钒与硫酸铵的摩尔比为4:3。

实施例8：

1）将硅酸钠加入到蒸馏水中，浓度为17%，然后用稀硫酸调节pH值为3.4，反应陈化4.5h；

2）将硫酸氧钒、硫酸铵加入到稀硫酸溶液中，反应1.5h；然后加入到步骤1）的溶液中，超声38min；

3）然后将硫酸铁和硫酸镁加入到上述步骤2）中，超声22min，即得钒改性的聚硅酸铝铁絮凝剂。

其中聚硅酸铝铁钒中钒的原子比为4.6%，其中硫酸氧钒与硫酸铵的摩尔比为1:1。

最后应说明的是：以上所述实施例，仅为本申请的具体实施方式，用以说明本申请的技术方案，而非对其限制，本申请的保护范围并不局限于此，尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改或可轻易想到变化，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改、变化或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请实施例技术方案的精神和范围。都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

附表如下。

Claims

1.一种甜菊糖提取工艺的复合絮凝剂，其特征在于包括如下组分：钒改性聚硅酸铝铁与聚丙烯酰胺接枝的羧甲基淀粉。

2.根据权利要求1所述的絮凝剂，其中二者比例为5-1:1-5。

3.根据权利要求1-2所述的絮凝剂，其中钒改性据硅酸铝铁的制备方法如下：

4.根据权利要求1-3所述的絮凝剂，其中聚硅酸铝铁钒中钒的原子比为3-12%。

5.根据权利要求1-4所述的絮凝剂，其中硫酸氧钒与硫酸铵的摩尔比为5-2:2-4。

6.一种使用权利要求1-5絮凝剂的甜菊糖的提取工艺，其特征在于包括以下步骤：

1）将甜菊叶干燥粉碎过100-200目筛；

2）然后在石油醚中50-70℃搅拌条件下浸泡30-45min；

4）加入絮凝剂进行絮凝反应，然后过滤、脱色、浓缩结晶。

7.根据权利要求6所述的方法，其中浸提温度为25-50℃，优选30-50℃，更优选为35-48℃，更优选40-45℃，最优选为44.5℃。

8.根据权利要求6或7所述的方法，浸提液中复合酶的含量优选为0.6%-0.8%，更优选为0.6-0.7%，最优选为0.65%。