CN111662344B - 一种从甜菊糖的一次结晶母液中回收莱鲍迪苷a的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及天然甜味剂的分离领域，通过添加无机盐的方法改变各物质的溶解度以选择性回收一次结晶母液中的莱鲍迪苷A(RA)。从植物中提取的甜菊糖是一种混合物，主要含有莱鲍迪苷A(RA)，甜菊苷(ST)，莱鲍迪苷C(RC)等，其中RA甜度最高，是一次结晶的产品。一次结晶母液中主要含有RA、ST、RC以及一些黄酮、多酚类的杂质。该方法利用无机盐改变甜菊糖结晶母液中不同成分的结晶特性以及溶解度。在一次结晶母液中直接加入无机盐水溶液并进行搅拌，析出固体后过滤、洗涤干燥即可回收母液中的RA，并且因除去部分杂质使口感较好。该技术方法设不需增加设备、操作步骤简短单，耗能低。回收大部分RA的同时也富集了RA、ST、RC于液相中，有利进一步分离、纯化这些物质。

Description

一种从甜菊糖的一次结晶母液中回收莱鲍迪苷A的方法

技术领域

本发明涉及天然高倍甜味剂的分离领域，具体而言，涉及从甜菊糖一次结晶母液中回收莱鲍迪苷A的方法。

背景技术

甜菊糖(Steviol glycosides,SGs)是从天然植物甜叶菊中提取得到的天然高倍甜味剂，很多国家已经批准甜菊糖作为食品添加剂，其甜度为蔗糖的200～300倍，而热量仅为蔗糖的1/300。天然的甜菊糖是一种混合物，由几种糖苷化合物组成，甜菊糖苷都含有相同的疏水性甜菊糖苷单元，不同之处在于C13位和C18位上的糖基取代基不同，主要成分为莱鲍迪苷A(Rebaudioside A,RA)、甜菊苷(Stevioside,St)、莱鲍迪苷C(RebaudiosideC,RC)。天然甜叶菊中三者共占90％以上。其中RA甜度最高，甜味也与蔗糖相近，是一种高甜度、低热量、易溶解、耐热、稳定的新型天然甜味剂。长期食用对肥胖、高血压、高血糖等疾病具有保健治疗作用。

工业提取甜菊糖一般需要经过水提、絮凝、沉淀、过滤、结晶等工序，产品以高纯度RA(>95％)和St、RA混合糖苷(总糖苷>90％)为主。结晶剩余的废母液中一般含有RA、St、RC、RF、杜克苷A(DA)、甜茶苷以及RB等多种糖苷，也包含前处理未完全除去的少量可溶性杂质(主要是多酚、黄酮类物质)。如果能除去较多的杂质，则能显著降低母液糖的苦味，从而提高母液糖的品质和经济价值。

由于RA味感最好，具有类似于蔗糖的口感，而St具有后苦味，因此分离St并对其进行分子改造的公开技术方法较多。相对的，对甜菊糖母液中RA的回收以及除杂纯化报道较少。

甜菊糖的纯化方法主要可分为两种：结晶法和色谱法。结晶法成本较低，适合大批量规模化生产，一般为间歇操作。色谱法成本一般比结晶法高，但产品纯度要高于结晶法，使用模拟移动床可实现自动化、连续化生产。

关于莱鲍迪苷A的纯化，已有较多取得较好实验结果的报道：例如张来旺等人(张来旺，孔祥生，来雨强.一种95％含量莱鲍迪苷A的提取方法[P].2011-08-10.)以甲醇、乙醇为溶剂，利用结晶法纯化莱鲍迪苷A。结晶后的产品中，莱鲍迪苷A的纯度可以达到95％～99％，RA收率在80％以上。汪振洋等人(汪振洋，王洪庆，来庆英，等.一种从甜叶菊中提取纯化甜菊糖甙的工艺方法[P].2019-03-29.)从甜菊糖叶开始探索提取和纯化莱鲍迪苷A的方法，提取后的母液经色谱处理后再进行结晶纯化，结晶使用的溶剂为氯仿、甲醇、乙醇、乙酸乙酯、水中的两种或两种以上的组合。袁阳平等人(袁阳平，姚传义，卢英华.一种分离纯化甜菊糖单体的方法[P].2018-06-08.)将甜菊糖样品经过三区带模拟移动床色谱分离体系分离甜菊苷和莱胞迪苷A，实现连续和自动化制备。

甜菊糖结晶母液的回收方法报道则较少，主要还是溶剂结晶法和色谱法。例如乔长晟等人(乔长晟，王彦飞，李利宁.一种回收甜菊糖母液糖的新方法[P].2012-10-10.)利用异丙醇、甲醇和乙醇三者的混合溶剂，进行结晶操作，所获得的结晶中总糖苷含量最高可达90％以上，回收率在45％～75％之间，主要作用在于提高母液中总糖苷的含量，几乎没有改变原来母液中RA与St的比例，口感不够好。周爱兵等人(周爱兵，周爱琴，周香云.一种从工业甜菊糖结晶废母液中回收糖苷的方法[P].2019-01-11.)将结晶法与色谱法结合，回收母液中的糖苷。总糖苷回收率为20％～60％，回收糖苷中的杂质含量<5％，回收所得糖苷中St的含量为40％～55％，RA含量为20％～35％，RC含量为5％～10％，由于非CA类的其他糖苷较多，不宜作为蔗糖的替代品。Liu Yaxian等人(Liu Y,Hua X,Wang M,etal.Purification of the mother liquor sugar from industrial stevia productionthrough one-step adsorption by non-polar macroporous resin[J].Food Chemistry,2019,274:337～344.)利用大孔树脂材料去除甜菊糖母液中黄酮、多酚类苦味杂质，但基本不影响母液中其余各物质的相对比例，有利于将母液作为低甜度添加剂来利用。

综上所述，由于甜菊糖一次结晶母液中RA含量明显低于St的含量(RA含量约为St的含量1/2～2/3)，从该母液中回收莱鲍迪苷A难度较大。所以，现有研究主要侧重于去除母液中黄酮多酚类苦味杂质，以及回收其中的总糖苷。

本发明的原理是根据甜菊糖苷以及杂质在不同溶剂中的结晶特性以及溶解度差异进行纯化。甜菊糖苷St在结构上相比RA和RC缺少一个葡萄糖基单元，因此极性不同于RA和RC，加入无机盐(本技术可使用的无机盐种类为醋酸钠、醋酸钾、碳酸钾、碳酸钠、碳酸氢钠、碳酸氢钾、磷酸钠及其酸式盐、磷酸钾及其酸式盐、硫酸钠及其酸式盐、硫酸钾及其酸式盐)后，有利于打破一次结晶时各物质的溶解度平衡，导致RA和St的溶解度发生变化，但变化程度不一样。通过控制无机盐的添加量及种类，使RA的析出量明显多于St，从而实现选择性地回收一次结晶母液中的RA。

无机盐的加入对杂质的溶解度影响较小，影响口感的较大比例杂质依然留存在相液中。析出的固体中主要成分是RA，尽管也有其他例如St、RC、多酚、黄酮类杂质，但其含量远小于原来原料母液中的(例如RA/St的比值越小，表面RA的品质或纯度越高)，所以回收CA的同时也明显改善了该回收CA的口感，能够提高其使用价值。

此外，非CA类成分例如St、RC更进一步地富集于液相中。例如St从原料母液中的约40％提高到约50％，RC从原料母液中的约15％提高到18％以上，这些效果很有利于进一步有效回收、利用这些成分。

发明内容

本发明的目的就在于充分利用甜菊糖一次结晶后的母液而提供一种从甜菊糖母液中回收RA的办法。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种从甜菊糖一次结晶母液中回收RA的方法：

在甜菊糖所用的溶剂为甲醇、乙醇、异丙醇、丙醇、水、氯仿、乙酸乙酯一种或两种以上混合使用的溶剂一次结晶后得到的母液中添加一定量常见的无机盐种类为醋酸钠、醋酸钾、碳酸钾、碳酸钠、碳酸氢钠、碳酸氢钾、磷酸钠及其酸式盐、磷酸钾及其酸式盐、硫酸钠及其酸式盐、硫酸钾及其酸式盐，这些盐在母液中的浓度为5mg/ml～24％mg/ml，搅拌时间为30min～120min，搅拌时溶液温度为5℃～50℃，析晶后，过滤得到莱鲍迪苷A白色固体。

本发明与现有技术相比，至少具有以下优势

(1)利用一次结晶(结晶溶剂为甲醇、乙醇、异丙醇、丙醇、水、氯仿、乙酸乙酯一种或两种以上混合使用的溶剂)母液为原料进一步有效回收莱鲍迪苷A(RA)，含量从原料母液中的约19％提高到62％以上，回收率可达70％以上。

(2)回收过程简单高效，方便快捷，耗能低。

(3)在回收母液中RA的同时去除大部分黄酮、多酚类苦味杂质，使回收获得的RA具有更好的口感。

(4)加盐结晶回收RA的同时，液相中的St、RC等成分获得富集，为下一步分离、纯化这些成分提供了较有利的条件。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施方式的技术方案，下面将对实施方式中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定。

高效液相色谱分析条件：检测波长210nm，流动相是68％乙腈/32％水(磷酸缓冲液pH＝2.60)，流速1mL·min^-1，进样体积20μL；柱温40℃。HPLC分析使用的是C18柱(Waters,Massachusetts,USA)，检测器为SPD-M20A PDAdetector(Shimadzu,Kyoto,Japan)，柱温箱HCT-360LC(Hengao Tech&Dev,Tianjin,China)，工作站为Class-VP(Shimadzu,Kyoto,Japan)。

附图1为本发明实施例提供的操作流程图

附图2为本发明实施例提供的一次结晶母液的HPLC图

附图3为本发明实施例提供的添加无机盐后析出固体的HPLC图

附图4为为本发明实施例提供的一次结晶母液添加无机盐溶液后析出剩余液体的HPLC图

附图5为本发明实施例子提供的搅拌时间20min条件下的部分无机盐实施例结果，图中纵坐标是加盐析回收莱鲍迪苷A后液相中甜菊糖主要成分的浓度。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。下面对本发明实施例提供的结晶母液回收莱鲍迪苷A的方法进行举例说明。

鉴于本技术与一次结晶使用的溶剂类型无关(例如可以是甲醇、乙醇、异丙醇、丙醇、水、氯仿、乙酸乙酯一种或两种以上混合使用的溶剂)，所以实施例中的一次结晶母液的溶剂不予特别说明。

此外，可以使用的无机盐种类繁多(醋酸钠、醋酸钾、碳酸钾、碳酸钠、碳酸氢钠、碳酸氢钾、磷酸钠及其酸式盐、磷酸钾及其酸式盐、硫酸钠及其酸式盐、硫酸钾及其酸式盐)，只能选择很有限的几种无机盐举例说明。此外，搅拌时间为0h～24h，搅拌速度为0rpm～1500rpm，搅拌时溶液温度为0℃～70℃，也难以在实施例中一一举例，仅选择有代表性的工艺条件在实施例中呈现。

实施例1

用移液管精密量取50ml一次结晶母液，105℃烘干至恒重，得固体6.168g，其中m_RA＝1874.5mg，m_St＝2982.7mg，RA/St＝0.6284，RA峰面积占比为20.19％。另取甜菊糖结晶母液50ml，25℃时，搅拌条件下，滴加0.2g/ml的碳酸钾水溶液2.0ml后，持续搅拌(n＝100rpm)30min，离心过滤后60℃干燥24h，得固体1.809g，其中m_RA＝1322.0mg，m_St＝291.2mg，RA/St＝4.54，RA峰面积占比为60.62％，其中RA回收率为70.5％，杂质含量由母液中的20.3％下降到14.4％(见附图2～4)

实施例2

取50ml一次结晶母液，不同温度下，滴加适量浓度的碳酸钾水溶液，搅拌30min，测量剩余母液中各物质含量如下表所示。

实施例3

取50ml一次结晶母液，25℃时，滴加适量浓度的碳酸钾水溶液，搅拌60min，测量剩余母液中各物质含量如下表所示。

实施例4

取50ml一次结晶母液，45℃时，滴加适量0.2g/ml的磷酸钾水溶液，搅拌100min，测量剩余母液中各物质含量如下表所示。

实施例5

本实施例表示多种无机盐对于回收一次结晶母液中莱鲍迪苷A均有效果。为便于比较和直观说明，在搅拌溶液温度25℃、加盐浓度0.09mol/ml、搅拌时间20min条件下的部分无机盐实施例结果，以图形方式表示。(见附图5)

综上所述，本发明提供了从工业甜菊糖一次结晶母液回收莱鲍迪苷A的方法。利用无机盐对甜菊糖中各物质的溶解度影响，选择性回收莱鲍迪苷A，该方法简单高效，方便快捷且去除一部分黄酮类苦味杂质，为后续制备高纯度莱鲍迪苷A做好准备，也富集了St和RC并为其进一步的分离和纯化提供了有利条件。

以上所述仅为本发明的优选实施方式而已，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 (1)

1.一种从甜菊糖的工业结晶母液中回收莱鲍迪苷A的方法，其特征在于：在甜菊糖一次结晶后的母液中添加一定量的无机盐溶液，搅拌析晶后，过滤得到莱鲍迪苷A白色固体，一次结晶所用的溶剂为甲醇、乙醇、异丙醇、丙醇、水、氯仿、乙酸乙酯一种或两种以上混合使用的溶剂，无机盐为碳酸钾、碳酸钠、碳酸氢钠、碳酸氢钾、磷酸钠及其酸式盐、磷酸钾及其酸式盐、硫酸钠及其酸式盐、硫酸钾及其酸式盐，这些盐在母液中的溶液浓度为5mg/ml~24mg/ml，搅拌时间为30min~120min,搅拌时溶液温度为5℃~50℃。

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