CN117430520A - 一种白酒丢糟中γ-氨基丁酸的提取方法 - Google Patents
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Abstract
本申请提供了一种白酒丢糟中γ‑氨基丁酸的提取方法，包括以下步骤：S1、将蒸酒后的丢糟研磨粉碎，加水后煮沸，过滤、离心后收集上清液，将上清液浓缩后调节pH至7.0；S2、将上清液上样到阳离子交换树脂中，水平衡后用洗脱剂进行洗脱，收集洗脱出的γ‑氨基丁酸溶液；S3、将洗脱出的γ‑氨基丁酸溶液上样到大孔树脂进行再次纯化；S4、将经过大孔树脂再次纯化后的γ‑氨基丁酸溶液进行结晶、冷冻干燥得到γ‑氨基丁酸纯品。本申请可高纯度、高收率地获得γ‑氨基丁酸产品，γ‑氨基丁酸的纯度可达到99.0％，同时收率可达到93.3％。本申请的提取方法操作步骤非常简便，且重复性好，适合在工业上推广使用，具有非常高的应用价值。
Description
技术领域
本申请属于生物技术领域，更具体地说，是涉及一种白酒丢糟中γ-氨基丁酸的提取方法。
背景技术
γ-氨基丁酸(GABA)，是一种白色或微黄色结晶状粉末，吸湿性强，极易溶于水，微溶于热乙醇，不溶于苯、冷乙醇、乙醚等有机溶剂，微臭，无旋光性，为极性物质；近年来，GABA作为一种新型食品功能因子，受到越来越多人的关注。GABA具有改善机体睡眠质量、调节心血管功能、治疗癫痫、促进激素分泌改善肝肾功能等生理功能；目前，GABA的制备方法主要有化学合成法、植物富集法和微生物发酵法。
化学合成法对反应条件要求很高，安全性差，生产效率较低，同时还会对环境造成污染，限制了其在制备GABA方面的应用。CN109535021B公开了一种从化学合成液中分离γ-氨基丁酸的方法，尽管化学合成法制备的GABA的分离纯化相对比较容易，且能获得高纯度的GABA，但是从化学合成法中提纯出来的GABA是不能应用到食品领域的。
微生物合成法生产GABA成本低且含量高，安全性好，可以用于食品行业，但高效微生物菌种通常很难获得，且GABA纯化过程通常步骤较为繁琐，经过多步纯化处理后很难高收率地获得高纯度的GABA产品，即纯化处理后无法兼顾高纯度和高收率。例如CN106544372A公开了一种从发酵液中纯化γ-氨基丁酸的方法，经过多步纯化处理后，γ-氨基丁酸的纯度可达到98％以上，但γ-氨基丁酸的收率仅能做到70％以上，收率较低。
到目前为止，限制GABA在食品方面发展的主要原因是如何从成分复杂且富含GABA的天然组分中，高收率、高纯度地纯化出GABA。白酒糟中含有大量酵母和乳酸菌等菌体，其菌体内部及其代谢产物都含有丰富的GABA，如何资源化利用白酒糟，提高其附加值，一直都是研究热点。目前从天然富含GABA组分中提取GABA的工艺普遍存在提取步骤多、环境污染严重，产物收率低且产物纯度低的问题。
发明内容
本申请的目的在于提供一种白酒丢糟中γ-氨基丁酸的提取方法，以解决现有技术中无法从成分复杂且富含GABA的天然组分中，高收率、高纯度地纯化出γ-氨基丁酸的技术问题。
为实现上述目的，本申请提供了一种白酒丢糟中γ-氨基丁酸的提取方法，包括以下步骤：
S1、将蒸酒后的丢糟研磨粉碎，加水后煮沸，过滤、离心后收集上清液，将上清液浓缩后调节pH至7.0；
S2、将上清液上样到阳离子交换树脂中，水平衡后用洗脱剂进行洗脱，收集洗脱出的γ-氨基丁酸溶液；
S3、将洗脱出的γ-氨基丁酸溶液上样到大孔树脂进行再次纯化；
S4、将经过所述大孔树脂再次纯化后的γ-氨基丁酸溶液进行结晶、冷冻干燥得到γ-氨基丁酸纯品。
进一步地，所述步骤S1中丢糟与水的料液比为1:3～5。
进一步地，所述阳离子交换树脂为C004阳离子交换树脂、D152阳离子交换树脂、LX1850-H型树脂、LX1850-Na型树脂、D001阳离子交换树脂中的任意一种。
进一步地，所述大孔树脂为LX-68、LX-1600、D301、DA201中的任意一种。
进一步地，所述洗脱剂为氨水、醋酸、醋酸-醋酸钠缓冲溶液中的任意一种。
进一步地，所述洗脱剂的浓度为0.2～0.5mol/L。
进一步地，所述步骤S4中结晶过程为：向γ-氨基丁酸溶液中加入乙醇进行热溶解，4℃冷却结晶。
进一步地，所述加入乙醇进行热溶解时加入乙醇的浓度为25～50％。
进一步地，所述洗脱剂为0.25～0.45mol/L氨水或0.35mol/L醋酸。
进一步地，所述阳离子交换树脂为LX1850-H型树脂或LX1850-Na型树脂，所述大孔树脂为LX-68或LX-1600。
与现有技术相比，本申请具有以下的技术效果：
本申请的一种白酒丢糟中γ-氨基丁酸的提取方法通过对预处理后的丢糟先后采用阳离子交换树脂和大孔树脂进行纯化，可高纯度、高收率地获得γ-氨基丁酸产品，γ-氨基丁酸的纯度可达到99.0％，同时收率可达到93.3％，显著高于目前从富含GABA的天然组分中提纯出γ-氨基丁酸的水平。
本申请的一种白酒丢糟中γ-氨基丁酸的提取方法通过优化提纯工艺中阳离子交换树脂、大孔树脂的选型以及洗脱剂的使用种类和浓度，可高收率、高纯度地从白酒丢糟中纯化出γ-氨基丁酸，首次解决了从酿酒副产物白酒丢糟复杂组分中提取GABA的问题，使白酒丢糟高价值化，一定程度上推动了白酒产业链的延伸和发展。
本申请的一种白酒丢糟中γ-氨基丁酸的提取方法操作步骤非常简便，且重复性好，适合在工业上推广使用，具有非常高的应用价值。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本申请实施例5提供的纯化处理前的样品的液相图谱；
图2为本申请实施例5的步骤S2中经过阳离子交换树脂纯化处理后的样品的液相图谱；
图3为本申请实施例5提供的纯化处理后的步骤S4得到的样品的液相图谱。
具体实施方式
为了使本申请要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。
在本申请实施例中使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本申请。在本申请实施例和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。
本申请实施例说明书中所提到的相关成分的重量不仅仅可以指代各组分的具体含量，也可以表示各组分间重量的比例关系，因此，只要是按照本申请实施例说明书相关组分的含量按比例放大或缩小均在本申请实施例说明书公开的范围之内。具体地，本申请实施例说明书中所述的质量可以是μg、mg、g、kg等化工领域公知的质量单位。
实施例1
本申请实施例1提供一种白酒丢糟中γ-氨基丁酸的提取方法，包括以下步骤：
S1、白酒丢糟的预处理：将蒸酒后的丢糟收集，研磨粉碎，添加一定量的水，料液比配置成1:3，煮沸1h，纱布过滤，8000r/min离心10min，收集上清液，浓缩至固体含量为10％，调节溶液pH至7.0，冷藏储存。
S2、将经过S1预处理后的上清液按照2BV/h速度上样到LX1850-Na型离子交换树脂，水平衡2BV,每0.2BV收集一管，然后用0.35M氨水溶液进行洗脱，洗脱速度为2BV/h，每0.2BV收集一管，测定每管液体电导率、pH、固含量和γ-氨基丁酸含量。合并其中三管含有高浓度γ-氨基丁酸的试管溶液。
S3、向经过S2纯化后的γ-氨基丁酸溶液中添加晶种，然后用40％乙醇溶液进行热溶解，4℃冷却结晶，收集晶体，进行结晶、冷冻干燥得到γ-氨基丁酸样品，其纯度为83.7％，收率为90.3％。
实施例2
本申请实施例2提供一种白酒丢糟中γ-氨基丁酸的提取方法，包括以下步骤：
S1、白酒丢糟的预处理：将蒸酒后的丢糟收集，研磨粉碎，添加一定量的水，料液比配置成1:3，煮沸1h，纱布过滤，8000r/min离心10min，收集上清液，浓缩至固体含量为10％，调节溶液pH至7.0，冷藏储存。
S2、将经过S1预处理后的上清液按照2BV/h速度上样到D152阳离子交换树脂，水平衡2BV,每0.2BV收集一管，然后用0.35M醋酸溶液进行洗脱，洗脱速度为2BV/h，每0.2BV收集一管，测定每管液体电导率、pH、固含量和γ-氨基丁酸含量。合并其中三管含有高浓度γ-氨基丁酸的试管溶液。
S3、将S2洗脱出的γ-氨基丁酸溶液上样到LX-1600大孔树脂进行再次纯化，收集流出液，然后进行真空浓缩，得到高浓度无色γ-氨基丁酸溶液。
S4、向经过S3纯化后的γ-氨基丁酸溶液中添加晶种，然后用40％乙醇溶液进行热溶解，4℃冷却结晶，收集晶体，进行结晶、冷冻干燥得到γ-氨基丁酸样品，其纯度为87.3％，收率为89.1％。
实施例3
其与实施例2不同之处在于：步骤S2中使用C004阳离子交换树脂，用0.35M醋酸溶液进行洗脱；步骤S3中使用D301大孔树脂，其他工艺条件相同。
步骤S4得到γ-氨基丁酸样品，其纯度为73.5％，收率为84.3％。
实施例4
其与实施例2不同之处在于：步骤S2中使用LX1850-Na型离子交换树脂，用0.45M氨水溶液进行洗脱；步骤S3中使用LX-1600大孔树脂，其他工艺条件相同。
步骤S4得到γ-氨基丁酸样品，其纯度为93.1％，收率为94.2％。
实施例5
其与实施例2不同之处在于：步骤S2中使用LX1850-Na型离子交换树脂，用0.35M氨水溶液进行洗脱；步骤S3中使用LX-1600大孔树脂，其他工艺条件相同。
步骤S4得到γ-氨基丁酸样品，其纯度为99.0％，收率为93.3％。
实施例6
其与实施例2不同之处在于：步骤S2中使用LX1850-Na型离子交换树脂，用0.35M氨水溶液进行洗脱；步骤S3中使用LX-68大孔树脂，其他工艺条件相同。
步骤S4得到γ-氨基丁酸样品，其纯度为93.7％，收率为92.5％。
实施例7
其与实施例2不同之处在于：步骤S2中使用LX1850-Na型离子交换树脂，用0.25M氨水溶液进行洗脱；步骤S3中使用LX-1600大孔树脂，其他工艺条件相同。
步骤S4得到γ-氨基丁酸样品，其纯度为92.3％，收率为91.5％。
实施例8
其与实施例2不同之处在于：步骤S2中使用LX1850-H型离子交换树脂，用0.35M氨水溶液进行洗脱；步骤S3中使用LX-1600大孔树脂，其他工艺条件相同。
步骤S4得到γ-氨基丁酸样品，其纯度为97.4％，收率为92.8％。
实施例9
其与实施例2不同之处在于：步骤S2中使用LX1850-H型离子交换树脂，用0.35M醋酸溶液进行洗脱；步骤S3中使用LX-1600大孔树脂，其他工艺条件相同。
步骤S4得到γ-氨基丁酸样品，其纯度为94.8％，收率为92.0％。
实施例10
其与实施例2不同之处在于：步骤S2中使用D001阳离子交换树脂，用0.35M醋酸-醋酸钠溶液进行洗脱；步骤S3中使用DA201大孔树脂，其他工艺条件相同。
步骤S4得到γ-氨基丁酸样品，其纯度为86.4％，收率为91.3％。
实施例11
其与实施例2不同之处在于：步骤S2中使用C004阳离子交换树脂，用0.35M醋酸-醋酸钠溶液进行洗脱；步骤S3中使用LX-1600大孔树脂，其他工艺条件相同。
步骤S4得到γ-氨基丁酸样品，其纯度为85.7％，收率为91.1％。
实施例12
其与实施例2不同之处在于：步骤S2中使用D001阳离子交换树脂，用0.35M醋酸-醋酸钠溶液进行洗脱；步骤S3中使用LX-18大孔树脂，其他工艺条件相同。
步骤S4得到γ-氨基丁酸样品，其纯度为83.4％，收率为93.5％。
实施例13
其与实施例2不同之处在于：省略步骤S2，即不使用阳离子交换树脂进行纯化，将步骤S1的上清液直接上样到LX-1600大孔树脂中进行纯化，其他工艺条件相同。
得到γ-氨基丁酸样品，其纯度为22.7％，收率为87.5％。
本申请各实施例的步骤S4中γ-氨基丁酸的检测方法为：将步骤S4得到的样品经乙醇/水体积比为4:1的溶液溶解，经4-二甲基胺基偶氮苯4-磺酰氯(DABS-Cl)衍生。用高效液相色谱法测定，以保留时间定性，外标法定量。具体分析步骤为：
(1)样品提取
取步骤S4得到的样品2.0g于50mL离心管中,加入乙醇/水溶液溶解至10.0g，混匀，待测。
(2)衍生化
准确吸取1mL步骤(1)的试样溶液或标准溶液于2mL Ep管中，加入0.2mL碳酸氢钠溶液和0.40mL 4-二甲基胺基偶氮苯4-磺酰氯/乙腈衍生试剂，混匀后在70℃水浴中衍生反应20min，用0.45μm微孔水相滤膜过滤，待测。碳酸氢钠溶液：取0.40g碳酸氢钠，用水溶解并稀释至10mL。4-二甲基胺基偶氮苯4-磺酰氯/乙腈衍生试剂：称取4-二甲基胺基偶氮苯4-磺酰氯20.0mg，用乙腈溶解并稀释至10mL。
(3)色谱测定条件
色谱柱：C18柱,250nm×4.6nm，5μm；
检测波长：436nm；
柱温：30℃；
进样量：10μL；
流动相：乙腈与三水合乙酸钠溶液按照体积比：35：65。三水合乙酸钠溶液：3.40g三水合乙酸钠，用水溶解并稀释至500mL，经0.45μm微孔水相过滤。
流速：1.0mL/min。
(4)色谱分析
分别将标准溶液和试样溶液，注入液相色谱仪中，以保留时间定性，以样品溶液面积与标准溶液峰面积比较定量。
图1为本申请实施例5的步骤S1中得到的上清液，即纯化处理前的样品的液相图谱；图2为本申请实施例5的步骤S2中经过阳离子交换树脂纯化处理后的样品的液相图谱；图3为本申请实施例5提供的纯化处理后的步骤S4得到的样品的液相图谱。从图1、图2、图3中看到，样品纯化处理前，其中含有很多杂质，而经过本申请实施例的阳离子交换树脂配合大孔树脂纯化处理后，几乎无杂质峰出现，表明纯化处理后的样品纯度非常高，高达99.0％。
由于本申请实施例1中仅采用LX1850-Na型离子交换树脂进行处理，而没有采用大孔树脂进一步处理，得到的样品的纯度仅达到了83.7％，远低于本申请实施例2、实施例4-实施例11获得的样品的纯度。本申请实施例13由于没有采用阳离子交换树脂纯化，只用大孔树脂纯化，得到的产品的纯度非常低。
本申请实施例2、实施例4-实施例11获得的样品的纯度在85.7～99.0之间，同时收率达到了89.1～94.2％。其中，实施例5、实施例8获得的样品的纯度均达到了97％以上，且同时样品的收率达到了91％以上。
本申请实施例1-实施例13的纯化条件及样品纯化结果如下表1所示。
表1
从上表1中看到，当本申请实施例的阳离子交换树脂使用LX-1850-Na型或LX-1850-H型，大孔树脂使用LX-1600或LX-68，洗脱剂使用0.25～0.45mol/L氨水或0.35mol/L醋酸时，纯化后产品的纯度和收率可同时达到91.5％以上。
以上实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本申请专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (10)
1.一种白酒丢糟中γ-氨基丁酸的提取方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、将蒸酒后的丢糟研磨粉碎，加水后煮沸，过滤、离心后收集上清液，将上清液浓缩后调节pH至7.0；
S2、将上清液上样到阳离子交换树脂中，水平衡后用洗脱剂进行洗脱，收集洗脱出的γ-氨基丁酸溶液；
S3、将洗脱出的γ-氨基丁酸溶液上样到大孔树脂进行再次纯化；
S4、将经过所述大孔树脂再次纯化后的γ-氨基丁酸溶液进行结晶、冷冻干燥得到γ-氨基丁酸纯品。
2.如权利要求1所述的一种白酒丢糟中γ-氨基丁酸的提取方法，其特征在于，所述步骤S1中丢糟与水的料液比为1:3～5。
3.如权利要求1所述的一种白酒丢糟中γ-氨基丁酸的提取方法，其特征在于，所述阳离子交换树脂为C004阳离子交换树脂、D152阳离子交换树脂、LX1850-H型树脂、LX1850-Na型树脂、D001阳离子交换树脂中的任意一种。
4.如权利要求1所述的一种白酒丢糟中γ-氨基丁酸的提取方法，其特征在于，所述大孔树脂为LX-68、LX-1600、D301、DA201中的任意一种。
5.如权利要求1所述的一种白酒丢糟中γ-氨基丁酸的提取方法，其特征在于，所述洗脱剂为氨水、醋酸、醋酸-醋酸钠缓冲溶液中的任意一种。
6.如权利要求5所述的一种白酒丢糟中γ-氨基丁酸的提取方法，其特征在于，所述洗脱剂的浓度为0.2～0.5mol/L。
7.如权利要求1所述的一种白酒丢糟中γ-氨基丁酸的提取方法，其特征在于，所述步骤S4中结晶过程为：向γ-氨基丁酸溶液中加入乙醇进行热溶解，4℃冷却结晶。
8.如权利要求7所述的一种白酒丢糟中γ-氨基丁酸的提取方法，其特征在于，所述加入乙醇进行热溶解时加入乙醇的浓度为25～50％。
9.如权利要求1所述的一种白酒丢糟中γ-氨基丁酸的提取方法，其特征在于，所述洗脱剂为0.25～0.45mol/L氨水或0.35mol/L醋酸。
10.如权利要求1所述的一种白酒丢糟中γ-氨基丁酸的提取方法，其特征在于，所述阳离子交换树脂为LX1850-H型树脂或LX1850-Na型树脂，所述大孔树脂为LX-68或LX-1600。
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