海藻酮糖液的制備

黃忠華，覃懷懷，梁 智，雷光鴻，劉慧霞，姜 毅，王元春，曹 敏

（1.廣西輕工業科學技術研究院，廣西 南寧 530031；2.廣西大學，廣西 南寧 530031）

海藻酮糖的低甜度，約為蔗糖的70%［1］，且不能被齲齒菌利用，具有非致齲齒性，符合人們的消費觀念，是良好的蔗糖類甜味劑替代品。但目前鮮有關于制備海藻酮糖的具體報道。

海藻酮糖和異麥芽酮糖是蔗糖的兩種同分異構體，分子式為C12H22O11。異麥芽酮糖的生產工藝中采用蔗糖異構進而結晶生成液得到異麥芽酮糖晶體，而結晶后的母液則低價售出［2］。母液中主要含有海藻酮糖及未結晶的異麥芽酮糖，倘若采用合適的方法分離其中的海藻酮糖和異麥芽酮糖，不僅可以提高異麥芽酮糖的得率，還可以得到高純度的海藻酮糖液新產品。目前國內分離海藻酮糖和異麥芽酮糖幾乎處于空白階段，僅有李丕武等利用強酸性陽離子交換樹脂分離從異麥芽酮糖母液中分離海藻酮糖和異麥芽酮糖的報道［3］，但其僅限于單柱分離階段，且不適用于工業應用。如今模擬移動床分離技術在糖類分離中得到越來越多的應用，實現了果糖/葡萄糖、L-阿拉伯糖/D-木糖、甘露糖/葡萄糖和甘露醇/山梨醇等組分的有效分離［4］。此技術分離效果明顯，成本低，操作簡單，自動化控制切閥，還適用于連續性生產。本文研究模擬移動床技術分離異麥芽酮糖母液中的海藻酮糖和異麥芽酮糖，探索其工藝參數，實現了高純度海藻酮糖液的制備。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

異麥芽酮糖母液，漂萊特鈣型色譜分離型樹脂，D301陰離子交換樹脂，732強陽離子交換樹脂，活性炭。

阿貝折射儀（上海精科物理光學儀器廠），數控超聲清洗器KQ-5000D型（昆山市超聲儀器有限公司），優普超純水機OPT-20T型（成都超純科技有限公司），高效液相色譜系統Agilent 1100（Agilent科技有限公司），示差檢測器RI-201H型（日本shodex公司），12柱式模擬移動床（廣西輕工業科學技術研究院自制）。

1.2 分析檢測方法

用高壓液相色譜檢測海藻酮糖和異麥芽酮糖含量。色譜柱：Waters碳水化合物分析專業柱（NH3型）；流動相：80%乙腈水溶液；流速：1.0mL/min；柱溫：35℃；檢測器溫度：40℃；進樣量：20μL；進樣處理：0.45μm過濾。

1.3 母液預處理

用去離子水將異麥芽酮糖母液稀釋至合適的錘度，脫色后依次通過填充有陽離子交換樹脂、陰離子交換樹脂、陰陽混合離子交換樹脂的離子交換玻璃柱，檢測各離子交換出口液的pH和電導率，收集出口母液，母液留以備用。

1.4 單柱分離

分離劑：色譜分離型樹脂［5］；洗脫液：去離子水；流速：0.8mL/min；溫度：40℃；壓力：常壓；進樣量：30mL。檢測流出液錘度為1°Bx時，開始收集流出液，每10min收集一次，一次收集2mL，即為一個樣本，用HLPC檢測樣本中海藻酮糖和異麥芽酮糖含量，繪制流出液體積-折光濃度分離曲線。評價分離劑、柱長、濃度、流速和進樣量等不同實驗條件下海藻酮糖和異麥芽酮糖的分離效果。

1.5 模擬移動床分離

分離劑：漂萊特鈣型色譜分離型樹脂；洗脫液：去離子水；進料流速：6.0mL/min；進水流速：12.0mL/min；海藻酮糖出口流速：6.0mL/min；異麥芽酮糖出口流速：12.0mL/min；溫度：40℃；壓力：0.3MPa。取海藻酮糖和異麥芽酮糖出口液，用HLPC檢測其中組分含量。

2 結果與分析

2.1 母液預處理結果

2.1.1 脫色工藝結果

采用活性炭法脫色，在一定條件下加入粉末活性炭對原料異麥芽酮糖母液進行脫色處理。通過觀察脫色后母液的顏色，考察活性炭用量1.0%～4.0%（w/v活性炭/溶液）、脫色時的溫度：40～70℃、脫色時間：20～50min三個參數，確定最佳脫色工藝?；钚蕴靠梢院芎玫娜コ庖褐械囊恍┕腆w雜質并對水解液進行脫色，但是在脫色過程中會有少量單糖被吸附損失。具體見下表1。

表1 活性炭脫色工藝參數

由上表結果發現，活性炭添加量達到2.0%、加熱溫度為50℃，加熱攪拌30min，即可達到較佳脫色效果，所以選用方法2的脫色工藝。

2.1.2 離子交換工藝結果

測定離子交換后異麥芽酮糖母液的錘度、pH和電導率，與離子交換前的參數做比較，結果如表2所示，異麥芽酮糖母液經過離子交換處理后，其錘度下降到25.7°Bx，電導率降至5.99μs/cm，pH稍降。符合模擬移動床進料要求。

表2 離子交換前后物料pH、電導率比較

2.2 單柱分離結果

比較不同分離條件后（分離劑、柱長、流速、進料量、進料濃度），得到較好的分離結果，海藻酮糖和異麥芽酮糖的最高含量分別為78%和56%，分離曲線如圖1。由此可判斷最優單柱分離條件是：分離劑：漂萊特色譜分離型樹脂；柱長：1400mm；流速：0.8mL/min；進樣量：30mL；進料濃度：35°Bx。

2.3 模擬移動床分離結果

經脫色、離子交換處理后的異麥芽酮糖母液進入模擬移動床連續分離，調節切閥時間、進出口流量比，不斷優化分離參數，表3、4列出了部分優化結果。

圖1 海藻酮糖與異麥芽酮糖分離曲線圖

表3 不同閥門切換時間中試分離結果

表4 不同進出口流量比中試分離結果

表3中可知，工作模式9中，切閥時間為322s，海藻酮糖和異麥芽酮糖的分離效果最好，其含量分別為70.15%、51.73%；表4中顯示進出口流量比的分離結果，進口（純水：料液）和出口（異麥芽酮糖：海藻酮糖）均為2.0時，海藻酮糖和異麥芽酮糖的含量分別為71.14%、47.95%。

調整模擬移動床切閥時間為322s，進口（純水：料液）和出口（異麥芽酮糖：海藻酮糖）均為2.0，此模式下運行，待模擬移動床穩定后，分別收集出口液，檢測其組分含量，與異麥芽酮糖母液組分結果比較，如表5，海藻酮糖、異麥芽酮糖出口色譜圖如圖2、3。

表5 模擬移動床分離前后組分比較

圖2 海藻酮糖出口液HPLC圖譜

圖3 異麥芽酮糖出口液HPLC圖譜

3 結論

一是，異麥芽酮糖母液脫色工藝最佳條件是活性炭添加量達到2.0%、加熱溫度為50℃、加熱攪拌30min。

二是，經離子交換處理后的異麥芽酮糖母液的電導率為5.99μs/cm，pH4.85，達到模擬移動床進料要求。

三是，最優單柱分離條件為分離劑：漂萊特色譜分離型樹脂；柱長：1400mm；流速：0.8mL/min；進樣量：30mL；進料濃度：35°Bx。

四是，最佳模擬移動床分離條件為322s切閥時間，進口（純水：料液）和出口（異麥芽酮糖：海藻酮糖）均為2.0，分離得到純度分別是70.96%、53.08%的海藻酮糖液和異麥芽酮糖液。

4 結束語

利用模擬移動床技術分離海藻酮糖和異麥芽酮糖，由于兩者在鈣型樹脂上的出峰時間很接近，因此難以實現類似果糖和葡萄糖那種完美分離。利用模擬移動床技術分離異麥芽酮糖母液以制備海藻酮糖液，開辟了高純度海藻酮糖液制備的新領域，有望實現其工業化生產。

［1］ 沃爾夫岡·瓦赫等.含有海藻酮糖的組合物用途其及其制備［P］.中國專利，申請號：2010800238950.

［2］ 黃忠華，梁智.海藻酮糖研究進展概述［J］.廣西糖業，2014年第2期：41～44.

［3］ 李丕武等.從異麥芽酮糖母液中分離異麥芽酮糖和海藻酮糖的方法［P］.中國專利，申請號：201410284332.7.

［4］ 劉宗利，王乃強，王明珠等.模擬移動床色譜分離技術在功能糖生產中的應用［J］.中國食品添加劑，2012（S1）：200-204.

［5］ 覃懷懷，黃忠華，梁智.海藻酮糖及其分離方法初探［J］.輕工科技，2015，，31（194）：20-21.