海藻酮糖液的制备

黄忠华，覃怀怀，梁 智，雷光鸿，刘慧霞，姜 毅，王元春，曹 敏

（1.广西轻工业科学技术研究院，广西 南宁 530031；2.广西大学，广西 南宁 530031）

海藻酮糖的低甜度，约为蔗糖的70%［1］，且不能被龋齿菌利用，具有非致龋齿性，符合人们的消费观念，是良好的蔗糖类甜味剂替代品。但目前鲜有关于制备海藻酮糖的具体报道。

海藻酮糖和异麦芽酮糖是蔗糖的两种同分异构体，分子式为C12H22O11。异麦芽酮糖的生产工艺中采用蔗糖异构进而结晶生成液得到异麦芽酮糖晶体，而结晶后的母液则低价售出［2］。母液中主要含有海藻酮糖及未结晶的异麦芽酮糖，倘若采用合适的方法分离其中的海藻酮糖和异麦芽酮糖，不仅可以提高异麦芽酮糖的得率，还可以得到高纯度的海藻酮糖液新产品。目前国内分离海藻酮糖和异麦芽酮糖几乎处于空白阶段，仅有李丕武等利用强酸性阳离子交换树脂分离从异麦芽酮糖母液中分离海藻酮糖和异麦芽酮糖的报道［3］，但其仅限于单柱分离阶段，且不适用于工业应用。如今模拟移动床分离技术在糖类分离中得到越来越多的应用，实现了果糖/葡萄糖、L-阿拉伯糖/D-木糖、甘露糖/葡萄糖和甘露醇/山梨醇等组分的有效分离［4］。此技术分离效果明显，成本低，操作简单，自动化控制切阀，还适用于连续性生产。本文研究模拟移动床技术分离异麦芽酮糖母液中的海藻酮糖和异麦芽酮糖，探索其工艺参数，实现了高纯度海藻酮糖液的制备。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

异麦芽酮糖母液，漂莱特钙型色谱分离型树脂，D301阴离子交换树脂，732强阳离子交换树脂，活性炭。

阿贝折射仪（上海精科物理光学仪器厂），数控超声清洗器KQ-5000D型（昆山市超声仪器有限公司），优普超纯水机OPT-20T型（成都超纯科技有限公司），高效液相色谱系统Agilent 1100（Agilent科技有限公司），示差检测器RI-201H型（日本shodex公司），12柱式模拟移动床（广西轻工业科学技术研究院自制）。

1.2 分析检测方法

用高压液相色谱检测海藻酮糖和异麦芽酮糖含量。色谱柱：Waters碳水化合物分析专业柱（NH3型）；流动相：80%乙腈水溶液；流速：1.0mL/min；柱温：35℃；检测器温度：40℃；进样量：20μL；进样处理：0.45μm过滤。

1.3 母液预处理

用去离子水将异麦芽酮糖母液稀释至合适的锤度，脱色后依次通过填充有阳离子交换树脂、阴离子交换树脂、阴阳混合离子交换树脂的离子交换玻璃柱，检测各离子交换出口液的pH和电导率，收集出口母液，母液留以备用。

1.4 单柱分离

分离剂：色谱分离型树脂［5］；洗脱液：去离子水；流速：0.8mL/min；温度：40℃；压力：常压；进样量：30mL。检测流出液锤度为1°Bx时，开始收集流出液，每10min收集一次，一次收集2mL，即为一个样本，用HLPC检测样本中海藻酮糖和异麦芽酮糖含量，绘制流出液体积-折光浓度分离曲线。评价分离剂、柱长、浓度、流速和进样量等不同实验条件下海藻酮糖和异麦芽酮糖的分离效果。

1.5 模拟移动床分离

分离剂：漂莱特钙型色谱分离型树脂；洗脱液：去离子水；进料流速：6.0mL/min；进水流速：12.0mL/min；海藻酮糖出口流速：6.0mL/min；异麦芽酮糖出口流速：12.0mL/min；温度：40℃；压力：0.3MPa。取海藻酮糖和异麦芽酮糖出口液，用HLPC检测其中组分含量。

2 结果与分析

2.1 母液预处理结果

2.1.1 脱色工艺结果

采用活性炭法脱色，在一定条件下加入粉末活性炭对原料异麦芽酮糖母液进行脱色处理。通过观察脱色后母液的颜色，考察活性炭用量1.0%～4.0%（w/v活性炭/溶液）、脱色时的温度：40～70℃、脱色时间：20～50min三个参数，确定最佳脱色工艺。活性炭可以很好的去除水解液中的一些固体杂质并对水解液进行脱色，但是在脱色过程中会有少量单糖被吸附损失。具体见下表1。

表1 活性炭脱色工艺参数

由上表结果发现，活性炭添加量达到2.0%、加热温度为50℃，加热搅拌30min，即可达到较佳脱色效果，所以选用方法2的脱色工艺。

2.1.2 离子交换工艺结果

测定离子交换后异麦芽酮糖母液的锤度、pH和电导率，与离子交换前的参数做比较，结果如表2所示，异麦芽酮糖母液经过离子交换处理后，其锤度下降到25.7°Bx，电导率降至5.99μs/cm，pH稍降。符合模拟移动床进料要求。

表2 离子交换前后物料pH、电导率比较

2.2 单柱分离结果

比较不同分离条件后（分离剂、柱长、流速、进料量、进料浓度），得到较好的分离结果，海藻酮糖和异麦芽酮糖的最高含量分别为78%和56%，分离曲线如图1。由此可判断最优单柱分离条件是：分离剂：漂莱特色谱分离型树脂；柱长：1400mm；流速：0.8mL/min；进样量：30mL；进料浓度：35°Bx。

2.3 模拟移动床分离结果

经脱色、离子交换处理后的异麦芽酮糖母液进入模拟移动床连续分离，调节切阀时间、进出口流量比，不断优化分离参数，表3、4列出了部分优化结果。

图1 海藻酮糖与异麦芽酮糖分离曲线图

表3 不同阀门切换时间中试分离结果

表4 不同进出口流量比中试分离结果

表3中可知，工作模式9中，切阀时间为322s，海藻酮糖和异麦芽酮糖的分离效果最好，其含量分别为70.15%、51.73%；表4中显示进出口流量比的分离结果，进口（纯水：料液）和出口（异麦芽酮糖：海藻酮糖）均为2.0时，海藻酮糖和异麦芽酮糖的含量分别为71.14%、47.95%。

调整模拟移动床切阀时间为322s，进口（纯水：料液）和出口（异麦芽酮糖：海藻酮糖）均为2.0，此模式下运行，待模拟移动床稳定后，分别收集出口液，检测其组分含量，与异麦芽酮糖母液组分结果比较，如表5，海藻酮糖、异麦芽酮糖出口色谱图如图2、3。

表5 模拟移动床分离前后组分比较

图2 海藻酮糖出口液HPLC图谱

图3 异麦芽酮糖出口液HPLC图谱

3 结论

一是，异麦芽酮糖母液脱色工艺最佳条件是活性炭添加量达到2.0%、加热温度为50℃、加热搅拌30min。

二是，经离子交换处理后的异麦芽酮糖母液的电导率为5.99μs/cm，pH4.85，达到模拟移动床进料要求。

三是，最优单柱分离条件为分离剂：漂莱特色谱分离型树脂；柱长：1400mm；流速：0.8mL/min；进样量：30mL；进料浓度：35°Bx。

四是，最佳模拟移动床分离条件为322s切阀时间，进口（纯水：料液）和出口（异麦芽酮糖：海藻酮糖）均为2.0，分离得到纯度分别是70.96%、53.08%的海藻酮糖液和异麦芽酮糖液。

4 结束语

利用模拟移动床技术分离海藻酮糖和异麦芽酮糖，由于两者在钙型树脂上的出峰时间很接近，因此难以实现类似果糖和葡萄糖那种完美分离。利用模拟移动床技术分离异麦芽酮糖母液以制备海藻酮糖液，开辟了高纯度海藻酮糖液制备的新领域，有望实现其工业化生产。

［1］ 沃尔夫冈·瓦赫等.含有海藻酮糖的组合物用途其及其制备［P］.中国专利，申请号：2010800238950.

［2］ 黄忠华，梁智.海藻酮糖研究进展概述［J］.广西糖业，2014年第2期：41～44.

［3］ 李丕武等.从异麦芽酮糖母液中分离异麦芽酮糖和海藻酮糖的方法［P］.中国专利，申请号：201410284332.7.

［4］ 刘宗利，王乃强，王明珠等.模拟移动床色谱分离技术在功能糖生产中的应用［J］.中国食品添加剂，2012（S1）：200-204.

［5］ 覃怀怀，黄忠华，梁智.海藻酮糖及其分离方法初探［J］.轻工科技，2015，，31（194）：20-21.