低聚糖的纳滤分离技术

无锡轻工大学学报第21卷第6期Vol.21　No.6

　　　　　　　　　　　　　　2002年11月Nov.　2002JournalofWuxiUniversityofLightIndustry

文章编号:1009-038X(2002)06-0574-05　

低聚糖的纳滤分离技术

孙蔚榕,　韩亮,　鲍元兴

(江苏省微生物研究所,江苏无锡214063)

摘　要:确定了低聚异麦芽糖和低聚果糖纳滤分离高纯化工艺.首先根据纳滤膜截留相对分子质量和截留率选择适用的纳滤膜,然后进行纳滤分离工艺和操作条件的探索,随着纯化倍数递增,单

糖或二糖逐渐被去除,产品纯度、低聚糖收得率和产品出率发生规律性变化.应用纳滤分离技术使低聚异麦芽糖纯度IMO≥90%,低聚果糖纯度FOS≥95%.关键词:纳米过滤;低聚异麦芽糖;低聚果糖中图分类号:TS244文献标识码:A

TheNanofiltrationTechniqueforIsolationofOligosacchride

SUNWei2rong,　HANLiang,　BAOYuan2xing

(JiangsuInstittuteofMicrobiology,Wuxi214063,China)

Abstract:Inthispaper,thenanofiltrationtechniquesofisomaltooligosacchride(IMO)andoligofrucose(FOS)arereported.First,thepropermembrancewaschosenbasedonhold2backrateandhold2backelement.Thentheoperationconditionsandtheseparationdraftwereoptimized.Thepurityofisomal2tooligosacchridewashigherthan90%andthatofoligofrucosehigherthan95%afterromovingmonosacchrideanddualsacchride.

Keywords:nanofiltration;isomaltooligosacchride;oligofrucose

　　酶法生产或从植物中提取的功能性低聚糖,都是混合糖浆,主要含有可消化性糖和难消化性糖.难消化性糖(或非消化性糖)具有生理功能,有益于身体健康,例如低聚异麦芽糖中的异麦芽糖、潘糖、异麦芽三糖、异麦芽四糖等;低聚果糖中的蔗果三糖、蔗果四糖、蔗果五糖等;大豆低聚糖中的棉子糖、水苏糖等.因此,要提高低聚糖的生理功能,就必须提高这类低聚糖的含量.一般来说,这类低聚糖质量分数在50%以上的糖称为50型产品;90%左右的糖称为90型产品.酶法生产和植物提取的

　　收稿日期:2002-05-30;　修订日期:2002-07-11.

功能性低聚糖大多属于50型产品,即初级品.它们中的可消化性糖主要是单糖(葡萄糖、果糖)和二糖(麦芽糖、蔗糖).运用高新分离技术,去除单糖或二

糖,把50型低聚糖产品提纯为90型低聚糖产品,这是功能性低聚糖行业发展面临的迫切任务.

低聚糖的分离纯化技术,有纳滤分离法、色谱分离法和微生物分离法(发酵法).前二种为当代国际先进的物理分离方法[1～5],后一种是利用某种酵母特性的传统生化分离方法[6].本实验探讨了低聚异麦芽糖和低聚果糖的纳滤分离纯化技术.

　　基金项目:国家“九五”科技攻关项目(962C03201201)资助课题.

作者简介:孙蔚榕(1974-),女,江苏无锡人,实习研究员.

1　材料和方法

1.1　材料

1.1.1　低聚异麦芽糖浆1上海市融氏企业有限公司提供.低聚异麦芽糖糖分(质量分数/%)组成:葡

糖、麦芽三糖、异麦芽三糖、潘糖和四糖及其四糖以上的含量.1.2.2　低聚果糖糖分组成分析1采用HPLC法.色谱条件参照QB/T249122000《低聚异麦芽糖》行业标准中5.9.1.4.2单柱法,以峰面积归一化测定葡萄糖、蔗糖、蔗果三糖、蔗果四糖、蔗果五糖、蔗果六糖的含量.1.2.3　纳滤分离膜的选择

纳滤界于超滤和反渗透之间,纳滤膜孔径在纳米级,截留相对分子质量以百级为单位[9].纳滤分离技术适用于相对分子质量在1500以下的低聚糖(寡糖),作者已成功地进行了低聚异麦芽糖和低聚果糖的分离纯化.低聚异麦芽糖的纳滤分离,目的是去除相对分子质量为180的葡萄糖,使低聚异麦芽糖质量分数总量达90%.低聚果糖的纳滤分离,目的是去除相对分子质量180的葡萄糖、果糖和相对分子质量342的蔗糖,使低聚果糖质量分数总含量达95%.

膜的选择必须考虑适用性、可操作性和经

接种量(体积分数)/%济性.　　

1)膜的适用性:首先考虑膜的截留相对分子质量和截留率.例如低聚异麦芽糖纳滤分离纯化,选择的是葡萄糖截留率低、二糖以上的糖截留率高的膜组件(见表1).根据实验结果,选择甲型纳滤膜.低聚果糖的纳滤分离纯化,选择二糖截留率低、蔗果三糖截留率较高的膜组件.

表1　实验膜截流率比较

Tab.1　Hold2backratesofthreeexperimentalmembranes

萄糖(G)25.6,麦芽糖(G2)5.4,异麦芽糖(IG2)

20.3,麦芽三糖(G3)0.9,潘糖(P)9.0,异麦芽三糖(IG3)11.2,四糖及四糖以上(≥G4)27.6.低聚异麦芽糖质量分数总含量(IMO)68.1%,三糖合计(IG2+P+IG3)质量分数40.5%.糖化转苷工艺独特,质量优于行业标准[7].1.1.2　低聚果糖浆1广东江门量子高科生物工程有限公司提供.低聚果糖糖分(质量分数/%)组成:葡萄糖(G)34.04,蔗糖(GF)12.14,蔗果三糖(GF2)25.53,蔗果四糖(GF3)22.48,蔗果五糖(GF4)5.18.低聚果糖质量分数总含量(FOS):质量分数53.82%.1.1.3　去离子水1江苏无锡市双净设备有限公司生产(JN250型反渗透纯水设备),电导率≤10S/m.

1.1.4　仪器1高效液相色谱仪Waters600(配有示差折光检测器和柱恒温系统);色谱柱:钙型阳离子

交换树脂柱AminexHPX242A(BIO2RAD),填料粒径5μm,柱尺寸D7.8mm×300mm;氨基键合柱:TSKgelAmide280,填料粒径5μm,柱尺寸D4.6mm×250mm;分析天平:感量0.001g;微量进样

器:10μL.1.1.5　试剂1水:二次蒸馏水或超纯水;乙腈:色谱纯;葡萄糖、蔗糖标准品均为上海试剂一厂生产;麦芽糖、异麦芽糖、麦芽三糖、潘糖、异麦芽三糖、麦芽四糖,蔗果三糖、蔗果四糖、蔗果五糖、蔗果六糖标准品,均为SIGMA公司试剂.1.1.6　膜分离设备1纳滤设备又称纳滤膜分离系统,由高压泵、膜组件、膜壳、热交换器、储罐、自动控制部分及各种仪表和阀门等组成,整套系统形成进料、循环分离、浓缩、清洗各分系统.膜组件从美国海德能公司购进.200型膜用于分离单糖,截留相对分子质量≥200,膜面积为1.0m2;300型膜用于分离二糖,截留相对分子质量≥342,膜面积为1.77m2.高压泵采用高压离心泵或柱塞泵,国内选购配套,功率4kW,最大工作压力4.0MPa.1.2　方法1.2.1　低聚异麦芽糖糖分组成分析1采用HPLC法[8],按QB/T249122000《低聚异麦芽糖》行业标准中5.9.1.4.1双柱法测定葡萄糖、麦芽糖、异麦芽

膜型葡萄糖二糖以上

号截留率/%截留率/%甲型乙型

8093

>99.0>99.5

实验结果

分离去除葡萄糖,适用于研究制备IMO290

对单糖和二糖分离效果差,需要更多纯水,很难达到IMO290

二糖以上的截留率低,虽然所需纯水少,但低聚糖回收率低

丙型80>90.0

　　2)纳滤膜的可操作性:需考虑操作压力、通量、温度和带电荷等因素,这些工艺因素取决于纳滤膜的材质和构造.经过实验,探索纳滤工艺的最适压力、通量、温度和底物质量浓度,对产品纯化程度、低聚糖收得率和产品出率有直接影响.

3)纳滤膜的经济性:膜截留相对分子质量和截留率的筛选决定纯化后的产品纯度,工艺操作条件的选择决定低聚糖的收得率和运行费用.低聚果糖的纯化,采用二级分离方法.第一级分离选用300

型膜组件,得到高纯度低聚果糖(FOS≥95%)产品.第二次分离选用200型膜组件,对透过液回收三糖及以上的糖,得到普通低聚果糖产品(FOS≥55%).二次分离结果合计使低聚果糖收得率和产品出率达到理想的经济效果.

1.2.4　低聚异麦芽糖的分离纯化工艺

1)应用甲型膜组件单级分离纯化.

2)工艺条件:操作压力1.5～1.8MPa; …… 此处隐藏：8566字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……