CN110590876B - 一种高纯甜菊糖苷及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种高纯甜菊糖苷及其制备方法,该方法以甜叶菊为原料,采用水浸提法,提取液先经Ultra‑flo膜超滤分离去除多糖、蛋白质、鞣质及固体悬浮物等杂质,再经ADS‑7吸附树脂柱,除去大量色素杂质,解吸液浓缩回收乙醇后再上RS‑2吸附树脂柱,吸附流出液浓缩干燥,得甜菊糖苷产品,产品的纯度可达97~99%,收率8~9%(按甜叶菊干粉计)。本发明方法具有工艺简单、不使用有毒有机溶剂,产物纯度高、符合食品安全要求等特点。
Description
技术领域
本发明涉及天然有机化学和农产品的深度加工领域,尤其是一种高纯甜菊糖苷及其制备方法。
背景技术
甜菊糖苷是甜叶菊中重要的天然活性物质,是优良的甜味剂,甜度为蔗糖的200~300倍,热量约为蔗糖的1/300,食用安全性高,且具于降血压、消炎以及提高免疫力等作用,是理想的高甜度、低热量、口味好,对糖尿病和高血脂有一定疗效的新型甜味剂。1995年美国FDA批准甜菊糖苷可以作为“膳食补充剂”进行销售和消费,2004年世界联合卫生组织正式通过允许甜菊糖苷在世界范围内通用的决议,2008年美国FDA正式批准高纯度的甜菊糖苷可以作为甜味剂应用到美国的食品和饮料中,这项批准大大扩充了甜菊糖苷在食品添加剂领域的应用范围,也使高纯度的甜菊糖苷产品成为市场热点。近年来随着对其组分化学结构、理化性质及生物活性研究的深入,也需要提供大量高纯度甜菊糖苷作为制药原料或标准品,新的领域对产品纯度提出更高的要求,而传统提制技术和产品已经不能满足发展的需要。
近年来,国内外有很多关于甜菊糖苷分离纯化的研究,利用了许多新型分离、制备方法,但主要还是以树脂吸附分离为主,原理是利用大孔吸附树脂对甜菊糖苷的高吸附选择性对其进行脱色纯化。甜菊糖苷的制备工艺一般包括提取、絮凝沉淀、大孔树脂吸附甜菊糖苷、解吸液浓缩、干燥等步骤。
甜叶菊干叶中甜菊糖苷含量为10~18%,甜菊糖苷易溶于水、甲醇、乙醇等溶液。甲醇有毒很少用作提取剂,用乙醇提取时能提取出很多脂类物质,尤其是叶绿素,严重影响脱色效果。采用水提成本低、但会提出大量水溶性杂质,如多糖、果胶、单宁、有机酸、蛋白质、色素、有机盐等,不能直接进入大孔吸附树脂柱,以免造成树脂污染严重,降低树脂的吸附分离性能。甜菊糖苷提取液的除杂脱色多采用絮凝沉淀、离心分离法,但絮凝法费用高、效率低、且添加絮凝剂引入的杂质需要在后续工艺中去除,同时沉淀物会吸附一部分甜菊糖苷,使收率降低。以现有的树脂吸附法进行甜菊糖苷的提取分离,只能得到纯度为90%以下的产品。为进一步提高产品纯度,可采用重结晶法、高效逆流色谱法对产品进行精制。重结晶法能耗较大、晶体生长慢,耗时较长、收率低、产品纯度仅达到95%左右,且母液回收工序繁琐。高效逆色谱法对设备要求高,溶剂***优化耗时费力、实际应用困难。如何进一步提高甜菊糖苷产品的纯度,一直是困扰生产厂家的一个严重问题。
发明内容
本发明的目的是为了克服现有技术的不足,提供一种高纯甜菊糖苷的制备方法,其工艺简单、不使用有毒有机溶剂,产物纯度高、符合食品安全要求的树脂吸附法制备高纯甜菊糖苷的方法。本发明主要是联合膜超滤和两次树脂柱层析分离技术,从甜叶菊的提取液中分离纯化甜菊糖苷,制备纯度达97%以上的甜菊糖苷产品。其工艺设计原理是利用Ultra-flo膜超滤对甜菊糖苷提取液初步除杂,利用ADS-7大孔吸附树脂脱色后,再利用RS-2凝胶型超高交联吸附树脂的筛分吸附分离功能,对纯度90%左右的甜菊糖苷溶液进一步脱色纯化,使产品纯度达到97%以上。
具体来说,本发明所述制备方法包括如下步骤:1)提取:甜叶菊干叶粉粹,用去离子水80℃下搅拌提取,提取液茶褐色;2)Ultra-flo膜超滤:提取液经板式Ultra-flo膜超滤分离除去提取液中的大量多糖、蛋白质、鞣质及固体悬浮物等杂质,超滤透析液中甜菊糖苷浓度为7~12g/L,纯度为40%左右,收率达13%左右(按甜叶菊干粉计);3)ADS-7树脂吸附脱色:超滤透析液上ADS-7吸附树脂,该树脂对甜菊糖苷具有较高的吸附容量和吸附选择性,吸附过程中大量色素杂质流出,甜菊糖苷被吸附在树脂上。而后采用乙醇水溶液解吸,解吸液中甜菊糖苷的浓度为10~20g/L,纯度为85%~90%,收率达10%左右(按甜叶菊干粉计);4)RS-2树脂筛分吸附:解吸液减压浓缩回收乙醇后,浓缩液上RS-2树脂柱,色素被树脂吸附,甜菊糖苷不被吸附、随流出液流出,收集流出液,减压浓缩、干燥得甜菊糖苷固体产品,产品纯度可达97~99%,收率8~9%(按甜叶菊干粉计)。
更进一步的,本发明所述制备方法包括如下步骤:
1)提取:甜叶菊干叶粉粹,加15~20倍重量的去离子水80℃下分两次搅拌提取,每次浸提2h,纱布粗滤,合并滤液,即得茶褐色提取液。
2)Ultra-flo膜超滤:甜菊糖苷提取液在常温常压下泵入Ultra-flo膜设备中进行超滤纯化,其工艺条件为:进口压力4bar,出口压力2bar。浓缩到一定程度后,加水套洗,加水量约为初始料液的1/4。超滤膜片为截留分子量4万的聚偏氟乙烯膜(PVDF),平均膜通量大,浓缩倍数可达4~5倍。超滤可除去提取液中的大量水溶性蛋白、多糖、果胶、鞣质、色素及固体悬浮物等杂质,改善水提液的质量,以利于后续工艺。
3)ADS-7树脂吸附脱色:ADS-7树脂为大孔型苯乙烯-二乙烯苯共聚体,树脂骨架上负载季胺基基团,平均孔径25~35nm,比表面积100~120m2/g,平均粒径0.30~0.60mm。9~12BV的超滤透析液上ADS-7树脂柱吸附(吸附流速2~3BV/h),甜菊糖苷被吸附在树脂上,大量色素等杂质流出。吸附完毕先用2BV纯水洗柱(水洗流速4BV/h),而后用4~6BV的60%乙醇水溶液解吸(解吸流速1.5~2BV/h),收集解吸液。
4)RS-2树脂筛分吸附:RS-2树脂为凝胶型超高交联吸附树脂,骨架结构为苯乙烯-二乙烯苯共聚体,具有纳米微孔结构,孔容0.50~0.60mL/g,平均孔径1.40~1.70nm,比表面积1300~1500m2/g,平均粒径0.18~0.42mm。ADS-7树脂解吸液减压浓缩回收乙醇后,10~20BV的浓缩液上RS-2树脂柱(吸附流速2~3BV/h)。在上柱吸附过程中,溶液中少量的小分子色素等杂质能进入RS-2树脂孔道,而被树脂吸附;分子量较大的甜菊糖苷不能进入树脂孔内,随流出液流出。上柱液为淡黄色,经RS-2树脂吸附后,甜菊糖苷流出液变为无色。
5)减压浓缩、干燥:甜菊糖苷流出液减压浓缩、干燥得白色甜菊糖苷粉末产品。
本发明采用膜超滤法处理甜菊糖苷提取液,除去提取液中的大量多糖、蛋白质、色素及固体悬浮物等杂质,可有效减少后续树脂处理负担,利于产品质量的提高。而树脂分离技术具有低能耗、过程环保、操作方便等优点,已用于甜菊糖苷的提取分离。
本发明的关键点之一在于,通过两级树脂吸附配合,即3)ADS-7树脂吸附脱色,对甜菊糖苷具有较高的吸附容量和吸附选择性,吸附过程中大量色素杂质流出,甜菊糖苷被吸附在树脂上。而后采用乙醇水溶液解吸,取解吸液减压浓缩回收乙醇后的浓缩液,作为步骤4)中的上柱液,将该浓缩液经RS-2树脂筛分吸附分离,此时色素被树脂吸附,甜菊糖苷不被吸附、随流出液流出,从而实现使产品纯度由85~90%提高至97~99%。
具体方案如下:
一种高纯甜菊糖苷的制备方法,包括以下步骤:
步骤1):将甜叶菊干叶粉粹,加入去离子水加热搅拌进行提取,获得提取液;
步骤2):将上步获得的提取液经板式Ultra-flo超滤膜超滤分离,收集超滤透析液;
步骤3):将上步收集的超滤透析液上ADS-7吸附树脂,甜菊糖苷被吸附在树脂上,色素不被树脂吸附,而后采用乙醇水溶液解吸,收集解吸液;
步骤4):将上步收集的解吸液减压浓缩回收乙醇后,浓缩液上RS-2树脂,色素被树脂吸附,甜菊糖苷不被吸附,收集流出液,减压浓缩、干燥得甜菊糖苷固体产品。
进一步的,所述步骤1)中提取是用甜叶菊干叶总重15~20倍的去离子水在70-85℃下搅拌提取。
进一步的,所述步骤2)中超滤膜为聚偏氟乙烯膜片,截留分子量为3.5-4.5万。
进一步的,所述步骤2)中超滤分离的进口压力4±1bar,出口压力2±1bar,浓缩4±1倍后,加水套洗。
进一步的,所述步骤3)中ADS-7吸附树脂为季胺型苯乙烯-二乙烯苯聚合物,平均孔径25~35nm,比表面积100~120m2/g,平均粒径0.30~0.60mm。
进一步的,所述步骤3)中ADS-7吸附树脂的上柱量为9~12BV,吸附流速2~3BV/h。
进一步的,所述步骤3)中解吸的解吸剂为4~6BV的60%乙醇水溶液,解吸流速1.5~2BV/h。
进一步的,所述步骤4)中RS-2树脂是凝胶型超高交联吸附树脂,该树脂为具有纳米微孔结构的苯乙烯-二乙烯苯聚合物,孔容0.50~0.60mL/g,平均孔径1.40~1.70nm,比表面积1300~1500m2/g,平均粒径0.15~0.30mm。
进一步的,所述步骤4)中RS-2树脂的上柱量为10~20BV,吸附流速2~3BV/h。
本发明还保护运用所述高纯甜菊糖苷的制备方法,制备得到的高纯甜菊糖苷,纯度为97.0~99.9%。
有益效果:本方法与现有树脂吸附法比较,具有如下显著的优点:
1)采用膜分离技术取代传统的絮凝过程,由于无离子掺入,因而可取消传统生产工艺中的离子交换过程,简化生产工艺过程,且膜分离技术效率高、可连续处理大量提取液。
2)采用两级树脂吸附法层析分离:第一级,ADS-7吸附树脂对甜菊糖苷具有较高的吸附选择性和吸附容量,吸附过程中大量色素等杂质流出,吸附完毕采用60%乙醇水溶液解吸,同时可达到富集浓缩的目的,甜菊苷纯度由40%左右提高至85~90%,浓度由7~12g/L提高至10~20g/L。第二级RS-2吸附树脂具有分子筛分吸附性能,即能按分子尺寸大小进行选择性吸附。RS-2树脂具有适中的孔径(孔径1.40~1.70nm),吸附过程中小分子杂质能够自由出入树脂孔道而被树脂吸附,甜菊糖苷分子量较大,不能进入树脂孔内,随流出液一起流出。故RS-2树脂只吸附甜菊糖苷溶液中分子尺寸较小的杂质,对含量较高的甜菊糖苷(含量85~90%)不吸附,并且树脂的比表面积很大(1300~1500m2/g),对杂质的吸附容量很高,因此少量的树脂就可以处理大量甜菊糖苷溶液。经RS-2树脂纯化,产品纯度可达97~99%。
附图说明
为了更清楚地说明本发明的技术方案,下面将对附图作简单的介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅涉及本发明的一些实施例,而非对本发明的限制。
图1是本发明一个实施例1提供的制备高纯甜菊糖苷的工艺流程图。
具体实施方式
下面将更详细地描述本发明的优选实施方式。虽然以下描述了本发明的优选实施方式,然而应该理解,可以以各种形式实现本发明而不应被这里阐述的实施方式所限制。实施例中未注明具体技术或条件者,按照本领域内的文献所描述的技术或条件或者按照产品说明书进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者,均为可以通过市购获得的常规产品。在下面的实施例中,如未明确说明,“%”均指重量百分比。
实施例1:
1)提取:1000g甜叶菊干粉,加15L去离子水80℃下分两次搅拌提取,每次浸提2h,纱布粗滤,合并滤液,即得茶褐色提取液13.5L。
2)Ultra-flo膜超滤:13.5L甜聚糖苷提取液在常温常压下泵入Ultra-flo膜设备中进行超滤纯化,其工艺条件为:进口压力4bar,出口压力2bar。浓缩至3.4L后,加3.4L水套洗,共收集透析液13.4L。超滤膜片为截留分子量4万的聚偏氟乙烯膜(PVDF),平均膜通量为37.8L.m2.h-1。透析液中甜菊糖苷浓度为10.24g/L,纯度为42.53%,收率为13.82%(按甜叶菊干粉计)。
3)ADS-7树脂吸附脱色:13.4L超滤透析液上ADS-7树脂柱吸附(柱体积为1.5L、柱内径6.2cm、柱高50cm、径高比1:8),吸附流速2BV/h,甜菊糖苷被吸附在树脂上,大量色素等杂质流出。吸附完毕先用2BV纯水洗柱,水洗流速4BV/h,而后用4BV的60%乙醇水溶液解吸,解吸流速1.5BV/h,收集解吸液6L。解吸液中甜菊糖苷的浓度为17.11g/L,纯度为87.32%,收率为10.27%(按甜叶菊干粉计)。
4)RS-2树脂筛分吸附:ADS-7树脂解吸液减压浓缩至2.6L(浓度为41.79g/L),2.6L浓缩液上RS-2树脂柱(柱体积为0.2L、柱内径3.1cm、柱高27cm、径高比1:8.7),吸附流速2BV/h。吸附过程中分子量较小的色素等杂质被树脂吸附,而分子量较大的甜菊糖苷不被吸附,随流出液流出。吸附完毕用2BV纯水洗柱,共收集流出液2.8L(开始收集的0.2L流出液无甜味,废弃),甜菊糖苷浓度为33.15g/L。
5)减压浓缩、干燥:甜菊糖苷流出液减压浓缩、干燥得白色甜菊糖苷产品95.35g,产品纯度为97.35%,收率为9.28%(按甜叶菊干粉计)。
实施例2:
1)提取:1000g甜叶菊干粉,加17L去离子水80℃下分两次搅拌提取,每次浸提2h,纱布粗滤,合并滤液,即得茶褐色提取液15.2L。
2)Ultra-flo膜超滤:15.2L甜聚糖苷提取液在常温常压下泵入Ultra-flo膜设备中进行超滤纯化,其工艺条件为:进口压力4bar,出口压力2bar。浓缩至4.1L后,加4.1L水套洗,共收集透析液15.0L。超滤膜片为截留分子量4万的聚偏氟乙烯膜(PVDF),平均膜通量为40.5L.m2.h-1。透析液中甜菊糖苷浓度为8.52g/L,纯度为41.56%,收率为12.95%(按甜叶菊干粉计)。
3)ADS-7树脂吸附脱色:15.0L超滤透析液上ADS-7树脂柱吸附(柱体积为1.5L、柱内径6.2cm、柱高50cm、径高比1:8),吸附流速2.5BV/h,甜菊糖苷被吸附在树脂上,大量色素等杂质流出。吸附完毕先用2BV纯水洗柱,水洗流速4BV/h,而后用5BV的60%乙醇水溶液解吸,解吸流速2BV/h,收集解吸液7.5L。解吸液中甜菊糖苷的浓度为13.12g/L,纯度为90.15%,收率为9.84%(按甜叶菊干粉计)。
4)RS-2树脂筛分吸附:ADS-7树脂解吸液减压浓缩至3.1L(浓度为31.59g/L),3.1L浓缩液上RS树脂柱(柱体积为0.2L、柱内径3.1cm、柱高27cm、径高比1:8.7),吸附流速2.5BV/h。吸附过程中分子量较小的色素等杂质被树脂吸附,而分子量较大的甜菊糖苷不被吸附,随流出液流出,吸附完毕用2BV纯水洗柱,共收集流出液3.3L(开始收集的0.2L流出液无甜味,废弃),甜菊糖苷浓度为27.23g/L。
5)减压浓缩、干燥:甜菊糖苷流出液减压浓缩、干燥得白粉甜菊糖苷产品91.22g,产品纯度为98.51%,收率为8.99%(按甜叶菊干粉计)。
实施例3:
1)提取:1000g甜叶菊干粉,加20L去离子水80℃下分两次搅拌提取,每次浸提2h,纱布粗滤,合并滤液,即得茶褐色提取液18.4L。
2)Ultra-flo膜超滤:18.4L甜聚糖苷提取液在常温常压下泵入Ultra-flo膜设备中进行超滤纯化,其工艺条件为:进压4bar,出压2bar。浓缩到4.5L后,加4.5L水套洗,共收集透析液18.2L。超滤膜片为截留分子量4万的聚偏氟乙烯膜(PVDF),平均膜通量为47.8L.m2.h-1。透析液中甜菊糖苷浓度为7.23g/L,纯度为39.82%,收率为13.16%(按甜叶菊干粉计)。
3)ADS-7树脂吸附脱色:18.2L超滤透析液上ADS-7树脂柱吸附(柱体积为1.5L、柱内径6.2cm、柱高50cm、径高比1:8),吸附流速3BV/h,甜菊糖苷被吸附在树脂上,大量色素等杂质流出。吸附完毕先用2BV纯水洗柱,水洗流速4BV/h,而后用6BV的60%乙醇水溶液解吸,解吸流速2BV/h,收集解吸液8.6L。解吸液中甜菊糖苷的浓度为11.61g/L,纯度为85.29%,收率为9.98%(按甜叶菊干粉计)。
4)RS树脂筛分吸附:ADS-7树脂解吸液减压浓缩至3.9L(浓度为23.65g/L),3.9L浓缩液上RS树脂柱(柱体积为0.2L、柱内径3.1cm、柱高27cm、径高比1:8.7),吸附流速3BV/h。吸附过程中分子量较小的色素等杂质被树脂吸附,而分子量较大的甜菊糖苷不被吸附,随流出液流出,吸附完毕用2BV纯水洗柱,共收集流出液4.2L(开始收集的0.4L流出液无甜味,废弃),甜菊糖苷浓度为21.79g/L。
5)减压浓缩、干燥:甜菊糖苷流出液减压浓缩、干燥得白粉甜菊糖苷产品92.33g,产品纯度为99.12%,收率为9.15%(按甜叶菊干粉计)。
实施例4
1)提取:1000g甜叶菊干粉,加15L去离子水70℃下分两次搅拌提取,每次浸提2h,纱布粗滤,合并滤液,即得茶褐色提取液。
2)Ultra-flo膜超滤:甜聚糖苷提取液在常温常压下泵入Ultra-flo膜设备中进行超滤纯化,其工艺条件为:进压5bar,出压3bar。浓缩到5倍后,加水套洗,收集透析液。超滤膜片为截留分子量4.5万的聚偏氟乙烯膜(PVDF)。
3)ADS-7树脂吸附脱色:超滤透析液上ADS-7树脂柱吸附(柱体积为1.5L、柱内径6.2cm、柱高50cm、径高比1:8),吸附流速3BV/h,甜菊糖苷被吸附在树脂上,大量色素等杂质流出。吸附完毕先用2BV纯水洗柱,水洗流速4BV/h,而后用5BV的60%乙醇水溶液解吸,解吸流速1.5BV/h,收集解吸液。
4)RS树脂筛分吸附:ADS-7树脂解吸液减压浓缩,浓缩液上RS树脂柱(柱体积为0.2L、柱内径3.1cm、柱高27cm、径高比1:8.7),吸附流速3BV/h。吸附过程中分子量较小的色素等杂质被树脂吸附,而分子量较大的甜菊糖苷不被吸附,随流出液流出,吸附完毕用2BV纯水洗柱,收集流出液(开始收集的0.4L流出液无甜味,废弃)。
5)减压浓缩、干燥:甜菊糖苷流出液减压浓缩、干燥得白粉甜菊糖苷产品,产品纯度大于99%。
实施例5
1)提取:1000g甜叶菊干粉,加18L去离子水85℃下分两次搅拌提取,每次浸提2h,纱布粗滤,合并滤液,即得茶褐色提取液18.4L。
2)Ultra-flo膜超滤:18.4L甜聚糖苷提取液在常温常压下泵入Ultra-flo膜设备中进行超滤纯化,其工艺条件为:进压3bar,出压1bar。浓缩3倍后,加水套洗,收集透析液。超滤膜片为截留分子量3.5万的聚偏氟乙烯膜(PVDF)。
3)ADS-7树脂吸附脱色:超滤透析液上ADS-7树脂柱吸附(柱体积为1.5L、柱内径6.2cm、柱高50cm、径高比1:8),吸附流速2BV/h,甜菊糖苷被吸附在树脂上,大量色素等杂质流出。吸附完毕先用2BV纯水洗柱,水洗流速4BV/h,而后用4BV的60%乙醇水溶液解吸,解吸流速2BV/h,收集解吸液。
4)RS树脂筛分吸附:ADS-7树脂解吸液减压浓缩,浓缩液上RS树脂柱(柱体积为0.2L、柱内径3.1cm、柱高27cm、径高比1:8.7),吸附流速2BV/h。吸附过程中分子量较小的色素等杂质被树脂吸附,而分子量较大的甜菊糖苷不被吸附,随流出液流出,吸附完毕用2BV纯水洗柱,收集流出液(开始收集的0.4L流出液无甜味,废弃)。
5)减压浓缩、干燥:甜菊糖苷流出液减压浓缩、干燥得白粉甜菊糖苷产品,产品纯度大于99%。
对比例1
1)提取:1000g甜叶菊干粉,加15L去离子水80℃下分两次搅拌提取,每次浸提2h,纱布粗滤,合并滤液,再布氏漏斗过滤,即得茶褐色澄清液12.8L。透析液中甜菊糖苷浓度为11.21g/L,纯度为34.16%,收率为14.35%(按甜叶菊干粉计)。
2)ADS-7树脂吸附脱色:12.8L澄清液上ADS-7树脂柱吸附(柱体积为1.5L、柱内径6.2cm、柱高50cm、径高比1:8),吸附流速2BV/h,甜菊糖苷被吸附在树脂上,大量色素等杂质流出。吸附完毕先用2BV纯水洗柱,水洗流速4BV/h,而后用4BV的60%乙醇水溶液解吸,解吸流速1.5BV/h,收集解吸液6L。解吸液中甜菊糖苷的浓度为15.34g/L,纯度为72.18%,收率为9.20%(按甜叶菊干粉计)。
4)RS-2树脂筛分吸附:ADS-7树脂解吸液减压浓缩至2.61L(浓度为34.62g/L),2.61L浓缩液上RS-2树脂柱(柱体积为0.2L、柱内径3.1cm、柱高27cm、径高比1:8.7),吸附流速2BV/h。吸附过程中分子量较小的色素等杂质被树脂吸附,而分子量较大的甜菊糖苷不被吸附,随流出液流出。吸附完毕用2BV纯水洗柱,共收集流出液2.9L(开始收集的0.1L流出液无甜味,废弃),甜菊糖苷浓度为29.87g/L。
5)减压浓缩、干燥:甜菊糖苷流出液减压浓缩、干燥得白色甜菊糖苷产品90.98g,产品纯度为95.21%,收率为8.66%(按甜叶菊干粉计)。
与实施例1相比,该实验过程中,提取液经过滤澄清后直接上ADS-7树脂柱,由于提取液中含有大量水溶性蛋白质、多糖、鞣质等杂质,导致树脂对甜菊糖苷的吸附容量和吸附选择性下降,该步所得产品纯度仅为72.18%(实施例1中为87.32%),产品纯度较低,直接导致RS-2树脂杂质吸附负担过重,最终导致产品纯度仅为95.21%。由于提取液未经超滤除杂直接上树脂柱,不仅影响树脂的吸附性能和吸附选择性,也会造成树脂的污染严重,树脂再生难度加大、树脂使用寿命缩短。
对比例2
1)提取:1000g甜叶菊干粉,加15L去离子水80℃下分两次搅拌提取,每次浸提2h,纱布粗滤,合并滤液,即得茶褐色提取液13.6L。
2)Ultra-flo膜超滤:13.6L甜聚糖苷提取液在常温常压下泵入Ultra-flo膜设备中进行超滤纯化,其工艺条件为:进口压力4bar,出口压力2bar。浓缩至3.5L后,加3.5L水套洗,共收集透析液13.6L。超滤膜片为截留分子量4万的聚偏氟乙烯膜(PVDF),平均膜通量为36.9L.m2.h-1。透析液中甜菊糖苷浓度为10.83g/L,纯度为40.69%,收率为14.73%(按甜叶菊干粉计)。
3)AB-8树脂吸附脱色:13.6L超滤透析液上AB-8树脂柱吸附(柱体积为1.5L、柱内径6.2cm、柱高50cm、径高比1:8),吸附流速2BV/h,甜菊糖苷被吸附在树脂上,大量色素等杂质流出。吸附完毕先用2BV纯水洗柱,水洗流速4BV/h,而后用5BV的60%乙醇水溶液解吸,解吸流速1.5BV/h,收集解吸液7.5L。解吸液中甜菊糖苷的浓度为12.76g/L,纯度为67.52%,收率为9.57%(按甜叶菊干粉计)。
4)HZ-801树脂进一步吸附脱色:AB-8树脂解吸液减压浓缩至3.0L(浓度为31.62g/L),3.0L浓缩液上HZ-801树脂柱(柱体积为0.8L、柱内径4.8cm、柱高44cm、径高比1:9.2),吸附流速2BV/h。吸附过程中甜菊糖苷被吸附在树脂上,色素等杂质流出。吸附完毕先用2BV纯水洗柱,水洗流速4BV/h,而后用3BV的70%乙醇水溶液解吸,解吸流速1.5BV/h,收集解吸液2.4L。解吸液中甜菊糖苷的浓度为31.57g/L。
5)减压浓缩、干燥:甜菊糖苷流出液减压浓缩、干燥得甜菊糖苷产品82.04g,产品纯度为92.35%,收率为7.58%(按甜叶菊干粉计)。
与实施例1相比,该实验过程中,提取液经超滤纯化后也采用两次树脂法吸附脱色,其中AB-8树脂为弱极性吸附树脂(平均孔径130~140nm,比表面积480-520m2/g,平均粒径0.30~1.25mm),HZ-801树脂为非极性吸附树脂(平均孔径70~80nm,比表面积880-920m2/g,平均粒径0.30~1.25mm)。超滤透析液先经AB-8树脂吸附脱色,产品纯度仅提高至67.52%(实施例1中ADS-7树脂脱色后产品纯度可达87.32%);AB-8树脂解吸液浓缩后再上HZ-801树脂柱进一步脱色纯化,最终产品纯度仅为92.35%(实施例1中RS-2树脂筛分吸附后产品纯度可达97.35%)。两次树脂纯化结果均低于实施例1,且实施例1中RS-2树脂的上柱量为13BV,而HZ-801树脂的上柱量仅为3.75BV,处理量远低于RS-2树脂。甜菊糖苷溶液上HZ-801树脂柱时,甜菊糖苷被树脂吸附,色素等杂质随流出液流出;而甜菊糖苷溶液上RS-2树脂柱时,由于RS-2树脂具有适中的孔径(孔径1.40~1.70nm),吸附过程中小分子杂质能够自由出入树脂孔道而被树脂吸附,甜菊糖苷分子量较大,不能进入树脂孔内,随流出液一起流出。故RS-2树脂只吸附甜菊糖苷溶液中分子尺寸较小的杂质,对含量较高的甜菊糖苷(含量85~90%)不吸附,并且树脂的比表面积很大(1300~1500m2/g),对杂质的吸附容量很高,因此少量的树脂就可以处理大量甜菊糖苷溶液。
以上详细描述了本发明的优选实施方式,但是,本发明并不限于上述实施方式中的具体细节,在本发明的技术构思范围内,可以对本发明的技术方案进行多种简单变型,这些简单变型均属于本发明的保护范围。
另外需要说明的是,在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征,在不矛盾的情况下,可以通过任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复,本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。
此外,本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合,只要其不违背本发明的思想,其同样应当视为本发明所公开的内容。
Claims (1)
1.一种高纯甜菊糖苷的制备方法,其特征在于:包括以下步骤:
步骤1):将甜叶菊干叶粉粹,加入去离子水加热搅拌进行提取,所述提取是用甜叶菊干叶总重15~20倍的去离子水在70-85℃下搅拌提取,获得提取液;
步骤2):将上步获得的提取液经板式Ultra-flo超滤膜超滤分离,所述超滤分离的进口压力4±1bar,出口压力2±1bar,浓缩4±1倍后,加水套洗,收集超滤透析液;超滤膜为聚偏氟乙烯膜片,截留分子量为3.5-4.5万;
步骤3):将上步收集的超滤透析液上ADS-7吸附树脂,甜菊糖苷被吸附在树脂上,色素不被树脂吸附,而后采用乙醇水溶液解吸,收集解吸液;所述ADS-7吸附树脂为季胺型苯乙烯-二乙烯苯聚合物,平均孔径25~35nm,比表面积100~120m2/g,平均粒径0.30~0.60mm;所述ADS-7吸附树脂的上柱量为9~12BV,吸附流速2~3BV/h;所述解吸的解吸剂为4~6BV的60%乙醇水溶液,解吸流速1.5~2BV/h;
步骤4):将上步收集的解吸液减压浓缩回收乙醇后,浓缩液上RS-2树脂,所述RS-2树脂的上柱量为10~20BV,吸附流速2~3BV/h,色素被树脂吸附,甜菊糖苷不被吸附,收集流出液,减压浓缩、干燥得甜菊糖苷固体产品;所述RS-2树脂是凝胶型超高交联吸附树脂,为具有纳米微孔结构的苯乙烯-二乙烯苯聚合物,孔容0.50~0.60mL/g,平均孔径1.40~1.70nm,比表面积1300~1500m2/g,平均粒径0.15~0.30mm。
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