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高純度甜菊糖苷分步結晶工藝研究

發布時間:2021-08-20 10:56所屬分類:化工生產加入收藏

【關鍵詞】甜菊糖;高純度;低溫;分步結晶 0 引言 甜菊糖苷是從菊科草本植物甜葉菊中提取的極甜的非糖類物質,它的甜度可達蔗糖的250~450倍,而熱量只

  【關鍵詞】甜菊糖;高純度;低溫;分步結晶

化工論文發表

  0 引言

  甜菊糖苷是從菊科草本植物甜葉菊中提取的極甜的非糖類物質,它的甜度可達蔗糖的250~450倍,而熱量只有蔗糖的1/300且口感非常接近蔗糖,是經我國衛計委批準,繼甘蔗、甜菜糖之外的第三種極具開發價值和保健功能的天然甜味劑,被國際上譽為“世界第三糖源”。目前,甜菊糖苷的純化工藝主要采用重結晶法,需要使用大量有機溶劑(甲醇和乙醇),由于結晶母液中甜菊糖苷純度低(10%~20%),現有技術無法得到高純度甜菊糖苷(98%),導致大量高含量產品收率低,造成資源的大量浪費和環境的嚴重污染,所以不適合工業規模化生產[1]。本研究采用分布結晶技術,以含量為80%的甜菊糖苷為原料,制備含量不低于99%的高純度甜菊糖苷產品,并獲得最佳工藝參數,從而為高純度甜菊糖苷產品產業化提供基礎依據。

  1 試驗材料與儀器

  1.1 材料

  (1)原材料:甜菊糖苷(總苷80%,江西海富生物工程有限公司生產)。

  (2)試劑:甜菊糖苷(≥99.0%)AR、無水乙醇AR、無水甲醇AR、氫氧化鈉AR、磷酸AR、乙腈AR等。

  1.2 主要儀器

  高效液相色譜儀(型號為Waters 2695)、恒溫水浴鍋(上海儀電科學儀器股份有限公司)、分析天平(“日本島津”生產)等。

  2 方法

  2.1 甜菊糖苷含量測定方法

  甜菊糖苷含量的測定依照國家標準《GB 8270—2014》附錄A.4中規定的方法進行測定。

  2.2 工藝路線

  (1)溶劑的配置:將一定量的有機醇溶劑與純水按照一定的比例混合后,封閉待用。

  (2)溶解:將100 g甜菊糖苷與溶劑按照一定的比例進行混合,然后將其加熱至80 ℃進行回流攪拌,直至全部溶解。

  (3)常溫結晶:將溶解后的待結晶溶液置于常溫條件下24 h后進行抽濾,并用95%的有機溶劑洗滌濾餅,收集濾餅并干燥稱重得甜菊糖苷T1。

  (4)低溫結晶:將上述濾液置于低溫條件下,靜置24 h后,保持低溫快速抽濾,并用低溫的有機溶劑洗滌濾餅,收集濾餅并干燥稱重得甜菊糖苷T2。

  (5)冷凍結晶:將上述濾液置于冷凍溫度條件下,靜置24 h后,保持低溫快速抽濾,并用冷凍溫度的有機溶劑洗滌濾餅,收集濾餅并干燥稱重得甜菊糖苷T3。

  (6)母液回收:將上述得到的母液濃縮、干燥后稱重,即得甜菊糖苷T4。

  (7)合并:將上述得到的3個結晶甜菊糖苷產品(T1、T2、T3)合并、稱重、檢測,即得高含量甜菊糖苷。

  2.3 數據統計與分析

  數據統計采用Office 2020軟件,數據分析處理采用SPSS 8.0軟件。

  2.4 低溫分步結晶工藝優化方法

  在單因素試驗的基礎之,以乙醇濃度(A)、甜菊糖苷濃度(B)、常溫(C)、低溫(D)及冷凍(E)5個因素4個水平做多指標正交試驗表L16(45)進行試驗,對結晶制得甜菊糖苷重量及含量進行綜合評分[2-3]。正交試驗因素水平表見表1,多指標設計及結果見表2。

  3 結果與分析

  3.1 正交試驗結果分析

  對乙醇濃度(A)、甜菊糖苷濃度(B)、常溫(C)、低溫(D)及冷凍(E)5個單因素進行正交試驗設計并針對所得甜菊糖苷重量和含量2個指標進行考察和分析,同時進行方差分析,從而確定高純度甜菊糖苷分步結晶的最佳工藝參數和影響主次因素的順序,其重量和含量。

  針對制得高純度甜菊糖苷產品的重量情況來看,由表1可以看出,高純度甜菊糖苷分步結晶的最佳工藝參數為A2B2C4D4E2或A3B2C4D4E2,即乙醇濃度(A)為80%或85%、濃度(B)為30%、常溫(C)為30 ℃、低溫(D)為5 ℃及冷凍(E)為-25 ℃。5個因素對高純度甜菊糖苷分步結晶影響的主次因素為C>A>B>D>E。說明常溫結晶溫度對高純度甜菊糖苷分步結晶制得的產品質量影響最大,其次是乙醇濃度,再次是甜菊糖苷濃度,最后分別是低溫結晶溫度和冷凍結晶溫度。

  針對制得高純度甜菊糖苷產品的含量來看,高純度甜菊糖苷分步結晶的最佳工藝參數為A1B1C2D2E1,即乙醇濃度(A)為75%、濃度(B)為20%、常溫(C)為20 ℃、低溫(D)為-5 ℃及冷凍(E)為-30 ℃(見表1)。5個因素對高純度甜菊糖苷分步結晶影響的主次因素順序為B>C>D>E>A。說明甜菊糖苷濃度對高純度甜菊糖苷分步結晶制得的產品質量影響最大,其次是常溫結晶溫度,再次是低溫結晶溫度,最后分別是冷凍結晶溫度和乙醇濃度。

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