專利名稱：一種低聚半乳糖的經(jīng)濟(jì)純化方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種從酶法合成的低聚半乳糖混合物中分離純化出高純度低聚半乳
糖的生產(chǎn)方法，屬于生物化工技術(shù)領(lǐng)域，涉及到采用廉價(jià)的活性炭做層析純化介質(zhì)，分離出 的乳糖可以作為原料返回酶法合成工序循環(huán)使用。
背景技術(shù)：
低聚半乳糖能有效促進(jìn)體內(nèi)雙歧桿菌的生長(zhǎng)繁殖，改善脂質(zhì)代謝，促進(jìn)鈣的吸收 和維生素的合成，并具有分解致癌物質(zhì)、提高人體免疫力等功能。低聚半乳糖作為功能性食 品主要用于嬰幼兒食品、低熱量食品、糖尿病患者專用食品、果醬、面包、糕點(diǎn)、冰淇淋等日 常食品中。 目前低聚半乳糖都是采用微生物酶法合成制備的，是以乳糖做底物，在半乳糖苷 酶的作用下，將乳糖水解的半乳糖轉(zhuǎn)移到乳糖基上，在乳糖的半乳糖基一側(cè)結(jié)合1 4分子 的半乳糖，合成出低聚半乳糖。 工業(yè)生產(chǎn)的低聚半乳糖產(chǎn)品是將酶法合成的低聚半乳糖混合物直接噴霧干燥 得到的產(chǎn)品，沒有經(jīng)過分離純化，由于酶源和反應(yīng)條件等的不同，低聚半乳糖的純度僅為 24 57%，產(chǎn)品中還存在大量未反應(yīng)的乳糖，不但會(huì)引起乳糖不耐癥，而且在很大程度上 削弱了低聚半乳糖的生理功能及保健作用。工業(yè)上缺乏分離純化低聚半乳糖的生產(chǎn)方法。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種采用成本低廉的活性炭做層析介質(zhì)分離純化高純度低 聚半乳糖的生產(chǎn)方法，同時(shí)解決了混合物中乳糖的循環(huán)利用問題，洗脫劑也得到重復(fù)使用， 結(jié)合膜法濃縮和真空濃縮的二次濃縮技術(shù)，節(jié)約了能耗，得到高純度的低聚半乳糖產(chǎn)品和 葡萄糖副產(chǎn)品。 本發(fā)明技術(shù)方案所采用的生產(chǎn)工藝過程參考附圖。虛線區(qū)域?yàn)槊阜ê铣晒ざ巍?具體路線是將酶法合成制備的低聚半乳糖混合物溶液加入到活性炭層析柱中，
用不同濃度的有機(jī)溶劑水溶液進(jìn)行洗脫，收集不同階段洗脫流分，先采用膜法濃縮回收有
機(jī)溶劑水溶液，返回層析系統(tǒng)作洗脫劑重復(fù)使用，乳糖濃縮液返回酶法合成工段作原料循
環(huán)使用，低聚半乳糖和葡萄糖濃縮液再采用真空濃縮法進(jìn)一步濃縮，濃縮液采用噴霧干燥
的方法，得到高純度的低聚半乳糖產(chǎn)品和葡萄糖副產(chǎn)品。 本發(fā)明的效果益處是 (1)采用活性炭做層析介質(zhì)，成本低，工業(yè)上容易實(shí)現(xiàn)。
(2)采用活性炭層析分離法，得到的低聚半乳糖產(chǎn)品純度高，可達(dá)95%以上。
(3)采用膜法濃縮和真空濃縮兩步法，可以顯著降低能耗。第一步采用膜法濃縮， 常溫操作，無(wú)能耗，操作成本低，濃縮倍數(shù)在4， 300倍以上。第二步采用真空蒸餾的方法，需 處理的料液量顯著降低，節(jié)約能耗。
(4)膜法濃縮得到的乳糖濃縮液可以返回酶法合成工段作原料循環(huán)使用。
(5)膜法濃縮得到的透過液返回層析系統(tǒng)作洗脫劑重復(fù)使用。
具體實(shí)施例方式以下是本專利的一個(gè)實(shí)例。 (1)活性炭的預(yù)處理根據(jù)層析柱的體積稱取適量的活性炭，清水沖洗多次，置于 1000ml的燒杯中，加入5倍體積的醋酸溶液(質(zhì)量分?jǐn)?shù)20% )，置于電爐上加熱煮沸O. 5h。 酸化后，用蒸餾水沖洗至中性，備用?；钚蕴垦b柱前再加熱煮沸15min，以趕盡其中的氣泡。
(2)裝柱與平衡將活性炭?jī)A入1X100cm的層析柱中，用3倍柱體積的蒸餾水平 衡層析柱，流速為40ml/h。 (3)上樣分離打開柱子下端閥門，等柱上層水降至層析介質(zhì)分界面時(shí)，關(guān)閉閥 門。酶法合成制備的低聚半乳糖混合物溶液的質(zhì)量濃度為34%，按干物質(zhì)計(jì)算，其組成為 葡萄糖7. 12%，乳糖40. 38%，三糖以上的低聚半乳糖總量為52. 50%。用移液管準(zhǔn)確量取 lml的低聚半乳糖混合物樣液，均勻滴加在層析柱分離介質(zhì)表面，打開底部閥門，待樣液剛 好滲入到分離介質(zhì)時(shí)，用膠頭滴管加入少量的蒸餾水，以洗下殘留在柱壁上的糖液，這部分 蒸餾水剛好滲入分離介質(zhì)后，再重復(fù)一次清洗柱壁上的糖液。 (3)洗脫用5%乙醇洗脫，收集洗脫液，用苯酚_硫酸法檢測(cè)，直至基本沒有糖組 分洗出，約收集150ml，得到的是葡萄糖組分。換成10X的乙醇進(jìn)行洗脫，約收集300ml，得 到的是乳糖組分，再換成20%的乙醇進(jìn)行洗脫，約收集400ml，得到的是三糖以上的低聚半
乳糖高純度產(chǎn)品。 (4)膜法濃縮洗脫下來的葡萄糖組分溶液采用美國(guó)DOW陶氏膜TW30-1812-75反 滲透膜濃縮10， 000倍以上，乳糖和低聚半乳糖組分采用美國(guó)DOW陶氏膜NF-1812-50納濾 膜濃縮4，300倍以上。乳糖濃縮液返回酶法合成工序作原料循環(huán)使用。透過液做層析洗脫 劑循環(huán)使用。 (5)真空濃縮將低聚半乳糖濃縮液和葡萄糖濃縮液于真空下進(jìn)一步濃縮約20 倍，濃縮液采用噴霧干燥的方法分別得到低聚半乳糖產(chǎn)品和葡萄糖副產(chǎn)品，真空包裝。


附圖為一種低聚半乳糖的經(jīng)濟(jì)純化方法的流程示意圖。
權(quán)利要求
一種低聚半乳糖的經(jīng)濟(jì)純化方法，其特征是采用成本低的活性炭做層析純化介質(zhì)，從酶法合成制備的低聚半乳糖混合物中分離出高純度的低聚半乳糖產(chǎn)品，包括以下步驟將酶法合成制備的低聚半乳糖混合物溶液加入到活性炭層析柱中，用不同濃度的有機(jī)溶劑水溶液進(jìn)行洗脫，收集不同階段洗脫流分，先采用膜法濃縮回收有機(jī)溶劑水溶液，返回層析系統(tǒng)作洗脫劑重復(fù)使用，乳糖濃縮液返回酶法合成工段作原料循環(huán)使用，葡萄糖和低聚半乳糖濃縮液再采用真空濃縮法進(jìn)一步濃縮，濃縮液采用噴霧干燥的方法，得到高純度的低聚半乳糖產(chǎn)品和葡萄糖副產(chǎn)品。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于酶法合成制備的低聚半乳糖混合物可以 是粉狀原料，層析前用水配制成25_35%的質(zhì)量濃度；也可以是液體原料，直接上柱進(jìn)行層 析。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所用的活性炭是粒度為20-100目的木質(zhì)活性炭。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于活性炭使用前用酸進(jìn)行預(yù)處理，然后水洗 至中性。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1和4所述的方法，其特征在于采用5-10 %的鹽酸室溫下浸泡 12-24h，或采用5-30%的醋酸在20-100。C條件下處理0. 5-24h。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于洗脫劑為濃度為1_30%的甲醇或乙醇水 溶液。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于采用反滲透膜進(jìn)行膜法濃縮。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于對(duì)于乳糖和低聚半乳糖采用納濾膜進(jìn)行膜法濃縮。
全文摘要
一種低聚半乳糖的經(jīng)濟(jì)純化方法，尤其是采用成本低的活性炭做層析純化介質(zhì)，從酶法合成制備的低聚半乳糖混合物中分離出高純度的低聚半乳糖產(chǎn)品。本發(fā)明的特征是將酶法合成制備的低聚半乳糖混合物溶液加入到活性炭層析柱中，用不同濃度的有機(jī)溶劑水溶液進(jìn)行洗脫，收集不同階段洗脫流分，先采用膜法濃縮回收有機(jī)溶劑水溶液，返回層析系統(tǒng)作洗脫劑重復(fù)使用，乳糖濃縮液返回酶法合成工段作原料循環(huán)使用，低聚半乳糖和葡萄糖濃縮液再采用真空濃縮法進(jìn)一步濃縮，濃縮液采用噴霧干燥的方法，得到高純度的低聚半乳糖產(chǎn)品和葡萄糖副產(chǎn)品。
文檔編號(hào)C08B37/00GK101781371SQ20091025320
公開日2010年7月21日 申請(qǐng)日期2009年12月2日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月2日
發(fā)明者于貞, 馮詠梅, 常秀蓮 申請(qǐng)人:煙臺(tái)大學(xué)