一种从甜菜废蜜中回收甜菜碱的工艺的制作方法

1.本发明涉及一种回收甜菜碱的工艺，特别涉及一种从甜菜废蜜中回收甜菜碱的工艺。


背景技术：

2.甜菜碱又名三甲基甘氨酸，是一类季胺型生物碱，其化学分子结构简式： (ch3)3n+ch2coo
‑
，分子量117.15，通常含有一个结晶水。为无色或微棕色结晶的化合物，味甘甜，具有较好的稳定性和强抗氧化能力。甜菜碱具有多种功能，作为高效甲基的供体，可以促进动物脂肪代谢，缓和应激，调节渗透压，促进家畜生长，增加体重及产蛋量，稳定维生素，预防球虫病，防止脂肪肝，提高饲料利用率等多种功效。甜菜制糖过程中产生大量的废蜜，这些废蜜通常用来发酵生产酒精、味精、酵母、柠檬酸等产品，在此生产过程中甜菜碱不受破坏最终进入废液中。目前这些废液大部分被排放，即污染环境又浪费了资源。随着我国经济的持续发展和人民生活水平的不断提高，甜菜碱在国内的需求将呈逐年上升趋势，而国内产品远不能满足市场需求，因而甜菜碱的开发情景十分广阔。


技术实现要素：

3.本发明的目的就在于提供一种使用环保，节约资源，满足市场需求的从甜菜废蜜中回收甜菜碱的工艺。
4.为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是这样的：本发明的从甜菜废蜜中回收甜菜碱的工艺，其具体步骤为：
5.1)不溶性成分去除工艺：向废蜜中加入絮凝剂和助滤剂静置12
‑
24小时，吸附杂质及悬浮物，上清液经板框或陶瓷膜过滤，得到ca、mg离子小于 550ppm/ds，干物质量小于55％，悬浮固体为零的甜菜废蜜水溶液；
6.2)层析分离工艺：通过5种树脂优化，筛选2种阳离子树脂，三段式串联提取废液中的甜菜碱，要求树脂流速控制在20
‑
50ml/min；通过对5种树脂对于甜菜碱标准溶液的吸附与洗脱研究筛选出001x7或d001型树脂在流动速率为20
‑
50ml/min对甜菜碱吸附能力最强，在盐酸浓度为1.0
‑
1.5mol/l时对甜菜碱的解析率最大。
7.3)甜菜碱检测方法：甜菜碱的提取液经活性炭脱色、蒸发浓缩、乙醇萃取后，冷冻干燥后得甜菜碱粗品，经超纯水溶解、0.22μm的水相膜过滤，备用，然后经高效液相色谱法检测计算所提取的甜菜碱的纯度为98％；
8.作为优选，所述步骤1)中絮凝剂为聚氯化铝、聚丙烯酰胺、膨润土和壳聚糖中任意一种；助滤剂为碳酸钙和硅藻土中任意一种。
9.作为优选，所述步骤2)中5中树脂类型有：d314、d001、001x7、201x7、 zgc108。
10.作为优选，所述步骤2)中2种阳离子树脂分别为d001和001x7。
11.作为优选，所述步骤2)中甜菜碱采用d001或001x7任意一种阳离子三段式树脂串联提取或顺序模拟式移动床提取。
12.作为优选，所述步骤2)中可以采用1.0
‑
1.5mol/l的盐酸或纯水对甜菜碱进行解析。
13.与现有技术相比，本发明的优点在于：本发明能够更有效地获得高纯度的甜菜碱；通过对5种树脂研究其在对甜菜碱吸附量、洗脱量和洗脱效率的优化，实现提取技术从实验室水平向工厂化水平过过渡；为甜菜废蜜高价值的利用提供了新方法，这些方法在食品发酵、活性成分的提取和应用提供新的途径。
附图说明
14.图1为本发明的工艺流程图；
15.图2为甜菜碱标品hplc图；
16.图3为甜菜碱粗品hplc图。
具体实施方式
17.下面将结合附图对本发明作进一步说明。
18.参见图1，本发明的从甜菜废蜜中回收甜菜碱的工艺，其具体步骤为：
19.1)不溶性成分去除工艺：向废蜜中加入絮凝剂和助滤剂静置12
‑
24小时，吸附杂质及悬浮物，上清液经板框或陶瓷膜过滤，得到ca、mg离子小于 550ppm/ds，干物质量小于55％，悬浮固体为零的甜菜废蜜水溶液；
20.2)层析分离工艺：通过5种树脂优化筛选出阳离子三段式串联提取废蜜中的甜菜碱，要求树脂流速控制在20
‑
50ml/min，通过对5种树脂对于甜菜碱标准溶液的吸附与洗脱研究筛选出001x7型树脂在流动速率为20
‑
50ml/min对甜菜碱吸附能力最强，在盐酸浓度为1.0
‑
1.5mol/l时对甜菜碱的解析率最大；
21.3)甜菜碱检测方法：甜菜废蜜001
×
7或d001阳离子树脂的流速为 20
‑
50ml/min、温度为35℃时，用5％
‑
10％的氨水溶液解析，可得出含有甜菜碱的流出液，脱色后并蒸发浓缩、乙醇萃取后，冷冻干燥后甜菜碱粗品，甜菜碱粗品，经超纯水溶解、0.22μm的水相膜过滤，备用，然后经高效液相色谱法检测计算所提取的甜菜碱的纯度为98％。
22.所述步骤1)中絮凝剂为聚氯化铝、聚丙烯酰胺、膨润土和壳聚糖中任意一种；助滤剂为碳酸钙和硅藻土中任意一种。
23.所述步骤2)中5种树脂类型有：d314、d001、001x7、201x7、zgc108， 001x7型树脂可以用d001树脂代替。
24.所述步骤2)中甜菜碱采用顺序模拟式移动床提取，阳离子三段式串联树脂可以用顺序模拟式移动床替代。
25.所述步骤2)中可以采用1.0
‑
1.5mol/l的盐酸或纯水对甜菜碱进行解析。
26.阳离子交换树脂的吸附洗脱性能研究
27.表1树脂对于甜菜碱标准溶液的吸附与洗脱结果
28.树脂类吸附量mg/ml洗脱量mg/ml洗脱效率型d31414.6512.5285.46％d00124.7722.1589.42％001
×
715.4613.7889.13％
201
×
718.6416.3687.76％zgc10817.6315.487.46％
29.如表1所示，各树脂的洗脱效率都达到85％以上，但001
×
7和d001型树脂的吸附量及洗脱量达到89％以上，高于其他3种树脂，洗脱效率也较高。经测定d001和001
×
7型树脂交换后流出液的甜菜碱含量变化可知对甜菜碱的吸附性能较好，同时对甜菜碱的饱和交换量较大。
30.高效液相色谱法测定甜菜碱
31.色谱条件
32.色谱柱：waters xbridge c18(4.6
×
150mm,3μm)；
33.流动相：甲醇/水(30:70)；
34.流速：1.0
‑
1.5ml/min；
35.柱温：室温
36.检测波长：200nm；
37.分析柱温度：30
‑
40℃；
38.进样体积：10
‑
20μl。
39.甜菜碱溶液的配置
40.(1)标准溶液的配置
41.称取8g甜菜碱标准品，超纯水溶解后转移至400ml容量瓶中，制得20mg/ml 甜菜碱标品溶液备用。
42.(2)供试溶液的配置
43.电子分析天平精密称取一定量的甜菜碱粗品，超纯水溶解后，通过0.22μm 的水相滤膜过滤，备用。
44.甜菜碱标准曲线的绘制
45.精密量取配制好的20mg/ml甜菜碱标准溶液1ml、2ml、3ml、4ml、5ml、 6ml、7ml、8ml、9ml，置于10ml容量瓶中，超纯水定容，摇匀，用0.22μm 水相滤膜过滤，收集滤液，高效液相色谱仪检测，以甜菜碱的峰面积和浓度计算回归方程。
46.甜菜碱粗品的浓度确定
47.从图2可以看出，甜菜碱标品的出峰时间为4.1785min，从图3可以看出，甜菜碱粗品的出峰时间为4.1785min。出峰时间一致，采用峰面积法计算所提取的甜菜碱纯度为98％。