一种减少甜菊叶浸泡时黑色素生成的甜菊糖生产新工艺的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明属于生物工程和新型甜味剂领域，特别涉及一种简洁环保的甜菊糖生产新工艺。
【背景技术】
[0002]甜菊糖是一种从菊科草本植物甜菊叶中精提的新型天然甜味剂，而南美洲使用甜叶菊作为药草和代糖已经有几百年历史。它具有高甜度、低热能的特点，其甜度是蔗糖的200-300倍，热值仅为蔗糖的1/300。国际甜味剂行业的资料显示，甜菊糖已在亚洲、南美洲和美国广泛应用于食品生产中。中国是全球主要甜菊糖生产国之一。
[0003]甜菊糖的九种甜味成分中，甜菊甙(ST)、莱鲍迪甙A (RA)和莱鲍迪甙C (RC)的相对含量较高，共占90%以上，是决定甜菊糖味质的主要成分。RA甜度最高，相当于蔗糖的450倍，甜味特性也与蔗糖相接近；甜菊甙甜味相当于蔗糖的300倍，具有一定的苦味和不愉快的后味。
[0004]甜菊糖的传统生产工艺中用水浸泡甜菊叶所得的浸提液颜色为深褐色，给后续的脱色过程造成了很大压力。同时整条生产工艺路线长、耗能高、污染大。本次发明的新工艺在甜菊叶浸泡时加入还原剂防止多酚氧化酶与多酚类物质反应生成黑色色素，同时，甜菊糖苷的浸出率提高。此后，采用模拟移动床、膜工艺等新工艺进行提取精制。该工艺路线短、环境污染小、产品纯度高。
【发明内容】
[0005]本发明解决的技术问题是提供一种简洁环保的甜菊糖生产工艺。
[0006]为了实现上述目的，本发明的技术方案如下:
[0007]一种甜菊糖的制备方法，包括如下步骤:
[0008]用柠檬酸水溶液浸泡甜菊叶，浸泡四次后将浸泡液混合。也可以使用其他与柠檬酸具有类似效果的还原剂替代。
[0009]浸泡完毕后用截留分子量为5KD的超滤膜过滤去除浸泡液中的大分子杂质，得到的粗糖液进入下一提取流程。被浸提后的甜菊叶残渣调整PH后作为提取绿原酸的原料。
[0010]粗糖液通过截留分子量为IKD的纳滤膜去除小分子杂质并进行浓缩。
[0011]上步得到的浓缩液经过多功能模拟移动床分离系统进行吸附、解吸附、脱盐和脱色。吸附时间为8_12小时，用50% -85%的乙醇_水溶液进彳丁洗脱，得到的洗脱液进彳丁脱盐、脱色。脱盐、脱色时上样速率为1.5mL/min。
[0012]从模拟移动床流出的糖液经截留分子量为300D的纳滤膜去除酒精并再次进行浓缩。
[0013]浓缩液通过喷雾干燥得到高纯度的白色甜菊糖粉末。
[0014]所述柠檬酸纯度为分析纯。
[0015]所述梓檬酸水溶液的浓度为1% _10%，优选比例为2% _4%，更优选为3%。
[0016]所述浸泡甜菊叶时的固液质量比为1:15-1:25，优选为1:20，浸泡时间40_60min。
[0017]所述模拟移动床用水为蒸馏水或去离子水，乙醇为无水乙醇，纯度为95% —100 %，优选纯度为98 % — 100 %。
[0018]有益效果:
[0019]本发明可通过在水浸泡甜菊叶时添加适量还原剂柠檬酸来抑制甜菊叶中多酚氧化酶与多酚类物质的氧化还原反应，从而阻止黑色物质的生成。提高了甜菊糖苷的浸出率，大大减小了后续去除色素的工作量。本发明采用模拟移动床生产工艺，实现了连续生产，耗能低。
[0020]本发明中水提后甜菊残渣可用做提取绿原酸的原料，实现了较好的经济效益和较低的环境污染。
[0021]本发明整条生产工艺路线短、耗能低、污染小。
【具体实施方式】
[0022]下面通过具体的实施方案叙述本发明的甜菊糖生产方法。另外，实施方案应理解为说明性的，而非限制本发明的范围，本发明的实质和范围仅由权利要求书所限定。对于本领域技术人员而言，在不背离本发明实质和范围的前提下，对这些实施方案中的条件进行的各种改变或改动也属于本发明的保护范围。
[0023]本发明制备甜菊糖的技术方案概述如下:
[0024]用柠檬酸或其他具有类似效果的还原剂的水溶液浸泡甜菊叶，共浸泡四次后浸提液混合，用超滤膜过滤去除大分子杂质，再通过纳滤膜去除小分子杂质并进行浓缩，浓缩液经过多功能模拟移动床分离系统进行吸附、解吸附、脱盐和脱色。从模拟移动床流出的糖液经纳滤膜去除酒精并再次进行浓缩，浓缩液通过喷雾干燥得到高纯度的白色甜菊糖粉末。被浸提后的甜菊叶残渣调整PH后可作为提取绿原酸的原料。
[0025]本发明中甜菊糖总甙的测定方法如下:
[0026]HPLC定量测定方法(JECFA 2010会议标准)。
[0027]检测步骤:按照以下液相色谱条件检测每种糖甙的含量。
[0028]试剂:乙腈，在210nm下检测透光度>95%。
[0029]标准品规格:
[0030]甜菊甙标准品:干重纯度>99% ;
[0031]莱鲍迪甙A标准品:干重纯度>99%。
[0032]含有9种甜菊糖甙的基准溶液:鲍含甜菊甙、莱鲍迪甙A、莱鲍迪甙B、莱鲍迪甙C、莱鲍迪甙D、莱鲍迪甙F、杜尔克甙A、悬钩子甙和甜菊双糖甙。用7:3的水乙腈溶液将含有9种甜菊糖甙的标准溶液进行稀释，以便用来确定各个糖甙的出峰时间。标准品可在日本Wako公司和美国ChromaDex公司买到。
[0033]标准品溶液的配制:精确称取50毫克甜菊甙标准品和50毫克莱鲍迪甙A标准品，分别放入50毫升的容量瓶中，然后加入7:3的水乙腈溶液进行溶解至50毫升刻度。
[0034]样品溶液的配制:精确称取50 - 100毫克甜菊甙样品，放入50毫升的容量瓶中，然后加入7:3的水乙腈溶液进行溶解至50毫升刻度。
[0035]检测步骤:
[0036]在以下条件下注入5 μ I的样品溶液。
[0037]色谱柱:Shiseido公司的Capcell pak C18MG II型色谱柱或者Phenomenex公司的Luna5yC18(2)100A型色谱柱或者相当规格的色谱柱(长度:250毫米；内径:4.6毫米，填料粒度:5μπι)。；
[0038]流动相:比例为32:68的乙腈和磷酸钠缓冲液(规格:10mmol/L, pH值2.6)的混合液。
[0039]磷酸钠缓冲液的配置方法:将2.76克磷酸二氢钠溶解到2升水中，加入磷酸将pH值调整到2.6
[0040]流速:I毫升/每分钟。
[0041]检测器:21nm紫外检测。
[0042]色谱柱温度:40°C。
[0043]记录大约30分钟的检测图谱。
[0044]峰值识别和计算:
[0045]将样品溶液的出峰与含有9种甜菊糖甙的基准溶液的出峰时间(见附后图谱)相对比，确定样品溶液中各个出峰对应的糖甙。算出样品溶液中9种糖甙对应的峰面积，算出甜菊甙标准品溶液和莱鲍迪甙A标准品溶液的峰面积。
[0046]按照以下公式，计算样品中莱鲍迪甙A之外的8种糖甙中每一种糖甙的百分比:
[0047]% X = [ffs/ff] X [fxAx/As] x 100
[0048]按照以下公式，计算样品中莱鲍迪甙A的百分比:
[0049]% 莱鲍迪甙 A = [WR/ff] X [Ax/AR] x 100
[0050]公式中:
[0051]X代表每种糖甙；
[0052]Ws是甜菊甙标准品溶液中甜菊甙的干重(mg)；
[0053]WR是莱鲍迪甙A标准品溶液中莱鲍迪甙A的干重(mg)；
[0054]W是样品溶液中样品的干重(mg)；
[0055]As是甜菊甙标准品溶液的峰面积；
[0056]AR是莱鲍迪甙A标准品溶液的峰面积；
[0057]Ax是样品溶液每种糖甙的峰面积；
[0058]fx是每种糖甙的分子量与甜菊甙分子量的比值:1.00(甜菊甙)，1.20 (莱鲍迪甙A), 1-00(莱鲍迪甙B)，1.18 (莱鲍迪甙C)，1.40 (莱鲍迪甙D)，1.16 (莱鲍迪甙F) ,0.98(杜尔克甙A) ,0.80(悬钩子甙),0.80(甜菊双糖甙)ο
[0059]计算甜菊糖甙总量的百分比(将9种糖甙的百分比相加)。
[0060]实施例1
[0061]取甜菊叶10kg，加入200kg自来水、3% (6kg)的梓檬酸，用搅拌桨充分混勾并搅拌，搅拌速度为20rpm，时间为40min，重复四次，将四次浸提液混合。浸提液通过截留分子量为5KD的超滤膜去除大分子杂质，再通过截留分子量为IKD的纳滤膜去除小分子杂质并进行浓缩。浓缩液进入模拟移动床进行连续的吸附、解吸附、脱盐、脱色。吸附时间为8小时，用85%的乙醇-水溶液进行洗脱(98%无水乙醇)，得到的洗脱液进行脱盐、脱色。脱盐、脱色时上样速率为1.5mL/min。然后通过截留分子量为300D的纳滤膜去除酒精和小分子杂质并再次浓缩。最后喷雾干燥得到高纯度甜菊糖白色粉末。混合后的浸提液液相测定结果为:浸提率为96.3%，透光率为52.8T%。浸提液浸提率从老工艺的60%提高到95%以上，透光率从老工艺的20%提高到50%以上。
[0062]实施例2
[0063]取甜菊叶13.6kg，加入200kg自来水、2% (4Kg)的柠檬酸，浸泡时间60min，重复四次。模拟移动床吸附时间12小时，用60%的乙醇-水溶液进行洗脱。其他步骤同实施例1o混合后的浸提液液相测定结果为:浸提率为90.2%，透光率为43.1T%。
[0064]实施例3
[0065]取甜菊叶10kg，加入200kg自来水、6% (12Kg)的柠檬酸，其他步骤同实施例1。混合后的浸提液液相测定结果为:浸提率为80.3%，透光率为35.9T%。
[0066]实施例4
[0067]取甜菊叶8.8kg，加入200kg自来水、10% (20Kg)的柠檬酸，其他步骤同实施例1。混合后的浸提液液相测定结果为:浸提率为77.6.3%，透光率为34.7T%。
【主权项】
1.一种甜菊糖的制备方法，包括如下步骤:用柠檬酸水溶液浸泡甜菊叶，固液质量比为1:15-1:25，浸泡时间40-60min，浸泡四次后将浸泡液混合；浸泡完毕后用截留分子量为5KD的超滤膜过滤去除浸泡液中的大分子杂质，得到的粗糖液再通过截留分子量为IKD的纳滤膜去除小分子杂质并进行浓缩；得到的浓缩液经过多功能模拟移动床分离系统进行吸附、解吸附、脱盐和脱色；从模拟移动床流出的糖液经截留分子量为300D的纳滤膜去除酒精并再次进行浓缩；浓缩液通过喷雾干燥得到高纯度的白色甜菊糖粉末。
2.如权利要求1所述的一种甜菊糖的制备方法，其特征在于，所述柠檬酸水溶液的浓度为 1% -10%。
3.如权利要求1所述的一种甜菊糖的制备方法，其特征在于，所述柠檬酸水溶液的浓度为2% -4%。
4.如权利要求1所述的一种甜菊糖的制备方法，其特征在于，所述柠檬酸水溶液的浓度为3%。
5.如权利要求1所述的一种甜菊糖的制备方法，其特征在于，浸泡甜菊叶时所述固液质量比为1:20。
6.如权利要求1所述的一种甜菊糖的制备方法，其特征在于，所述模拟移动床分离系统进行吸附、解吸附、脱盐和脱色的操作条件为:吸附时间为8-12小时，然后用50% -85%的乙醇-水溶液进行洗脱，得到的洗脱液进行脱盐、脱色，脱盐、脱色时上样速率为1.5mL/mino
【专利摘要】本发明涉及一种生产甜菊糖的新方法，用柠檬酸或其他具有类似效果的还原剂的水溶液浸泡甜菊叶，共浸泡四次后浸提液混合，用超滤膜过滤去除大分子杂质，再通过纳滤膜去除小分子杂质并进行浓缩，浓缩液经过多功能模拟移动床分离系统进行吸附、解吸附、脱盐和脱色。从模拟移动床流出的糖液经纳滤膜去除酒精并再次进行浓缩，浓缩液通过喷雾干燥得到高纯度的白色甜菊糖粉末。被浸提后的甜菊叶残渣调整pH后可作为提取绿原酸的原料。本方法可有效抑制甜菊叶中多酚氧化酶与多酚类物质的氧化还原反应，从而阻止黑色物质的生成，提高了甜菊糖苷的浸出率，大大减小了后续去除色素的工作量，整条生产工艺路线短、耗能低、污染小。
【IPC分类】C07H15-256, C07H1-08
【公开号】CN104530154
【申请号】CN201410814723
【发明人】乔长晟, 吕爱弟, 楼鹏, 钟海蛟, 盖丽丰
【申请人】天津北洋百川生物技术有限公司
【公开日】2015年4月22日
【申请日】2014年12月23日