本发明涉及一种提取索马甜的方法，具体涉及一种从非洲竹芋中提取索马甜的方法。
背景技术：
索马甜（thaumatin）别名：非洲竹芋甜素，是从西非天然植物非洲竹芋（thaurnatocuccusdaniell）中提取出的超甜物质，甜度为蔗糖的2000～2500倍，是现今为止发现的最甜的物质之一，属天然蛋白质，其甜味延迟，后味较长，来得慢，消失得也慢。索马甜的成分有2种，索马甜ⅰ为207个氨基酸以直链状结合的化合物，分子量为22204，索马甜ⅱ为由198个氨基酸结合而成，分子量21000±500的蛋白质。索马甜是无热量的天然甜味剂、调味剂，宜与蔗糖等糖类配合使用于咖啡、巧克力、饮料、甜点、焙烤制品等。此外，索马甜对香味有增强作用，与香料等合用增效明显。索马甜还可改善某些氨基酸的苦味、鞣酸类涩味、咖啡因苦味，增强乳品和可可风味，用于香辛料等也有增强效果。
索马甜一般制法大致为：将非洲竹芋果实的假种皮经冷冻干燥后分离去籽，用水抽提（ph值2.5～4.0）后，经超滤去除低分子物质，再精制、干燥而成。
目前，对于高质量含量索马甜的分离方法极少有报道。
技术实现要素：
本发明所要解决的技术问题是，克服现有技术存在的上述缺陷，提供一种所得索马甜质量含量、收率高，工艺简单，环境友好，适合产业化生产的从非洲竹芋中提取索马甜的方法。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案如下：一种从非洲竹芋中提取索马甜的方法，包括以下步骤：
（1）将非洲竹芋鲜果洗净，去核，加水，打浆，过滤，离心，得离心清液；
（2）将步骤（1）所得离心清液上阳离子交换树脂柱后，用洗脱剂洗脱，将洗脱液用纳滤膜纳滤，收集纳滤截留液；
（3）将步骤（2）所得纳滤截留液上琼脂糖凝胶层析柱后，用洗脱剂洗脱，洗脱液减压浓缩，冷却至室温，醇沉，离心，过滤，得索马甜粗品；
（4）将步骤（3）所得索马甜粗品用温水溶解，冷却至室温，调节ph值至碱性，降温，搅拌析晶，离心，过滤，冰水洗晶，干燥，得索马甜精品。
优选地，步骤（1）中，所述非洲竹芋鲜果中索马甜的质量含量为2～5%。
优选地，步骤（1）中，所述加水的量为非洲竹芋鲜果质量的5～10倍。
优选地，步骤（1）中，所述打浆至粒度≤100μm。
优选地，步骤（1）中，所述离心的分离因数为5000～30000（更优选8000～20000），转速为6000～10000r/min。离心的目的是除去提取液中的悬浮物，使物料澄清。
优选地，步骤（1）中，所述离心为蝶式离心。
优选地，步骤（2）中，上柱的流速为0.5～1.0bv/h。
优选地，步骤（2）中，所述阳离子交换树脂与非洲竹芋鲜果的体积质量比（l/kg）为0.05～0.30:1（更优选0.1～0.2:1）。使用阳离子交换树脂的目的是吸附离心清液中的总蛋白，以最大限度的提取属于天然蛋白质的索马甜。
优选地，步骤（2）中，所述阳离子交换树脂柱的高径比为4～10:1。
若上柱流速过快、离子交换树脂的用量过少或高径比过小，都将导致总蛋白的吸附不充分，造成总蛋白的收率偏低；若上柱流速过慢、离子交换树脂的用量过多或高径比过大，都将造成物料和能源的浪费。
优选地，步骤（2）中，所述阳离子交换树脂的型号为001×7型、001×8型、001×16型或lsd-001型等中的一种或几种。
优选地，步骤（2）中，所述洗脱的流速为1.0～2.0bv/h。
优选地，步骤（2）中，所述洗脱剂的用量为2～4bv。洗脱的目的是将吸附在离子交换树脂上的总蛋白解吸。
优选地，步骤（2）中，所述氯化钠水溶液或氯化钾水溶液的质量浓度为1～5%。
优选地，步骤（2）中，所述洗脱剂为氯化钠水溶液或氯化钾水溶液。
优选地，步骤（2）中，所述纳滤膜的截留分子量为500～1000da。纳滤的目的是去除离子交换树脂柱洗脱液中的盐和小分子有机物。
优选地，步骤（2）中，所述纳滤的压力为0.5～1.5mpa。
优选地，步骤（3）中，上柱的流速为0.1～0.5bv/h。琼脂糖凝胶层析的分离原理类似分子筛，待分离的总蛋白通过琼脂糖凝胶层析柱，不同的蛋白质由于分子量不相同，在琼脂糖凝胶层析柱上受到的阻滞作用不同，因此在凝胶层析柱中以不同的速度移动；分子量大于允许进入凝胶网孔范围的物质完全被凝胶排阻，不能进入凝胶颗粒内部，阻滞作用小，随着溶液在凝胶颗粒之间流动，因此流程短，而先流出层析柱；而分子量小的物质则可完全进入凝胶颗粒的网孔内，阻滞作用大，流程延长，而最后从层析柱中流出；通过选择合适种类和型号的琼脂糖凝胶，使目标产物索马甜的分子量介于完全排阻和完全进入网孔物质的分子量之间，则在两者之间从柱中流出，由此就可以达到分离目的。
优选地，步骤（3）中，所述琼脂糖凝胶与非洲竹芋鲜果的体积质量比（l/kg）为0.1～0.2:1。
优选地，步骤（3）中，所述琼脂糖凝胶层析柱的高径比为8～15:1。
若上柱流速过快、琼脂糖凝胶的用量过少或高径比过小，都将导致索马甜的吸附不充分，造成索马甜的收率偏低；若上柱流速过慢、琼脂糖凝胶的用量过多或高径比过大，都将造成物料和能源的浪费。
优选地，步骤（3）中，所述琼脂糖凝胶的类型为qsepharoseff型、deaesepharoseff型、spsepharoseff型或cmsepharoseff型等中的一种或几种。
优选地，步骤（3）中，所述洗脱剂的用量为2～4bv。洗脱的目的是将吸附在琼脂糖凝胶层析柱上的索马甜粗品解吸。
优选地，步骤（3）中，所述洗脱剂为氯化铵水溶液。
优选地，步骤（3）中，所述氯化铵水溶液的质量浓度为1～5%（更优选1.5～3.5%）。
优选地，步骤（3）中，所述洗脱的流速为1.0～2.0bv/h。
优选地，步骤（3）中，所述减压浓缩的温度为55～65℃，真空度为-0.08～-0.09mpa，浓缩至固含量为30～40%。
优选地，步骤（3）中，所述减压浓缩为降膜式减压浓缩。采用降膜式减压浓缩可将物料在温度相对较低、短时间内完成浓缩的过程，防止长时间的高温环境破坏索马甜的分子结构。
优选地，步骤（3）中，所述醇沉所用醇溶液与浓缩液的体积比为1～2:1。醇沉的目的是将浓缩液中的索马甜粗品通过醇沉的手段析出，以去除浓缩液中的铵盐以及少量水溶性的色素。
优选地，步骤（3）中，所述醇沉所用醇溶液的体积分数为85～100%。
优选地，步骤（3）中，所述醇沉所用醇溶液为乙醇溶液。
若醇溶液的用量过少或体积分数过小，都难以达到纯化目的，导致索马甜的收率偏低；若醇溶液的用量过多或体积分数过大，都将造成物料和能源的浪费，并有可能使杂质大量析出，造成索马甜粗品的含量偏低。
优选地，步骤（4）中，所述温水的用量为索马甜粗品湿重的2～5倍。
优选地，步骤（4）中，所述温水的温度为50～60℃。
优选地，步骤（4）中，调节ph值至11～13。调节ph值的目的是，使溶液的ph值处于索马甜的等电点范围内，ph值在等电点范围内时，索马甜的溶解度最小，从而可以最大限度的析出。
本发明方法按照先在步骤（3）进行醇沉后，再在步骤（4）调节ph值至碱性，最后再降温精制的原因是：索马甜在含有大量氯化铵及水溶性色素的浓缩液中难以结晶析出，通过醇沉可以将这些杂质充分析出、分离；精制过程用热水将索马甜粗品溶解，目的是将粗品以及包埋在粗品中的少量杂质（氯化铵及水溶性色素）重新溶解，通过调节ph值至索马甜的等电点，再辅以降温，利用索马甜在碱性ph值下溶解度最小、极易析出，而杂质不会析出的原理，达到制备索马甜精品的目的。
优选地，步骤（4）中，用质量浓度0.5～2.0%的稀碱液调节ph值。
优选地，步骤（4）中，所述稀碱液为氢氧化钠水溶液或氢氧化钾水溶液。
优选地，步骤（4）中，降温至5～10℃。降温的目的是降低索马甜的溶解度，从而使索马甜最大限度的析出。
优选地，步骤（4）中，所述搅拌析晶的转速为20～60r/min，时间为12～24h。
优选地，步骤（4）中，所述冰水的温度为0～10℃。
本发明方法的有益效果如下：
（1）本发明方法所得索马甜精品中索马甜（索马甜ⅰ和ⅱ的总量）的质量含量高达99.2%，索马甜（索马甜ⅰ和ⅱ的总量）的总收率高达95.4%；
（2）本发明方法设备简单、操作简便，环境友好，适合产业化生产。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步说明。
本发明实施例所使用的非洲竹芋鲜果购于加纳，其中，索马甜的质量含量为3.72%；本发明实施例所使用的001×16型、001×8型、lsd-001型阳离子交换树脂以及spsepharoseff型、qsepharoseff型、cmsepharoseff型琼脂糖凝胶均购于西安蓝晓科技新材料股份有限公司；本发明实施例所使用的800da、900da、500da的纳滤膜均购于杭州赛菲膜分离技术有限公司；本发明实施例所使用的化学试剂，如无特殊说明，均通过常规商业途径获得。
本发明实施例中，采用高效液相色谱法外标法检测索马甜的含量。
实施例1
（1）将10kg非洲竹芋鲜果洗净，去核，加水80kg，打浆至粒度≤200μm，过滤，在分离因数为10000、转速为8000r/min下，进行蝶式离心，得离心清液；
（2）将步骤（1）所得离心清液以0.8bv/h的流速，上001×16型阳离子交换树脂柱（001×16型阳离子交换树脂的用量为2l，高径比为8:1）后，以1.5bv/h的流速，用2bv、质量浓度3%的氯化钠水溶液洗脱，将洗脱液用截留分子量为900da的纳滤膜，在1.2mpa下，纳滤，收集纳滤截留液；
（3）将步骤（2）所得纳滤截留液以0.3bv/h的流速，上spsepharoseff型琼脂糖凝胶层析柱（spsepharoseff型琼脂糖凝胶的用量为2l，高径比为8:1）后，用3bv、质量浓度2.5%的氯化铵水溶液，以流速1.5bv/h洗脱，洗脱液在60℃、-0.08mpa下，降膜式减压浓缩至固含量为40%，得2.4l浓缩液，冷却至室温，加入3.6l体积分数87%的乙醇溶液，进行醇沉，离心，过滤，得索马甜粗品0.87kg（湿重）；
（4）将步骤（3）所得0.87kg（湿重）索马甜粗品用1.75l、60℃的温水溶解，冷却至室温，用质量浓度2%的氢氧化钾水溶液调节ph值至12.5，降温至5℃，在30r/min下，搅拌析晶12h，离心，过滤，用5℃的冰水洗晶，干燥，得索马甜精品0.35kg。
经高效液相色谱法外标法检测，本发明实施例所得索马甜精品中索马甜（索马甜ⅰ和ⅱ的总量）的质量含量为99.2%，索马甜（索马甜ⅰ和ⅱ的总量）的总收率为93.3%。
实施例2
（1）将20kg非洲竹芋鲜果洗净，去核，加水100kg，打浆至粒度≤150μm，过滤，在分离因数为8000、转速为6000r/min下，进行蝶式离心，得离心清液；
（2）将步骤（1）所得离心清液以0.5bv/h的流速，上001×8型阳离子交换树脂柱（001×8型阳离子交换树脂的用量为3l，高径比为5:1）后，以1.0bv/h的流速，用3bv、质量浓度1.5%的氯化钠水溶液洗脱，将洗脱液用截留分子量为800da的纳滤膜，在1.0mpa下，纳滤，收集纳滤截留液；
（3）将步骤（2）所得纳滤截留液以0.2bv/h的流速，上qsepharoseff型琼脂糖凝胶层析柱（qsepharoseff型琼脂糖凝胶的用量为2l，高径比为10:1）后，用2.5bv、质量浓度2%的氯化铵水溶液，以流速1.0bv/h洗脱，洗脱液在55℃、-0.09mpa下，降膜式减压浓缩至固含量为30%，得6l浓缩液，冷却至室温，加入12l体积分数90%的乙醇溶液，进行醇沉，离心，过滤，得索马甜粗品1.3kg（湿重）；
（4）将步骤（3）所得1.3kg（湿重）索马甜粗品用3.3l、50℃的温水溶解，冷却至室温，用质量浓度1%的氢氧化钠水溶液调节ph值至11.5，降温至10℃，在20r/min下，搅拌析晶24h，离心，过滤，用0℃的冰水洗晶，干燥，得索马甜精品0.72kg。
经高效液相色谱法外标法检测，本发明实施例所得索马甜精品中索马甜（索马甜ⅰ和ⅱ的总量）的质量含量为98.6%，索马甜（索马甜ⅰ和ⅱ的总量）的总收率为95.4%。
实施例3
（1）将30kg非洲竹芋鲜果洗净，去核，加水180kg，打浆至粒度≤100μm，过滤，在分离因数为15000、转速为10000r/min下，进行蝶式离心，得离心清液；
（2）将步骤（1）所得离心清液以1.0bv/h的流速，上lsd-001型阳离子交换树脂柱（lsd-001型阳离子交换树脂的用量为3l，高径比为6:1）后，以2.0bv/h的流速，用3.5bv、质量浓度2%的氯化钾水溶液洗脱，将洗脱液用截留分子量为500da的纳滤膜，在1.5mpa下，纳滤，收集纳滤截留液；
（3）将步骤（2）所得纳滤截留液以0.4bv/h的流速，上cmsepharoseff型琼脂糖凝胶层析柱（cmsepharoseff型琼脂糖凝胶的用量为4.5l，高径比为12:1）后，用4bv、质量浓度1.8%的氯化铵水溶液，以流速2.0bv/h洗脱，洗脱液在63℃、-0.08mpa下，降膜式减压浓缩至固含量为35%，得8.5l浓缩液，冷却至室温，加入10l体积分数85%的乙醇溶液，进行醇沉，离心，过滤，得索马甜粗品2.5kg（湿重）；
（4）将步骤（3）所得2.5kg（湿重）索马甜粗品用7.5l、55℃的温水溶解，冷却至室温，用质量浓度1.5%的氢氧化钠水溶液调节ph值至12，降温至7℃，在40r/min下，搅拌析晶18h，离心，过滤，用8℃的冰水洗晶，干燥，得索马甜精品1.07kg。
经高效液相色谱法外标法检测，本发明实施例所得索马甜精品中索马甜（索马甜ⅰ和ⅱ的总量）的质量含量为97.8%，索马甜（索马甜ⅰ和ⅱ的总量）的总收率为93.8%。