专利名称：一种乳果糖制备和纯化的方法
技术领域：
本发明是关于一种由乳糖制备乳果糖的方法，该方法可以得到较高的产率，反应后的溶液经过纯化处理，能够得到乳果糖纯度很高的糖浆。
乳果糖，被人们称为“双歧杆菌促进因子”，是近年来开发出来的新型活性寡聚糖。它具有明显的促进入体肠道内的有益菌群--双歧杆菌增长的功能，在食品工业尤其是婴儿食品、功能性食品等中的应用广泛。随着对其研究的进一步加深，相继发现了它在医药方面的独特疗效，用来预防和治疗门静脉系脑病、各种肠道性疾病如慢性便秘等，以及治疗各种慢性肾脏衰弱症等疾病。另外，在动物饲料方面，乳果糖作为饲料添加剂的应用研究也正在开发中。
乳果糖的制备，通常是以乳糖为原料，在碱性试剂的催化下发生异构化反应而生成的。在异构反应中，二糖会发生降解反应，生成单糖如半乳糖、果糖等，还会有有机酸及色素产生。关于制备乳果糖的方法报道很多(JP 63-119492,EP0375046,EP 0320670,US 4273922)。其中一些是以强碱性试剂如NaOH,KOH,Ca(OH)2以及强有机碱胺类等来进行异构化反应，这些反应中，二糖的降解产物半乳糖等单糖的量大大增加，降低了乳果糖的产率，反应亦较为剧烈，反应产物中带有很重的颜色，使糖液难以分离和纯化。一些弱碱性试剂如碱与碱土金属的磷酸盐、亚硫酸盐以及镁的化合物等，能够使反应中副产物的量大大减少，但此类反应的产率较低，工业上并不理想。
使用强碱性离子交换树脂柱来进行异构化反应，产率上并不理想，而且成本较高，并不适用于工业化生产。用硼酸盐和铝酸盐作为碱性催化试剂，由于该类试剂在反应中能同乳果糖形成络合物，使反应向有利于乳果糖的方向进行，从而使反应的产率较高。但是硼酸盐与铝酸盐的去除比较困难，曾有人提出将铝酸盐转化成氢氧化铝然后用过滤的方法除去，但实际上在操作过程中不可避免地带来大量糖的损失。
本发明的目的是提供一种由乳糖制备乳果糖的方法，该方法可以得到较高的产率，反应后的溶液经过纯化处理，能够得到乳果糖纯度很高的糖浆。
本发明是以偏铝酸钠作为碱性催化试剂由乳糖制备乳果糖，反应后铝以铝离子的形式通过活性炭很容易的从溶液中分离出去，同时，利用活性炭色谱柱将糖液中的单糖分离开，可以得到乳果糖含量很高的糖浆，即按下述步骤1)由乳糖制备乳果糖采用偏铝酸钠为催化剂；2)反应后得到的溶液用盐酸溶液调至弱酸；3)步骤2)得到的溶液依次通过阳离子、阴离子交换树脂柱，除去无机盐类，浓缩后可得到产品；4)乳果糖的纯化是将步骤2)得到的溶液通过活性炭柱除去铝离子等无机盐、色素、单糖；5)阴阳离子色谱柱将上述溶液进一步处理，得到去离子溶液；6)浓缩经4)处理的溶液，可以得到乳果糖纯度接近90％的糖浆。
本发明的具体的乳果糖制备和纯化过程如下首先配制乳糖水溶液，乳糖与水的重量比例为1∶2～5，然后加入碱性催化试剂偏铝酸钠，开始乳糖在水溶液中只溶解一少部分，碱加入后，溶液即变澄清状，偏铝酸钠与乳糖的重量比例为0.1∶1～1∶1。
将溶液搅拌均匀，在40℃～70℃温度下反应50～100分钟。反应中溶液逐渐呈浅黄色。
乳糖的转化率在90％以上，反应的收率为80％左右。
反应后的溶液用2～4N的HCl调至弱酸性，pH值约为3～5时溶液呈澄清状。当溶液pH值大于5时，会产生Al(OH)3胶状沉淀，给溶液的后处理带来困难。而当溶液的pH值过小时，在酸性较强的条件下糖类可能会发生转化。
反应后的溶液调至弱酸性后，直接分别通过阴、阳离子交换树脂柱除去无机盐，浓缩后即可得到市售的乳果糖糖浆。
为纯化乳果糖，可将调好酸度的糖液加入一活性炭色谱柱中，用重量浓度为0.2～1％的乙醇水溶液连续洗脱，溶液中的单糖如半乳糖、果糖等能完全地从活性炭上解吸下来，同时糖液中的绝大部分无机盐类亦被洗到洗脱液中。该浓度的乙醇水溶液对双糖与活性炭之间的吸附没有影响。
单糖洗脱完全后，用重量浓度为5～10％的乙醇水溶液继续洗脱，将吸附在活性炭柱子上的双糖完全解吸下来。
得到的双糖组份的溶液中仅含有极少量的盐类，为了彻底地除去盐类，可以继续通过阴、阳离子交换色谱柱，得到去离子溶液。
浓缩去离子溶液，可以的得到乳果糖含量很高的糖浆溶液，糖液中只含有乳果糖及少量的乳糖。
在上述操作过程中糖的损失率为1～3％。经纯化后反应的总收率在70～80％左右。
所用的活性炭为粒状活性炭，在使用前经过常规的化学方法活化。活性炭色谱柱可以重复使用多次。所用的阴阳离子交换树脂可按常规技术选择商品离子交换树脂。下面通过实施例对本发明的内容给予详细说明实施例120克乳糖(Lactulose·H2O)，加入60毫升去离子水，乳糖只溶解了一小部分，再加入5克偏铝酸钠，搅拌，乳糖在碱性溶液中很快溶解。
反应溶液搅拌均匀后，于55℃水浴加热，反应70分钟。反应过程中持续搅拌，回流。溶液开始变为浅绿色，后逐渐呈浅黄色。
反应停止后，立即冷却，然后用2.5N的HCl将溶液的pH值调至3.9，溶液呈澄清状。
溶液先通过一阳离子交换树脂柱(天津南开大学化工厂产)，然后再经过一阴离子交换树脂柱(天津南开大学化工厂产)，除去无机盐类。
得到的溶液经浓缩后，即为乳果糖糖浆溶液。
用薄层层析扫描方法分析糖浆组成乳果糖81.2％，半乳糖16.2％，果糖2.6％，反应的收率约为81％。
实施例2乳糖(Lactulose·H2O)1克，去离子水4毫升，偏铝酸钠0.2克，搅拌均匀后，在温度55℃时反应60分钟。
反应溶液用2.5N的HCl将pH值调至4.0，加到一活性炭色谱柱中。色谱柱柱高30cm，体积160ml。
先用浓度为0.5％的乙醇水溶液洗脱，收集洗脱下来的单糖组份，单糖总量为152mg,TLC分析其组成为半乳糖55.9％，乳糖13.6％，在上柱操作过程中糖的损失量为1.8％。
将收集到的双糖组份浓缩，蒸馏分离出乙醇即得到乳果糖含量大于86％(占总糖的量)的高纯度的糖浆。乳果糖的最后收率为71.7％。
由上述实施例，本发明的乳果糖制备和纯化方法，其过程简单，乳糖的转化率和乳果糖的收率高，且可得到高纯度的乳果糖制品。
权利要求
1．一种乳果糖的制备方法，其特征是按下述步骤1)由乳糖制备乳果糖采用偏铝酸钠为催化剂；2)反应后得到的溶液用盐酸溶液调至弱酸；3)步骤2)得到的溶液依次通过阳离子、阴离子交换树脂柱，除去无机盐类，浓缩后可得到产品。
2．按照权利要求1所述的制备方法，其特征在于首先配制乳糖水溶液，乳糖与水的重量比例为1∶2～5，然后加入碱性催化试剂偏铝酸钠，偏铝酸钠与乳糖的重量比例为0.1∶1～1∶1。
3．按照权利要求1所述的制备方法，其特征在于反应条件为在40℃～70℃温度下反应50～100分钟。
4．按照权利要求1所述的制备方法，其特征在于反应后的溶液用2～4N的HCl调至pH值约为3～5。
5．一种权利要求1所述方法制备的乳果糖的纯化方法，其特征是乳糖反应生成乳果糖反应后的溶液调至弱酸性后加入一活性炭色谱柱中，用重量浓度为0.2～1％的乙醇水溶液连续洗脱，溶液中的单糖从活性炭上解吸下来，单糖洗脱完全后，用重量浓度为5～10％的乙醇水溶液继续洗脱，将吸附在活性炭柱子上的双糖完全解吸下来，得到的双糖组份的溶液中仅含有极少量的盐类，继续通过阴、阳离子交换色谱柱，得到去离子溶液，浓缩去离子溶液，得到纯化的乳果糖。
全文摘要
一种由乳糖制备乳果糖的方法是用偏铝酸钠作为碱性催化试剂,反应温度在40℃～70℃时,反应50～100分钟,然后将偏铝酸盐转变成铝离子的形式,通过离子交换色谱柱很容易的除去偏铝酸盐,可以获得理想的产率。纯化糖浆溶液的方法是利用活性炭色谱柱,采用乙醇溶液梯度洗脱的方法,可以将单糖和二糖完全地分开,从而可以获得纯度较高的乳果糖溶液。
文档编号C07H3/00GK1210863SQ97117250
公开日1999年3月17日 申请日期1997年9月5日 优先权日1997年9月5日
发明者于海, 韩秀文, 杜昱光 申请人:中国科学院大连化学物理研究所