一种用苯基硼酸及其季铵盐溶剂选择性萃取分离D－塔格糖的方法

摘要

一种用苯基硼酸及其季铵盐溶剂选择性萃取分离D－塔格糖的方法，属于食品化工技术领域。本发明以化学法合成的D－塔格糖为原料，通过苯基硼酸及其季铵盐溶剂选择性萃取分离D－塔格糖，此法选择性高，可有效提高D－塔格糖纯度，得到的D－塔格糖产品纯度高达90％以上，本方法不同于离子交换树脂法，利用溶剂萃取法可进行大规模工业化生产，如将萃取原理应用于液膜，将使得分离D－塔格糖连续化操作，经济实用性更强，该方法流程简单，操作方便，产品质量稳定，安全可靠，适用于大规模生产。有机相溶剂可重复使用，利用率高。

说明书

技术领域

本发明涉及一种D-塔格糖的分离方法，即一种利用苯基硼酸及其季铵盐选择性萃取分离D-塔格糖的方法，为食品化工技术领域。

背景技术

D-塔格糖是一种天然己酮糖，是美国食品和医药管理局批准的5种低能量甜味剂中唯一一个口感、甜度和蔗糖最相似的甜味剂。D-塔格糖还具有降血糖、改善肠道菌群、抗衰老、抗龋齿等多种生理功能，目前已经商业应用于食品、医药等领域。

D-塔格糖在天然食品中含量很少，一般由化学法和生物酶法合成，分离难度比较大。D-塔格糖分离一直是稀有糖研究的热点，目前常见的分离手段基本上为Ca²⁺型离子交换树脂，很难大规模工业化。

发明内容

本发明鉴于D-塔格糖分离难度大这一难题，旨在于通过一种新的方法即利用苯基硼酸及其季铵盐溶剂选择性萃取分离D-塔格糖，来降低生产成本，实现规模化生产，工业前景广阔。

本发明的技术方案：一种分离D-塔格糖的方法，将含D-塔格糖的初样用水稀释至还原糖浓度为5～30mg/mL，通过0.10M的Na₂HPO₄-NaH₂PO₄缓冲液、Na₂CO₃-NaHCO₃缓冲液及NaOH溶液调节其pH6-12，加入盛有溶有0.02～0.20M的苯基硼酸和三辛基甲基氯化铵的有机相的萃取器中，有机相萃取液为正己烷∶正辛醇体积比85∶15，有机相萃取液的体积用量为D-塔格糖初样稀释液体积的0.5～2倍，于30℃的水浴中以200rpm振荡2～2.5h，使其反应完全，静置0.5h，平衡后上层萃取相收集备用，取下层萃余相，按上述方法调节pH6-12，并加入到盛有溶有0.02～0.20M的苯基硼酸和三辛基甲基氯化铵的有机相的萃取器中，于30℃的水浴中以200rpm振荡2～2.5h，待反应完全静置0.5h，平衡后上层萃取相收集备用，再次取其下层萃余相，依此重复2到7次进行多级萃取，将收集的萃取相溶液用浓度为0.75～1.50M的酸反萃取纯化D-塔格糖，将萃取的D-塔格糖溶液浓缩后冷冻干燥，得D-塔格糖产品。

反萃取纯化D-塔格糖所用的酸选用盐酸、碳酸或醋酸。

萃取剂中的三辛基甲基氯化铵的浓度≥苯基硼酸的浓度。

选择性(分离系数)定义如下：

式中：

C_Tag^o，C_Gal^o，C_Tag^w，C_Gal^w-塔格糖、半乳糖分别在萃取相和萃余相中的质量浓度。

V_Tag^o，V_Gal^o，V_Tag^w，V_Gal^w-塔格糖、半乳糖分别在萃取相和萃余相中的体积。

因萃取D-塔格糖的选择性高，这样通过多级萃取分离D-塔格糖，从而得到高纯度的D-塔格糖。

本发明的有益效果：利用苯基硼酸及其季铵盐选择性萃取分离D-塔格糖，可有效提高D-塔格糖纯度。该方法不同于离子交换树脂法，利用溶剂萃取法可进行大规模工业化生产，如将萃取原理应用于液膜，将使得分离D-塔格糖连续化操作，经济实用性更强。

本方法流程简单，可操作性强，产品质量稳定，安全可靠，适用于大规模生产。有机相溶剂可重复使用，利用率高。

具体实施方式

结合实施例，详细说明本发明的实施方式，但本发明的技术范围不受限于下述实施方式，在不改变其要点的前提下，可做各种改变进行实施。另外，本发明的技术范围延及均等的范围。

实施例1

取还原糖含量为10g/L的D-塔格糖初样500mL于锥形瓶中，该D-塔格糖初样中含D-塔格糖为28％(质量分数，下同)。利用Na₂CO₃-NaHCO₃缓冲液调节其pH为7～12，有机相为含0.02～0.20M的苯基硼酸及其三辛基甲基氯化铵(TOMAC)的有机溶剂(正己烷∶正辛醇体积比85∶15，下同)，取其500mL于盛有上述糖样的锥形瓶中混合并于30℃水浴中以200rpm振荡2h，待反应完全静置0.5h，收集上层萃取相溶液，下层萃余相则继续利用Na₂CO₃-NaHCO₃缓冲液调节其pH为7～12，并加入上述有机相溶液500mL，进行萃取，如此重复上述萃取工艺3次，最终D-塔格糖的萃取率高达92.66％，选择性为52；将收集的萃取相溶液利用0.75M HCl取代上述萃取工艺中的水相溶液进行反萃取，从有机相中萃取出D-塔格糖溶液，有机相溶液可重复使用。将萃取的D-塔格糖溶液浓缩后冷冻干燥，经HPLC分析测定，最终可得到纯度为94％D-塔格糖。

实施例2

取还原糖含量为20g/L的D-塔格糖初样500mL于锥形瓶中，该D-塔格糖初样中含D-塔格糖为26％。利用Na₂CO₃-NaHCO₃缓冲液调节其pH为8～11，有机相为含0.02～0.20M的苯基硼酸及其TOMAC的有机溶剂，取其300mL于盛有上述糖样的锥形瓶中混合并于30℃水浴中以200rpm振荡2h，待反应完全静置0.5h，收集上层萃取相溶液，下层萃余相则继续利用Na₂CO₃-NaHCO₃缓冲液调节其pH为8～11，并加入上述有机相溶液500mL，进行萃取，如此重复上述萃取工艺5次，最终D-塔格糖的萃取率高达98.33％，选择性为38.6；将收集的萃取相溶液利用1.0M HCl取代上述萃取工艺中的水相溶液进行反萃取，从有机相中萃取出D-塔格糖溶液，有机相溶液可重复使用。将萃取的D-塔格糖溶液浓缩后冷冻干燥，经HPLC分析测定，最终可得到纯度为80％D-塔格糖。

实施例3

取还原糖含量为10g/L的D-塔格糖初样250mL于锥形瓶中，该D-塔格糖初样中含D-塔格糖为31％。利用Na₂HPO₄-NaH₂PO₄缓冲液调节其pH为6～11，有机相为含0.02～0.20M的苯基硼酸及其TOMAC的有机溶剂，取其500mL于盛有上述糖样的锥形瓶中混合并于30℃水浴中以200rpm振荡2.5h，待反应完全静置0.5h，收集上层萃取相溶液，下层萃余相则继续利用Na₂CO₃-NaHCO₃缓冲液调节其pH为6～11，并加入上述有机相溶液500mL，进行萃取，如此重复上述萃取工艺6次，最终D-塔格糖的萃取率高达99.48％，选择性为40.2；将收集的萃取相溶液利用1.25M HCl取代上述萃取工艺中的水相溶液进行反萃取，从有机相中萃取出D-塔格糖溶液，有机相溶液可重复使用。将萃取的D-塔格糖溶液浓缩后冷冻干燥，经HPLC分析测定，最终可得到纯度为84％D-塔格糖。

实施例4

取还原糖含量为25g/L的D-塔格糖初样200mL于锥形瓶中，该D-塔格糖初样中含D-塔格糖为32％。利用Na₂CO₃-NaHCO₃缓冲液调节其pH为7～12，有机相为含0.02～0.20M的苯基硼酸及其TOMAC的有机溶剂，取其400mL于盛有上述糖样的锥形瓶中混合并于30℃水浴中以200rpm振荡2.5h，待反应完全静置0.5h，收集上层萃取相溶液，下层萃余相则继续利用Na₂CO₃-NaHCO₃缓冲液调节其pH为7～12，并加入上述有机相溶液400mL，进行萃取，如此重复上述萃取工艺4次，最终D-塔格糖的萃取率高达95.65％，选择性为42.8；将收集的萃取相溶液利用1.25M H₂CO₃取代上述萃取工艺中的水相溶液进行反萃取，从有机相中萃取出D-塔格糖溶液，有机相溶液可重复使用。将萃取的D-塔格糖溶液浓缩后冷冻干燥，经HPLC分析测定，最终可得到纯度为88％D-塔格糖。

实施例5

取还原糖含量为15g/L的D-塔格糖初样300mL于锥形瓶中，该D-塔格糖初样中含D-塔格糖为30％。利用Na₂CO₃-NaHCO₃缓冲液调节其pH为7～12，有机相为含0.02～0.20M的苯基硼酸及其TOMAC的有机溶剂，取其500mL于盛有上述糖样的锥形瓶中混合并于30℃水浴中以200rpm振荡2h，待反应完全静置0.5h，收集上层萃取相溶液，下层萃余相则继续利用Na₂CO₃-NaHCO₃缓冲液调节其pH为7～12，并加入上述有机相溶液500mL，进行萃取，如此重复上述萃取工艺4次，最终D-塔格糖的萃取率高达97.26％，选择性为39.4；将收集的萃取相溶液利用1.0M HAc取代上述萃取工艺中的水相溶液进行反萃取，从有机相中萃取出D-塔格糖溶液，有机相溶液可重复使用。将萃取的D-塔格糖溶液浓缩后冷冻干燥，经HPLC分析测定，最终可得到纯度为82％D-塔格糖。

通过实施例以及数据可以明显看出D-塔格糖纯度明显提高，有效地提高了D-塔格糖的收率，有机相循环使用效率高。

表1 实施例结果前后对比

表2 实施例多级萃取萃取率

-为未进行萃取处理。