高纯度甜菊糖苷分步结晶工艺研究

　　【关键词】甜菊糖;高纯度;低温;分步结晶

　　0 引言

　　甜菊糖苷是从菊科草本植物甜叶菊中提取的极甜的非糖类物质，它的甜度可达蔗糖的250～450倍，而热量只有蔗糖的1/300且口感非常接近蔗糖，是经我国卫计委批准，继甘蔗、甜菜糖之外的第三种极具开发价值和保健功能的天然甜味剂，被国际上誉为“世界第三糖源”。目前，甜菊糖苷的纯化工艺主要采用重结晶法，需要使用大量有机溶剂(甲醇和乙醇)，由于结晶母液中甜菊糖苷纯度低(10%～20%)，现有技术无法得到高纯度甜菊糖苷(98%)，导致大量高含量产品收率低，造成资源的大量浪费和环境的严重污染，所以不适合工业规模化生产[1]。本研究采用分布结晶技术，以含量为80%的甜菊糖苷为原料，制备含量不低于99%的高纯度甜菊糖苷产品，并获得最佳工艺参数，从而为高纯度甜菊糖苷产品产业化提供基础依据。

　　1 试验材料与仪器

　　1.1 材料

　　(1)原材料：甜菊糖苷(总苷80%，江西海富生物工程有限公司生产)。

　　(2)试剂：甜菊糖苷(≥99.0%)AR、无水乙醇AR、无水甲醇AR、氢氧化钠AR、磷酸AR、乙腈AR等。

　　1.2 主要仪器

　　高效液相色谱仪(型号为Waters 2695)、恒温水浴锅(上海仪电科学仪器股份有限公司)、分析天平(“日本岛津”生产)等。

　　2 方法

　　2.1 甜菊糖苷含量测定方法

　　甜菊糖苷含量的测定依照国家标准《GB 8270—2014》附录A.4中规定的方法进行测定。

　　2.2 工艺路线

　　(1)溶剂的配置：将一定量的有机醇溶剂与纯水按照一定的比例混合后，封闭待用。

　　(2)溶解：将100 g甜菊糖苷与溶剂按照一定的比例进行混合，然后将其加热至80 ℃进行回流搅拌，直至全部溶解。

　　(3)常温结晶：将溶解后的待结晶溶液置于常温条件下24 h后进行抽滤，并用95%的有机溶剂洗涤滤饼，收集滤饼并干燥称重得甜菊糖苷T1。

　　(4)低温结晶：将上述滤液置于低温条件下，静置24 h后，保持低温快速抽滤，并用低温的有机溶剂洗涤滤饼，收集滤饼并干燥称重得甜菊糖苷T2。

　　(5)冷冻结晶：将上述滤液置于冷冻温度条件下，静置24 h后，保持低温快速抽滤，并用冷冻温度的有机溶剂洗涤滤饼，收集滤饼并干燥称重得甜菊糖苷T3。

　　(6)母液回收：将上述得到的母液浓缩、干燥后称重，即得甜菊糖苷T4。

　　(7)合并：将上述得到的3个结晶甜菊糖苷产品(T1、T2、T3)合并、称重、检测，即得高含量甜菊糖苷。

　　2.3 數据统计与分析

　　数据统计采用Office 2020软件，数据分析处理采用SPSS 8.0软件。

　　2.4 低温分步结晶工艺优化方法

　　在单因素试验的基础之，以乙醇浓度(A)、甜菊糖苷浓度(B)、常温(C)、低温(D)及冷冻(E)5个因素4个水平做多指标正交试验表L16(45)进行试验，对结晶制得甜菊糖苷重量及含量进行综合评分[2-3]。正交试验因素水平表见表1，多指标设计及结果见表2。

　　3 结果与分析

　　3.1 正交试验结果分析

　　对乙醇浓度(A)、甜菊糖苷浓度(B)、常温(C)、低温(D)及冷冻(E)5个单因素进行正交试验设计并针对所得甜菊糖苷重量和含量2个指标进行考察和分析，同时进行方差分析，从而确定高纯度甜菊糖苷分步结晶的最佳工艺参数和影响主次因素的顺序，其重量和含量。

　　针对制得高纯度甜菊糖苷产品的重量情况来看，由表1可以看出，高纯度甜菊糖苷分步结晶的最佳工艺参数为A2B2C4D4E2或A3B2C4D4E2，即乙醇浓度(A)为80%或85%、浓度(B)为30%、常温(C)为30 ℃、低温(D)为5 ℃及冷冻(E)为-25 ℃。5个因素对高纯度甜菊糖苷分步结晶影响的主次因素为C>A>B>D>E。说明常温结晶温度对高纯度甜菊糖苷分步结晶制得的产品质量影响最大，其次是乙醇浓度，再次是甜菊糖苷浓度，最后分别是低温结晶温度和冷冻结晶温度。

　　针对制得高纯度甜菊糖苷产品的含量来看，高纯度甜菊糖苷分步结晶的最佳工艺参数为A1B1C2D2E1，即乙醇浓度(A)为75%、浓度(B)为20%、常温(C)为20 ℃、低温(D)为-5 ℃及冷冻(E)为-30 ℃(见表1)。5个因素对高纯度甜菊糖苷分步结晶影响的主次因素顺序为B>C>D>E>A。说明甜菊糖苷浓度对高纯度甜菊糖苷分步结晶制得的产品质量影响最大，其次是常温结晶温度，再次是低温结晶温度，最后分别是冷冻结晶温度和乙醇浓度。

　　推荐阅读：盐科学与化工评哪个级别职称

期刊VIP网，您身边的高端学术顾问

文章名称： 高纯度甜菊糖苷分步结晶工艺研究

文章地址： http://www.qikanvip.com/huagongshengchan/59115.html