低聚半乳糖的分离纯化

低聚半乳糖的分离纯化 低聚半乳糖的分离纯化 低聚串乳糖的分离纯化 毛跟年,李彦军,吴小杰,马康利 (陕西科技大学生命科学与工程学院,陕西成阳712081) 摘要:对含有低聚半乳糖,半乳糖,乳糖和葡萄糖的糖浆,运用 离子交换树脂法分离提纯低聚半乳糖,应用均匀法 优化分离纯化条件,并采用薄层层析法对低聚半乳糖进 行测定结果:温度60?,流速3mL/min,进料量10mL, 在柱高为60(hnm时,低聚半乳糖在最佳分离范围中的含 量可达638% 关键词:低聚半乳糖,分离纯化,离子交换树脂 中图分类号:TS202.3文献标识码:A 文章编号:loo2—0306(2005)06一Ol50—02 人们对营养与健康,饮食 随着科学的不断发展, 与疾病之间紧密关系的认识不断提高,对食品的要 求不仅仅局限于色,香,味,而是向其内在质量的科 学性,食品结构的合理性发展.功能性食品的开发和 应用已经成为当今食品加一[业及食品配料的重点研 究领域之一.功能性低聚糖正是在这种发展趋势下 出现的新型功能食品及配料. (galactooligosaharide,GOS)是由 低聚半孚L糖 p一半乳糖苷酶作用于乳糖,使乳糖分子的半乳糖一 侧连接上l,4个半乳糖后得到的,属于葡萄糖和半 乳糖组成的杂低聚糖,一般含有3,l0个半乳糖和 葡萄糖分子.GOS能促进人体肠道有益菌增殖,抑 制肠道腐败菌生长,改善脂质代谢,降低血清总胆 固醇浓度,促进矿物元素吸收,具有低能量,低致龋 齿性等特点,已引起世界各国的广泛关注.目前制 约G0S开发应用的关键问之一就是纯度不高.为 了进一步提高产品中GOS的含量,使其更好的发挥 独特的生理功能,扩大其市场应用范围,提高产品 的市场竞争力,本文对GOS进行了分离提纯实验, 现如下. .1材料与方法 1.1材料与设备 GOS糖浆(自制)糖分组成为葡萄糖和半乳糖 32.4%,乳糖35.6%;GO$32.0%;醋酸钠,磷酸,苯胺, 二苯胺,正丁醇,乙酸均为分析纯试剂;硅胶G 收稿日期:2004一l2一l6 作者简介:毛跟年(/962-),男,副教授,研究方向:食品新材料制备技 术,生物活性物质分离提取与功能研究. 互匝 Na,O0lx7型阳离子交换树脂. 色谱纯;CMC— 超级恒温水浴锅,HL一2型恒流泵,恒温电热干 燥箱,YY0088—92型微量进样器,WYT一4型手持糖 度计,带保温套的玻璃柱(柱高400mm,内径18mm), 层析缸,玻璃板等. 1-2实验方法 1.2.1装柱在带保温套的玻璃柱出口端装少量洗 涤干净并干燥的玻璃珠,采用沉降法将经过蒸馏水, 盐酸,氢氧化钠浸泡,并用煮沸后冷却至室温的蒸馏 水洗至中性的O0lx7型阳离子交换树脂装填人玻璃 柱中,树脂的装料高度为300mm. 1.2.2分离系统的操作开启恒温水浴锅,调节温 度至所需范围,使水流存交换树脂的保温夹套内保 持循环;取一定量待分离的糖浆样品,加热以除去其 中的窄气,待冷至与交换柱内温度相同时,从树脂柱 上端以一定速度加入;用脱气蒸馏水以一定速度进 行洗脱;在分离柱的出口处用试管接收洗脱液,以糖 度计测其糖液浓度,从有糖分流出时开始收集洗脱 液,每一定体积为一个样本单元,连续收集洗脱液l2 个样本(总计约l20mL). 1.2.3GOS的检测采用薄层层析法,根据样 的Rr值对样品中的G0S及其他各糖组分进行分析. 2结果与讨论 2.1温度对GOS分离效果的影响 将糖度为31.5g/mL的GOS糖浆15mL,在柱高 300mm,流速为2mL/min的条件下分别以50,60, 70oC的温度进行洗脱,结果如表l所示. 表l不同温度下G0S的分离结果 在本实验条件下,随着温度的升高,GOS的峰浓 度有所提高.总糖回收率也稍有提高.60oC时GOS在 最高峰处的含量达到了样本中总GOS的32.1%, 70?时稍有下降.在最佳接收范围内,60oC时接收的 GOS约占该范围所接收总糖的60.5%,可以达到样品 中总GOS的84.2%.可见,温度为60?时在最佳接收 范围内基本能够达到糖浆中G0S分离提纯的目的. 2.2进料量对GOS分离效果的影响 在离子交换树脂柱床高度为300mm,洗脱速度 为2mL/min,温度为60?的条件下,分别以进料量为 10,15,20mL,对总糖度为31.5g/100mL的GOS糖浆 进行分离,结果如表2所示. 表2不同进料量时GOS的分离结果 在实验中,随着进料量的增加,糖浆中各糖组分 的峰值均相应增大,但总糖回收率却有下降的趋势,所 获得的终产品中GOS的含量也有所下降.在最佳接收 范围内,每次lOmL的进样量所得终产品中的GOS含 量约为62.5%,可达到样品中总G0S的86.2%.可见, 较低的进样量有利于糖浆中G0s的分离提纯. 2.3洗脱液流速对GOS分离效果的影响 将总糖度为31.5g/100mL的G0S糖浆lOmL,在 温度为60?,离子交换树脂柱床高度为300mm的条 件下,分别以2,3,4mL/min的速度进行洗脱分离,实 验结果见表3. 表3不同流速下GOS的分离结果 在本实验条件下,洗脱液流速较低时有利于糖 浆中各糖组分的分离和G0S的提纯.但流速太低,洗 脱时间会相应延长,使单位树脂的生产能力降低.对 实验结果进行分析比较,洗脱液流速为2mL/min和 3mL/min时,在最佳接收范围内,终产品中GOS的含 量以及所占样品中总GOS的比例相差不大,而且能 较好的除去糖浆中的葡萄糖和乳糖.故在本实验条 件下采用洗脱液的流速为3mL/min较适宜,既能达 到从糖浆中分离提纯GOS的目的,又不至于使单位 树脂的生产能力太低. 2.4装柱高度对GOS分离效果的影响 将总糖度为31.5g/100mL的GOS糖浆10mL,在 温度为60?,洗脱液流速为3mL/min,离子交换树脂 柱床高度分别为300mm和600mm的条件下进行洗 脱,结果见表4. 食品添加荆 Vo1.26,No.6,2005 表4不同柱高时GOS的分离结果 在实验中增加树脂柱高度,糖浆中各糖组分的 峰值均有所增大,分离过程中各糖组分的峰与峰之 间的距离也增大,更容易分辨,有利于糖浆中G0s的 分离提纯,最佳接收范围内所得产品中GOS的含量 和提取率均有所增加.因为柱高越高,色谱的理论塔 板数越高,越有利于不同物质之『日J的分离.根据色谱 理论,柱长与分辨率的关系为:R./R=(L./L)按照 这一关系,如果要将单糖和糖完全分开,柱长至少 应为182cm.要实现这样的柱长,可以采用多个树脂 柱串连或者模拟移动床的方法进行分离提纯,这也 是本实验今后需要进一步探索和完善的内容. 3小结 3.1用薄层层析法对GOS进行检测时,糖浆的点样 量和斑点面积会直接影响各糖组分的分离效果.点 样量为21xg/0.5L,斑点直径不大于2mm时,糖浆中 的葡萄糖,乳糖,半乳糖和GOS的分离效果较好,显 色后斑点清晰,无托尾现象. 3.2用强酸性阳离子交换树脂能够使GOS糖浆中 的G0S得到较好的分离. 3.3在本实验中,选用温度为60~(2,进样量为 lOmL,洗脱液流速为3mL/min,树脂柱高度为 600mm时,能有效除去糖浆中的葡萄糖,乳糖和半乳 糖,提高产物中G0S的含量在最佳接收范围内,糖 浆中各糖组分的总回收率可达到96.3%,终产物中所 含的G0S可达到总糖分的63.8%一 参考文献: [1】PatelS,RayR,MadamwrD.Continuousproductionof gluconicacidbypached-bedimmobilizedenzymereactor[J]. IndBiotecho1.1992(6):5ll,5l8. 【2】BhattS.Separationoffuctosefromarbohydratemixtures Part2[J].Sugar,1993(8):615-620. [3】ZarateS,Lopez—LeivaMH.01igosaccharideformationduring enzymaticlactosehydrolysis:aliteraturereview[J].Journalof FoodProtection.1990.53(3):262,268. 归莉琼,魏东芝.生物活性物质一低聚半乳糖[J1.天然产物研 究与开发,1999(3):4l,46. [5】胡学智,功能性低聚糖及其制造概要[J1.工业微生物,1997 (1):30-39, [6】毛跟年,范金波,许牡丹,等.海藻酸钙固定化B一半乳糖苷 酶催化合成低聚半乳糖[J1'食品科技,2004(10):5-12. [7】严希康.生化分离技术[M】.上海:华东理s-大学出版社, 1996.110~120 l