膜分离技术在甜菊糖甙提取分离中的应用研究

2010-06-04,,,

化学与生物工程 2010年1期

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(天津美伦医药集团药物研究院,天津 300400)

甜叶菊又名甜菊，原产于南美[1]。从甜菊叶中提取出来的甜菊糖称为甜菊糖甙，甜菊叶中含有12%～18%的甜菊糖甙[2]，其甜度为蔗糖的200～300倍，而热量仅为蔗糖的1/300，是一种高甜度、低热量的新型天然保健糖源，长期食用对肥胖、高血压、高血糖等疾病有保健治疗作用[3]。

传统的甜菊糖甙生产工艺中采用絮凝对提取液进行初步除杂，由于絮凝过程需加入絮凝剂，导致絮凝液中含有大量的有色离子，需用离子交换树脂去除，使整个生产工艺过程繁琐、周期长、成本高。作者采用膜分离技术取代传统的絮凝过程，由于无有色离子掺入，因而可取消传统生产工艺中的离子交换过程，简化生产工艺的同时提高了生产效率。

1 实验

1.1 原料、试剂和仪器

甜菊叶；甜菊糖甙标准品，日本和光纯株式会社。

LC-10AT型液相色谱仪，日本岛津；AN0298型分析天平，上海民桥精密科学仪器有限公司；真空干燥箱，上海福玛实验设备有限公司；XD-1型膜设备、XD-2型膜设备，合肥信达膜科技有限公司。

1.2 提取工艺

称取5 kg已粉碎的甜菊叶，装入200 L提取罐中，在常温下按1∶10料液比加水浸提4次，每次1 h，共得到提取液192 kg。过滤合并滤液过一级膜，收集一级膜滤液，然后过二级膜浓缩，二级膜滤液达国家排放标准可以直接排放或重复用于浸提，浓缩液经过大孔吸附树脂后喷雾干燥得到甜菊糖甙。

实验完成后，膜需要清洗，以恢复膜的水通量。先用复合清洗剂清洗，然后用次氯酸钠漂洗，最后用清水洗至中性。

1.3 甜菊糖甙含量检测

使用高效液相色谱(HPLC)对甜菊糖甙含量进行测定,采用ODS柱(4.6 mm×200 mm，5 μm)，流动相为水∶乙腈(20∶80)，流速为0.5 mL·min-1，柱温为25℃，进样量为10 μL，运行时间为30 min。

1.3.1 标准曲线的绘制

精密称取甜菊糖甙标准品0.05 g，置100 mL容量瓶中，加入适量甲醇超声溶解，稀释至刻度，摇匀，取10 mL置于100 mL容量瓶中，用甲醇稀释至刻度，摇匀，作为储备液备用。精密量取储备液5.0 mL、10.0 mL、20.0 mL、40.0 mL置50 mL容量瓶中，分别加甲醇至刻度，取1 mL过0.45 μm有机滤膜后注入样品瓶中，进样检测，检测得甜菊糖甙的保留时间为14 min左右。以甜菊糖甙含量(μg·mL-1)为横坐标、甜菊糖甙响应信号峰面积为纵坐标绘制含量-峰面积标准曲线，回归方程为：y=21.1452x+3.0901,相关系数R2=0.9996。

1.3.2 样品的检测

量取一定量待测液装入50 mL容量瓶中，加甲醇超声溶解，定容至刻度，取1 mL过0.45 μm有机滤膜后注入样品瓶中，进样检测。

2 结果与讨论

2.1 一级膜除杂结果

将提取液连续投入一级膜装置中，出料162.6 kg，再用30 kg纯水分2次水洗，出料29.8 kg，耗时5.6 h，平均膜通量为263.2 kg·m-2·h-1。一级膜进口压力为0.20 MPa、出口压力为0.15 MPa、控制操作温度在30℃左右，考察膜通量随时间变化的规律，结果见图1。

图1 甜菊叶浸提液过一级膜时间-通量图

由图1可以看出，开始运行时，膜通量为459 kg·m-2·h-1，由于较冷料液的加入，系统的温度有所降低，所以膜通量有所下降。随着运行时间的延长，温度恒定，由于滤饼的形成和膜的压实作用或膜被污染、膜孔被堵塞，造成膜通量慢慢衰减。衰减到一定程度后，由于膜表面形成了稳定的凝胶层，膜通量趋于稳定。停机时膜通量为101 kg·m-2·h-1。一级膜主要是截留淀粉、脂肪、蛋白等一些大分子杂质。