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1、(10)授权公告号 CN 102020680 B (45)授权公告日 2012.05.02 CN 102020680 B *CN102020680B* (21)申请号 201110002530.6 (22)申请日 2011.01.07 C07H 3/04(2006.01) C07H 1/00(2006.01) (73)专利权人 保龄宝生物股份有限公司 地址 251200 山东省德州市禹城市高新区东 外环路 1 号 (72)发明人 袁卫涛 邵先豹 (74)专利代理机构 济南泉城专利商标事务所 37218 代理人 李桂存 US 4264763 ,1981.04.28, 说明书第 3 栏至 第 6 。
2、栏 . CN 1210863 A,1999.03.17,说明书第3页实 施例 1,2. 于海 等 . 乳果糖的制备、 分离及纯化的研究 发展现状 .中国微生态学杂志 .1998, 第 10 卷 ( 第 3 期 ), 第 184 页右栏第 2 段至第 186 页右栏 第 2 段 . (54) 发明名称 一种高纯度乳果糖的制备方法 (57) 摘要 本发明涉及功能糖制备领域一种高纯度乳果 糖的制备方法。采用以下步骤 ： 配制乳糖溶液浓 度 15%20%， 加入硼酸、 NaOH 调整反应得到转化 液 ； 将转化液进行离交脱 Na+处理 ； 进行颗粒活性 炭柱脱色 ； 将糖液脱硼酸， 硼酸含量小于 1m。
3、g/kg 糖液干物质 ； 浓缩糖液浓度至 5060%， 使用 10 床 式连续法色谱分离装置进行分离 ； 水相结晶， 降 温速度为 ： 60-50为 0.8 /h， 50-30为 1 / h， 30-13为 1.1 /h。可以提高乳糖的转化率， 使乳果糖产品的得率大大提高 ； 颗粒活性炭脱 色 ； 连续模拟移动床色谱分离， 实现高纯度乳果 糖的连续色谱分离， 乳果糖纯度达到 92% 以上， 利 于水相结晶 ； 水相结晶， 纯度达到 98% 以上。 (51)Int.Cl. (56)对比文件 审查员 汪泉 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利 权利要求书 1 页 说明书 4 页 。
4、附图 1 页 CN 102020680 B1/1 页 2 1. 一种高纯度乳果糖的制备方法， 其特征是采用以下步骤 ： （1） 以乳糖为原料， 配制乳糖溶液， 浓度为 15wt%20wt%， 按与乳糖摩尔比 1 ： 1 的量加入 硼酸， 搅拌， 用 30%NaOH 溶液调整 pH 至 11.0， 80条件下反应 120min， 降温至 5060得到 转化液 ； （2）将转化液泵入活化后的 Amberlite IR-120Na 强酸性阳离子交换树脂柱中进行 离交处理， 树脂用量为 24L/kg 转化液干物质， 循环温度控制为 4050， 得到糖液 pH 为 4.56.5 时终止 ； （3） 对步。
5、骤 （2） 中糖液进行颗粒活性炭柱脱色 ； （4） 将步骤 （3） 脱色后的糖液泵入活化后 Amberlite IRA96C 树脂柱中进行脱硼酸处 理， 树脂用量 35L/kg 糖液干物质 , 温度 4050， 循环操作使硼酸含量小于 1mg/kg 糖液 干物质 ； （5） 浓缩步骤 （4） 中糖液浓度至 5060 wt %， 注入装有 Amberlite CR1320K 型色谱级 强酸阳树脂的柱中， 使用 10 床式连续法色谱分离装置进行分离， 参数设置为 ： 树脂柱内径 120mm， 树脂柱装填高度为 350mm， 模拟树脂床转速为 3 /min， 进料温度 60-70， 进料流 速 1.。
6、2-1.8L/h， 进水流速 2-3L/h， 收集流出液高纯度乳果糖溶液流速 1.4-2.0L/h， 浓度为 24-30 wt %， 洗脱液流速 1.8-2.8L/h， 浓度为 17-22 wt % ； （6） 高纯度乳果糖溶液真空浓缩至浓度 70 wt %， 温度为 60， 添加占溶液中干物质 的重量 0.2%-0.3% 的乳果糖晶体， 搅拌转速 100r/min-300r/min， 降温速度为 ： 60-50为 0.8/h， 50-30为1/h， 30-13为1.1/h， 恒速搅拌48小时， 离心， 得到结晶乳果糖， 在 3540下干燥制得固体成品。 2. 根据权利要求 1 所述的方法， 。
7、其特征在于步骤 （3）中颗粒活性炭柱中装填 Norit 1240Plus 型颗粒活性炭， 活性炭柱温度为 70-80， 糖液流速控制在 23BV。 权 利 要 求 书 CN 102020680 B1/4 页 3 一种高纯度乳果糖的制备方法 0001 技术领域 0002 本发明涉及功能糖制备领域， 特别涉及一种高纯度乳果糖的制备方法。 0003 背景技术 0004 乳果糖又叫乳酮糖、 乳士糖、 半乳糖基果糖甙， 为由半乳糖与果糖以 -1,4 糖苷 键结合而成的合成二糖。分子式为 C12H22O11， 分子量为 342。乳果糖具有良好的双歧杆 菌增值功能， 具有调节肠道微生态平衡的功效， 在医药、。
8、 食品及动物饲养方面有着广泛的应 用。 可以降低血氨， 导泻， 治疗便秘， 还用于各种肝性疾病的防治， 在食品方面还可以做为低 热值甜味剂和功能性食品添加剂， 应用广泛。 0005 乳果糖的制备可采用化学法或生物法， 其中目前应用成熟的方法为化学法， 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。在异构化反应中， 二糖 会发生降解反应， 生成单糖如半乳糖等。目前， 大量生产的厂家主要集中在国外， 比利时 Solvay（苏威） 是世界上最大的乳果糖制造厂家， 主要作为药品应用， 而日本 Morinaga（森 永） 奶制品公司是另一主要生产厂家， 其产品主要用于食品添加剂。 0。
9、006 乳果糖的化学法制备过程中， 利用强碱性试剂如氢氧化钠、 氢氧化钾、 氢氧化钙以 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， 降低了乳果糖的得率， 反应产物带有很重的颜色， 难以进行分离和纯化。利用弱碱 性试剂及强碱性离子交换树脂来催化异构化反应， 产率上并不理想， 不适合工业化。 用硼酸 盐和铝酸盐、 偏铝酸盐作为碱性试剂催化异构化反应， 由于该类试剂与乳果糖形成络合物， 使反应向有利于形成乳果糖的方向进行， 从而有较高的产率， 但需要去除硼酸盐和铝酸盐、 偏铝酸盐。 0007 利用化学法制备的乳果糖还含有其他一些非功能性组分， 如乳糖。
10、、 半乳糖等， 使乳 果糖纯度不高， 小于 90%， 这些成分的存在制约了乳果糖在药品及保健食品行业中的应用。 利用乳果糖的结晶特性， 可以以商品化乳果糖产品出发结晶制备高纯度的乳果糖产品， 但 是， 纯度不高的乳果糖产品在水相中结晶困难， 而主要采用甲醇或乙醇进行结晶操作， 固体 产品中会有甲醇或乙醇溶剂残留， 从而影响产品质量。 0008 发明内容 0009 针对现有乳果糖生产转化产率不高、 低纯度乳果糖液结晶困难、 终产品纯度不高 等乳果糖生产问题， 本发明提供了一种以纯乳糖为原料， 提高乳果糖生产转化产率、 提高终 产品纯度的高纯度乳果糖的制备方法。 0010 本发明具体是通过以下措施。
11、实现的 ： 0011 一种高纯度乳果糖的制备方法， 其特征是采用以下步骤 ： 0012 （1） 以乳糖为原料， 配制乳糖溶液， 浓度为 15wt%20wt%， 按与乳糖摩尔比 1 ： 1 的量 加入硼酸， 搅拌， 用 30%NaOH 溶液调整 pH 至 11.0， 80条件下反应 120min， 降温至 5060 得到转化液 ； 0013 （2） 将转化液泵入活化后的 Amberlite IR-120Na 强酸性阳离子交换树脂柱中进 行离交处理， 树脂用量为 24L/kg 转化液干物质， 循环温度控制为 4050， 得到糖液 pH 为 说 明 书 CN 102020680 B2/4 页 4 4。
12、.56.5 时终止 ； 0014 （3） 对步骤 （2） 中糖液进行颗粒活性炭柱脱色， 为了达到好的效果， 颗粒活性炭柱 中装填 Norit 1240Plus 型颗粒活性炭， 活性炭柱温度为 70-80， 糖液流速控制在 23BV ； 0015 （4） 将步骤 （3） 脱色后的糖液泵入活化后 Amberlite IRA96C 树脂柱中进行脱硼酸 处理， 树脂用量 35L/kg 糖液干物质 , 温度 4050， 循环操作使硼酸含量小于 1mg/kg 糖 液干物质 ； 0016 （5） 浓缩步骤 （4） 中糖液浓度至 5060%， 注入装有 Amberlite CR1320K 型色谱级强 酸阳树脂。
13、的柱中， 采用连续模拟移动床色谱分离法， 以钾型离子树脂为载体， 使用 10 床式 连续法色谱分离装置进行分离， 参数设置为 ： 树脂柱内径 120mm， 树脂柱装填高度为 350mm， 模拟树脂床转速为3/min， 进料温度60-70， 进料流速1.2-1.8L/h， 进水流速2-3L/h， 收 集流出液高纯度乳果糖溶液流速 1.4-2.0L/h， 高纯度乳果糖溶液中溶质为乳糖和乳果糖的 混合物， 浓度为 24-30wt%， 洗脱液流速 1.8-2.8L/h， 溶质为葡萄糖、 半乳糖及果糖混合物， 浓度为 17-22wt% ； 0017 （6） 高纯度乳果糖溶液真空浓缩至浓度 70%， 温度。
14、为 60， 添加占溶液中干物质 的重量 0.2%-0.3% 的乳果糖晶体， 搅拌转速 100r/min-300r/min， 降温速度为 ： 60-50为 0.8/h， 50-30为1/h， 30-13为1.1/h， 恒速搅拌48小时， 离心， 得到结晶乳果糖， 在 3540下干燥制得固体成品。 0018 对步骤 （4） 得到的糖液和步骤 （5） 得到的高纯度乳果糖溶液进行检测分析， 分析 方法为高效液相色谱法， 氨基色谱柱， RI 检测器， 洗脱剂为乙腈 ： 水 =80 ： 20， 流速 1.0ml/ min。 0019 虽然在产品分离提纯领域， 连续模拟移动床色谱分离技术是一种使用比较普遍的。
15、 技术， 但在将连续模拟移动床色谱分离技术应用于乳果糖的分离提纯中， 还是需要克服很 多具体的技术问题， 像参数的设置， 浓度及流速的控制等， 虽然有些参数可以通过有限次的 实验得出， 但仍然有很多参数的设定还是需要技术人员根据乳果糖的具体使用领域， 根据 经验， 经过创造性劳动才能得到好的效果。 0020 水相结晶技术也是一种使用普遍的结晶技术， 但在乳果糖分离提纯具体技术中， 只有糖液中乳果糖的纯度达到一定值之后， 水相结晶才会取得好的效果， 通过连续模拟移 动床色谱分离技术的应用， 使乳果糖的纯度达到 92% 以上， 使水相结晶技术的应用成为可 能。专利申请号为 201010197402。
16、.7， 名称为 “一种 D- 甘露糖制备工艺” 的中国专利申请公 开了一种 D- 甘露糖的制备工艺， 此工艺中包括先经过模拟移动床分离， 再进行水相结晶的 步骤， 但 D- 甘露糖与乳果糖具有很大区别， 在具体操作过程中会有很多参数设置方面的不 同， 本发明方法通过设置合理的水相结晶降温速度， 使结晶乳果糖的纯度达到 98% 以上。 0021 本发明的有益效果是 ： 0022 (1) 利用碱 / 硼酸催化体系对乳糖进行异构转化， 可以提高乳糖的转化率， 使乳 果糖产品的得率大大提高。 0023 (2) 采用Amberlite IR-120Na强酸性阳离子交换树脂及Amberlite IRA96。
17、C弱碱 性阴离子树脂除去 Na+离子及硼酸， 以及颗粒活性炭柱脱色， 可以达到乳果糖精制、 脱色的 目的， 硼酸含量降为 1mg/kg 以下， 同时颗粒活性炭可再生使用， 有利于降低生产成本。 0024 (3) 采用Amberlite CR1320K型色谱级强酸阳树脂柱进行连续模拟移动床色谱分 说 明 书 CN 102020680 B3/4 页 5 离， 通过树脂柱装填高度调整， 模拟树脂床转速控制， 进料浓度、 进料温度、 进料流速、 进水 流速、 流出液流速、 洗脱液流速等参数的调节， 实现高纯度乳果糖的连续色谱分离， 产品液 中乳果糖与乳糖及半乳糖的有效分离， 乳果糖纯度达到 92% 以。
18、上， 利于水相结晶。 0025 (4) 对纯度较高乳果糖液产品进行水相结晶， 可以避免使用醇结晶乳果糖醇残留 的问题， 结晶后产品纯度达到 98% 以上。 0026 附图说明 0027 附图 1 为本发明 10 床式连续法色谱分离装置结构示意图， 0028 图中 ： A-J 为 10 根填料柱， 1-10 依次为 10 根填料柱的进料口、 出料口， a 为脱硼酸 处理后的糖液， b 为流出乳糖溶液， c 为流出液高纯度乳果糖溶液， d 为洗脱液， e 为水， 0029 图中， 箭头表示液体流动方向。 具体实施方式 0030 实施例 1 ： 0031 （1） 称取 10kg 高纯度乳糖， 加去离。
19、子水配制成浓度 15% 的乳糖溶液， 加入 1.8kg 硼 酸， 搅拌， 用30%NaOH溶液调整pH至11.0， 80条件下反应120min得转化液， 迅速取出降温 至 50 ； 0032 （2） 将降温后转化液泵入装有 Amberlite IR-120Na 强酸性阳离子交换树脂， 柱内 径 250mm， 高 1500mm 的层析柱中， 树脂装填高度为 900mm 进行循环离交处理， 循环温度控制 为 50， 中止糖液的 pH 控制为 4.5 ； 0033 （3） 离交处理后的糖液进行脱色， 采用 Norit 1240Plus 型颗粒活性炭， 活性炭柱 内径 250mm， 高 1500mm，。
20、 活性炭装填高度为 1100mm， 温度 77， 流速控制在 3BV ； 0034 （4） 脱色后的糖液泵入装有 Amberlite IRA96C 树脂柱， 柱内径 300mm， 高 1500mm， 树脂装填高度为 1000mm， 进行脱硼酸处理， 温度 45， 最终硼酸含量为 0.56mg/kg 糖液干 物质。脱除硼酸后糖液使用高效液相色谱检测， 糖液各组分占总干物质的量分别为乳果糖 76.3%， 乳糖 12.2%， 半乳糖 8.5%， 其它糖 3.0%（果糖 + 葡萄糖） ； 0035 （5） 脱硼酸处理后的糖液浓度浓缩至 50%， 泵入装有 Amberlite CR1320K 型色谱级 。
21、强酸阳树脂的 10 床式连续色谱分离系统， 如图 2 所示， 树脂柱内径 120mm， 树脂柱装填高度 为 350mm， 模拟树脂床转速为 3 /min， 进料温度 67， 进料流速 1.8 L/h， 进水流速 3 L/h， 流出液流速 1.8L/h， 洗脱液流速 2.7 L/h， 得流出液高纯度乳果糖溶液 20.5L， 浓度为 24%， 洗脱液 30.75L， 浓度为 19%。对高纯度乳果糖溶液进行高效液相色谱检测， 糖液各组分占总 干物质的量分别为乳果糖 92.3%， 乳糖 5.1%， 半乳糖其它糖 2.6% ； 0036 （6） 将高纯度乳果糖溶液真空浓缩至浓度69%， 温度60.5， 。
22、添加12g乳果糖晶体， 降温速度为 60-50为 0.8 /h， 50-30为 1 /h， 30-13为 1.1 /h， 以 240r/min 恒速 搅拌 48 小时， 过滤， 对过滤出的结晶固体， 真空烘箱在 38下干燥得到固体乳果糖 4.3kg， 利用高效液相色谱对结晶成品进行成分分析， 纯度达到 98.2%。 0037 实施例 2 ： 0038 （1） 称取 10kg 高纯度乳糖， 加去离子水配制成浓度 20% 的乳糖溶液， 加入 1.8kg 硼 酸， 搅拌， 用30%NaOH溶液调整pH至11.0， 80条件下反应120min得转化液， 迅速取出降温 至 58 ； 说 明 书 CN 1。
23、02020680 B4/4 页 6 0039 （2） 将降温后转化液泵入装有 Amberlite IR-120Na 强酸性阳离子交换树脂， 柱内 径 250mm， 高 1500mm 的层析柱中， 树脂装填高度为 900mm 进行循环离交处理， 循环温度控制 为 40， 中止糖液 pH 控制为 6.5 ； 0040 （3） 离交处理后的糖液进行脱色， 采用 Norit 1240Plus 型颗粒活性炭， 活性炭柱 内径 250mm， 高 1500mm， 活性炭装填高度为 1100mm， 脱色温度为 78， 料液流速控制在 2BV ； 0041 （4） 脱色后的糖液泵入装有 Amberlite IR。
24、A96C 树脂柱， 柱内径 300mm， 高 1500mm， 树脂装填高度为 1000mm， 进行脱硼酸处理， 温度 45， 硼酸最终含量为 0.46mg/kg 糖液干 物质。脱除硼酸后糖液使用高效液相色谱检测， 糖液各组分占总干物质的量分别为乳果糖 75.8%， 乳糖 12.7%， 半乳糖 8.6%， 其它糖 2.9%（果糖 + 葡萄糖） ； 0042 （5） 脱硼酸处理后的糖液浓度浓缩至 60%， 泵入装有 Amberlite CR1320K 型色谱级 强酸阳树脂的 10 床式连续色谱分离系统， 如图 2 所示， 树脂柱内径 120mm， 树脂柱装填高度 为 350mm， 模拟树脂床转速为。
25、 3 /min， 进料温度 62， 进料流速 1.2 L/h， 进水流速 2 L/h， 流出液流速 1.6 L/h， 洗脱液流速 2.6 L/h， 得浓度 25% 的流出液高纯度乳果糖溶液 20L， 浓 度为18%的洗脱液32.5L。 对高纯度乳果糖溶液进行高效液相色谱检测， 糖液各组分占总干 物质的量分别为乳果糖 92.5%， 乳糖 5.0%， 半乳糖其它糖 2.5% ； 0043 （6） 将高纯度乳果糖溶液真空浓缩至浓度70%， 温度60， 添加11g乳果糖晶体， 降 温速度为 60-50为 0.8 /h， 50-30为 1 /h， 30-13为 1.1 /h， 以 200r/min 恒速搅 拌 48 小时， 过滤， 对过滤出的结晶固体， 真空烘箱在 37下干燥得到固体乳果糖 4kg， 利用 高效液相色谱对结晶成品进行成分分析， 纯度达到 98.5%。 说 明 书 CN 102020680 B1/1 页 7 图 1 说 明 书 附 图 。