大豆糖蜜中低聚糖纯化工艺及机理的研究

发布时间：2016-03-16 09:43

第一章 绪论

如图 1-1 电渗析脱盐原理图所示，从左到右阳离子膜与阴离子膜之间构成浓缩室，阴膜与阳膜之间构成淡化室。阳离子膜和阴离子膜为选择性透过膜，分别只允许阳离子和阴离子透过。以 NaCl 为例，淡室中的阳离子 Na+受到阴极的吸引发生迁移，透过阳膜进入右边的浓缩室；而阴离子 Cl－则受阳极的吸引左移，透过阴膜进入左边的浓缩室。这样淡化室中的阴、阳离子均可分别向两侧迁出，使该室离子浓度逐渐变小。而浓缩室的变化正好相反，阳离子受阴极吸引左迁遇到阳膜不能透过；阴离子受阳极吸引右迁遇到阴膜也不能透过。即在浓缩室离子只能迁入不能迁出。于是经过反复循环，浓室液体盐含量越来越高，淡室液体盐含量逐渐下降，达到脱盐的目的。在电渗析过程中，两边的极室发生电解反应，其中左边的阳极室将物质氧化，右边的阴极室将物质还原，使电流不断通过电渗析器[163]。由于脱盐效率高、便于实现连续自动化生产，电渗析脱盐在海水淡化[164]、废水处理[165,166]和脱盐纯化[167]等方面有广泛应用。

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第二章 大豆糖蜜上清液的制备及成分分析

2.1 引言

大豆糖蜜是大豆低聚糖的良好来源。但是不同于大豆乳清，大豆糖蜜中含有较多的脂类，使其性状粘稠且易乳化，直接稀释、离心不能得到澄清的上清液，为后续纯化工作带来较大的负担。目前从大豆糖蜜中提取大豆低聚糖的方法主要有有机溶剂萃取[1]、酸沉法[2]和发酵法[3]。采用发酵法提取大豆低聚糖，主要目的在于利用菌种发酵去除蔗糖，提高功能性低聚糖的纯度，过程较为复杂。因此当对于大豆低聚糖中功能性低聚糖纯度要求不高时可以不采用此法。酸沉法则是通过稀释、酸沉去除大豆糖蜜中的脂类和大分子蛋白等组分，过程简便、大豆低聚糖得率较高，上清液澄清透明，后续纯化过程的负担小。同时酸沉过程产生的沉淀还可继续用于磷脂、皂甙和异黄酮等功能性组分地提取[4,5]，使大豆糖蜜的利用率更高。然而无论是哪种方法，对于纯化过程的机理的研究都不够深入。造成此种情况其中一个很重要的原因是大豆糖蜜上清液中成分复杂，许多组分都需要先定性分析，才能找到标准样品进行定量分析。如果不能进行含量测定，仅凭吸光度[6]或色度[7]之类的数据，很难对某一特定的组分进行数学模型拟合，从而解释该现象发生的机理。并且吸光度是无量纲的数据，即使拟合数学模型也没有现实性的意义。

2.2 材料与方法
大豆糖蜜上清液中含氮组分OPA衍生-LC-MS/MS分析：ESI+/MS：毛细管电压：3.5 kV，一级锥孔电压：30V，二级锥孔电压：30 V，离子源温度：100 ℃，脱溶剂气温度：400 ℃，锥孔气流量（氮气）：50 L/h，脱溶剂气流量（氮气）：500 L/h，m/z 范围：50~1000。色谱柱：Waters BEH C18（2.1×100 mm，1.7 μm）。流动相 A：乙腈，流动相 B：20 mmol/L 醋酸铵溶液。梯度洗脱条件：0-0.1 min，95%B；0.1-16 min，95-55%B；16-17 min，55-0%B；17-17.1 min，0-95%B；17.1-20 min，，95%B。检测时间：20 min。流速：0.25 mL/min，扫描波长：200~400 nm。柱温：45 ℃，进样量：5.0 μL。大豆糖蜜上清液中含氮组分 LC-MS/MS 分析：ESI+/MS：毛细管电压：3.5 kV，一级锥孔电压：30V，二级锥孔电压：30 V，离子源温度：80 ℃，脱溶剂气温度：400 ℃，锥孔气流量（氮气）：50 L/h，脱溶剂气流量（氮气）：500 L/h，m/z 范围：50~1500。色谱柱：Waters BEH C18（2.1×100 mm，1.7 μm）。流动相 A：乙腈，流动相 B：0.1%甲酸-水。梯度洗脱条件：0-0.1 min，100%B；0.1-25 min，100-70%B；25-32 min，70-0%B；32-32.1 min，0-100%B。检测时间：30 min。流速：0.30 mL/min，扫描波长：200~400 nm。柱温：45 ℃，进样量：5.0 μL。

第三章 活性炭对大豆糖蜜上清液脱色处理............49

3.1 引言.............49
3.2 材料与方法....................49
3.3 结果与讨论.......................51
3.4 本章小结...........................63
第四章 超滤法去除大豆糖蜜上清液中的蛋白质...................69
4.1 引言....................69
4.2 材料与方法..............70
4.3 结果与讨论..........................71
4.4 本章小结.....78
第五章 大豆糖蜜脱色超滤透过液中无机盐的脱除...................81
5.1 引言..........................81
5.2 材料与方法..............................81
5.3 结果与讨论................83
5.4 本章小结.........................93

第五章 大豆糖蜜脱色超滤透过液中无机盐的脱除

5.1 引言

膜法脱盐又包含超滤、纳滤和电渗析等。其中超滤法脱盐依据的原理为分子筛，纳滤脱盐则依据膜表面携带电荷可由带电离子选择性透过。而电渗析则是在直流电场的作用下，离子透过选择性离子交换膜而迁移，使电解质离子自溶液中部分分离出来。电渗析法适合目标组分不带电荷情况下的脱盐。电渗析是常用的脱盐方法，广泛用于海水淡化[12]、废水处理[13,14]和脱盐纯化[15]等方面。本研究中，目标组分大豆低聚糖不带电荷但分子量与无机盐离子差异不大，因此脱色糖液中的盐分可以利用离子交换吸附或电渗析的方法去除。本章主要比较了离子交换吸附和电渗析对大豆糖蜜上清液中无机盐的脱除。离子交换树脂吸附法主要研究了对不同阳离子的吸附曲线和吸附动力学；电渗析法主要研究了脱盐过程的极限电流密度，电压、流量、溶液 pH 等对脱盐效果的影响，以及电渗析离子膜的污染及恢复。

5.2 材料与方法

经活性炭和超滤处理的大豆糖蜜上清液，以下简称糖液。阳离子交换树脂（001×7）和阴离子交换树脂（201×7）均为江苏苏青水处理工程集团有限公司产品Φ 2.6 cm×20 cm 玻璃层析柱（上海沪西分析仪器厂有限公司）；HL-2 型恒流泵（上海沪西分析仪器厂有限公司）；BSZ-100 型自动分部收集器（上海沪西分析仪器厂有限公 司 ）； 实 验 型 电 渗 析 器 （ 浙 江 千 秋 环 保 水 处 理 有 限 公 司 ）； 数 显 pH 计（METTLER-TOLEDO）；天平（METTLER-TOLEDO）；DDS-307 型电导率仪（上海天达仪器有限公司）。离子交换树脂用清水洗涤干净后，用 1.0 mol/L HCl 和 1.0 mol/L NaOH 交替处理。中间用去离子水洗至树脂流出液为中性时换另一种溶液。交替洗涤至树脂流出液呈无色、透明后完成树脂的洗涤。用 1.0 mol/LHCl 将阳离子交换树脂转化为 H+型，用 1.0 mol/LNaOH 将阴离子交换树脂转化为 OH-型。转型完成后用去离子水洗涤至树脂流出液接近中性备用。

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第六章 游离氨基酸、小肽和有机酸的去除

6.1 引言

离子交换法是常用的生化分离方法。离子交换的基础是带电分子与固相基质的可逆的静电作用。固相基质上共价连接了与带电分子带相反电荷的侧链基团，其中连接了阳性基团的为阴离子交换树脂，可以吸附带负电荷的组分；同理连接了阴性基团的为阳离子交换树脂，可以吸附带正电荷的组分。离子交换树脂是具有网状结构、不溶性的高分子化合物，通常是球形颗粒状。按照基体分类，常见的有苯乙烯系树脂、丙烯酸系树脂和纤维素树脂。根据所带基团的性质，又可分为强酸性阳离子树脂、弱酸性阳离子树脂、强碱性阴离子树脂和弱碱性阴离子树脂。其中强酸性阳离子交换树脂和强碱性阴离子交换树脂因为适用 pH 范围广、吸附能力强被广泛应用于各类杂质的脱除。本章首先利用静态吸附法对树脂的型号进行了筛选，考察了溶液 pH 对吸附的影响。然后又分别研究了离子交换树脂吸附过程的等温模型和固定床吸附动力学，以及影响吸附的因素等。

6.2 材料与方法

经活性炭脱色、超滤去除胰蛋白酶抑制剂以及电渗析脱盐后的糖液。离子交换树脂（江苏苏青水处理工程集团有限公司）。Φ 2.6 cm×20 cm 玻璃层析柱（上海沪西分析仪器厂有限公司）；HL-2 型恒流泵（上海沪西分析仪器厂有限公司）；BSZ-100 型自动分部收集器（上海沪西分析仪器厂有限公司）；HH-4 型数显恒温水浴锅（江苏省金坛市亿通电子有限公司）；数显 pH 计（METTLER-TOLEDO）；天平（METTLER-TOLEDO）。参照5.2.3.1的方法将阳离子交换树脂和阴离子交换树脂分别转化为H+型和OH-后，抽滤去除树脂中多余的水分后备用。

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参考文献（略）

本文编号：35033