功能性低聚糖．例如異麥芽低聚糖和低聚果糖，具有促進雙歧桿菌增殖、抑制腐敗菌的生長和繁殖、調節體內微生態循環、低能量、抗齲齒抗癌等生理功能，因而在醫藥保健、功能性食品以及飼料添加劑等行業得到廣泛應用。
由于制造工藝的原因， 以淀粉為原料經發酵法生產的低聚糖中一般都含有一定數量的葡萄糖。低聚糖組分中具有生理功能的成分主要是三糖到五糖組分，而葡萄糖的存在對低聚糖的雙歧因子和抗齲齒兩大生理功能會產生嚴重干擾，所以必須設法除去葡萄糖等成分，提高功能性低聚糖的含量。
本實驗研究了用離子交換樹脂分離提純低聚糖的工藝，以D61大孔陽離子交換樹脂為主要研究對象，并且在使用前將陽離子交換樹脂經過鈣化改性．以提高其在分離提純過程中的效能。對工藝條件進行了優化，取得比較理想的結果。經HPLC分析．在選定的操作條件下能使低聚糖含量由60％提高到90％以上。
1 分離原理
離子交換分離法是利用離子交換劑與溶液中的離子之間所發生的交換反應來進行分離的方法．主要應用于微量組分的富集和高純度物質的制備。離子交換樹脂對離子的親和力反映了離子在離子交換樹脂上的交換能力 水合離子的半徑越小，電荷越高，極化度越大，其親和力也越大。將幾種不同的離子交換到柱上，根據樹脂對它們的親和力不同，選用適當的洗脫劑，可將它們逐個洗出來而相互分離。本實驗就是利用混和物中各種糖分在樹脂柱上的吸附力不同而達到彼此分離的目的。影響離子交換樹脂分離的因素很多，主要是樹脂類型和粒度、洗脫劑種類、pH值和洗脫速度、分離溫度和分離柱長徑比等。
由于多羥基化合物與鈣鹽和鋇鹽有較強的親和力，有研究人員發展了另一種離子交換樹脂法，用于糖類化合物的分離純化。將磺化聚苯乙烯陽離子交換樹脂轉化為鈣型，用作層析固定相，分離了葡萄糖和果糖，木糖和山梨醇等：用類似樹脂從棉子糖水解液中提取分離D-果糖液．取得了令人滿意的結果。
2 實驗
2．1 試劑和儀器裝置
本研究主要針對D61型離子交換樹脂的性能。待分離的低聚糖采用酶法生產的異麥芽低聚糖漿．經HPLC分析得到的化學組成(w％)。
儀器HL-2型恒流泵(上海滬西分析儀器廠)；501型超級恒溫器(上海實驗儀器廠)；2WAJ型阿貝折射儀(上海光學儀器五廠)；HP1100高效液相色譜儀(美國惠普公司)。
樹脂柱采用φ9x7000mm膠管．出口端裝人少量玻璃棉．上面放少量玻璃珠。將預先處理過的樹脂用沉降法裝填到膠管中．裝填高度為7m，樹脂柱放人超級恒溫器進行恒溫。樹脂柱出口端連接恒流泵，控制流速。
2.2 分離操作
樹脂在使用前都要經過預處理，使樹脂在使用時達到正常狀態。預處理步驟為：
(1)清水浸泡，使其充分吸水膨脹，然后用傾斜法或浮選法除去細小顆粒。
(2)用0.1～lmol／L HC1浸泡24h，用水洗去酸液至中性。
(3)用0.1～1mo1]L NaOH浸泡24h．用水洗去堿液至中性。
(4)轉型：用0.1～1mol／L HC1處理使樹脂先轉為H+型，再用0.5mol／L CaCl2，溶液處理轉成Ca2+型．然后用去離子水洗至中性。
分離操作：開啟超級恒溫器．使離子交換樹脂柱恒溫于所需的溫度。取一定量的待分離樣品．在一定的流速下從樹脂柱的上端加入。待糖漿完全進人樹脂柱后．在同一流速下用蒸餾水進行洗脫。在樹脂柱的出口端收集洗脫液，每20mL為一個樣品，用阿貝折光儀測定折光率后換算成糖漿濃度，從有糖流出時開始記錄。收集含糖分樣品．用高效液相色譜儀(HPLC)測定其組成。
2．3 分析檢測
使用高效液相色譜進行糖份分析。HPLC色譜柱：ZORBAX氨基柱，250x46mm；示差檢測器：流動相為m（乙腈)：m(水)=70：30；流速1ml/min；柱溫30℃；進料量20μL。對離子交換柱分離后的各個待測樣品． 分別取lOOmL經濃縮樣品，加雙蒸純水8mL。離心后進行質量百分含量分析。
3 結果與討論
3．1 分離效果
在工作溫度70℃，洗脫速度6ml／min的條件下．D61離子交換樹脂的分離效果。
可以看出，低聚糖在D61樹脂中移動速度較快，在分離液收集的開始階段其質量百分含量高達92％，而葡萄糖含量只有1.6％。隨著時間的推移，低聚糖的流出量逐漸減少，而且質量濃度變化較快。
IG2+P+IG3組分的變化趨勢和低聚糖含量變化相似，在變化率上比較平和。
分離液在開始階段含低聚糖的質量濃度較高，由于初始階段的糖的總質量分數較低．收集得到的高純度低聚糖漿的總量也相應的比較少：而流出液總糖含量最高峰附近相應的低聚糖的含量比較低，只有約65％左右。因此只要選擇適當的收集時問可以得到不同規格的低聚糖產品．例如前6min的產品總糖約占整個原料液總糖的一半，而低聚糖的含量也可高達80％，可見經過鈣化改性的D61大孔強酸性陽離子交換樹脂對低聚糖的分離是比較成功的。
3.2 分離效果與溫度的關系
分離效果與溫度的關系實驗數據(在開始洗脫2分鐘收集分離液)。
在實驗溫度范圍內，雙歧因子(IG2+P+IG3)在70℃時達到最高值55.77％． 低聚糖總量在75℃時達到最高值93.06％。提高溫度．分離效果略有提高．在70℃～75℃時雙歧因子(IG2+P+IG3)和低聚糖總量都幾乎同時達到最大值，隨后升高溫度又稍有下降。在溫度偏低時兩個數值都下降。70℃～75℃是較為適宜的操怍溫度。
3．3 洗脫速度的影響
本研究工作考察了洗脫速度對分離效果的影響情況．在實驗流速范圍內洗脫速度對分離效果的影響不算大，總的趨勢是流速增加分離效果下降。雙歧因子IG2+P+IG3在流速為6ml/min時達到最大值55.77％，低聚糖總量相應地達到92.47％，此時葡萄糖含量只剩余1.61％．分離效果比較好。較低的流速分離效果比較好，但同時洗脫時間延長令單位樹脂的生產能力也降低．效率受到影響。
4 結論
使用經過鈣化改性的D61大孔離子交換樹脂對發酵法制造的低聚糖進行分離提純能夠得到很好的效果。在樹脂柱規格為φ9×7000mm、工作溫度70℃ ，用水做洗脫劑，控制洗脫速度在6mL/min的條件下．低聚糖中大部分的葡萄糖成分可以被去除，使低聚糖含量由60％提高到90％以上，葡萄糖含量少于2％。提純后低聚糖的組成已經被高效液相色譜證實。
參考文獻
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