Как подготовить стахиос?

Человеческийкишечник представляет собой сложную микробную экосистему. Существует более 1000 видов бактерий, и экологический баланс между полезными и вредными бактериями напрямую влияет на здоровье хозяина [1-2]. Научный консенсус по пробиотике (издание 2020)[3] гласит, что пробиотика может улучшить здоровье кишечника человека, регулируя соотношение флоры в кишечнике.

- "еда". Пребиотика называется пребиотикой, которая является широко признанным питательным веществом с функцией содействия росту благотворных кишечных бактерий, чтобы сформировать благоприятную колонию [4-6], и концепция пребиотики была впервые предложена гибосоном и робефроидом в 1995 году [7], а концепция пробиотики была впервые предложена гибосоном и робефроидом в 1995 году [8]. Концепция пребиотики была впервые предложена гибосоном и робефроидом в 1995 году [7], и распространенная пребиотика включает олигофруктозу, соевый олигосахарид, олигосахариды, олигосахариды, олигосахариды, олигогалактозу и фруктоолигосахариды [8]. По сравнению с обычной пребиотикой, fructose может более эффективно способствовать распространению полезных бактерий, таких как Bifidobacterium intestinalis [9], которая известна как «супер бифидогенный фактор», и является популярным сырьем для функциональных продуктов кишечника в последние годы [10].

Stachyose — это встречающийся в природе тетрасакарид, относящийся к классу галактозидных щитовидных гликозидов, неснижающий функциональный олигосахарид [11-12], который представляет собой белый порошок в чистой форме, немного сладкий, со сладостью 22% от сахарозы [13]. Молекулярная формула фруктозы — C24H42O21, молекулярная структура — галактоза — галактоза — глюкоза — фруктоза (как показано на рис. 1), которая является типичным членом семейства олигосахаридов хлопковых семян [14 — 15] (как показано на рис. 2), и в основном встречается в растениях рода фрукт семейства лабиатов. В последние годы постоянно исследуются физиологические функции фруктозы, к числу которых на сегодняшний день относятся: иммунизация, улучшение дефекации, профилактика химической травмы печени, синтез витаминов в, содействие кишечной абсорбции микроэлементов, профилактика сахарного диабета и др. [16-21]. Sucrose широко используется в фармацевтической, пищевой, косметической и других областях [22].

Растущий спрос на внутреннем и внешнем рынках имеет широкие перспективы применения, однако отсутствие эффективных методов производства привело к высокой стоимости высокочистого трионина, что ограничивает развитие его применения, поэтому крайне важно изучить быстрый, эффективный и недорогостоящий метод производства высокочистого трионина.

Подготовка фруктозы в основном делится на два этапа: экстракция и очистка. На основе текущей разработки процесса подготовки фруктозы в настоящем документе рассматривается ход исследований по извлечению и очистке фруктозы и обсуждаются преимущества и недостатки различных процессов подготовки с целью обеспечения справочной информации для исследовательской работы, связанной с промышленным производством фруктозы.

1 обзор подготовки стахиоза

В последние годы проведено более тысячи исследований по процессу подготовки фруктозы, в которых задействованы различные сырьевые материалы, методы и экстракционные эффекты. В настоящее время из более чем 10 видов олигосахаридов на международном рынке, за исключением соевого олигосахарида и хлопкового сахара, остальные олигосахариды в основном готовятся ферзиматически [23], так как стоимость ферментного приготовления фруктозы выше, а урожайность ниже [24], поэтому экстракция фруктозы из натуральных растений является основным способом приготовления фруктозы, которая больше подходит для промышленного производства. Растительное сырье, которое может быть использовано в качестве экстракции фруктозы, включает: диоскорею, сальвию милтиорризу, гинкго билобу (также известную как травяной стоунворм), зеран, сою и др. [25-27]. Технологический процесс традиционного приготовления фруктозы показан на рис. 3.

Как показано на рисунке 3, традиционным процессом подготовки является извлечение растительных материалов путем макерации, декоризации, опреснения, сушки и других операций для получения экстракта фруктозы, на основе которого исследователи в сочетании с биологическими, физическими, химическими и другими технологиями дальнейшей оптимизации экспериментальных условий, с тем чтобы улучшить чистоту фруктозы. Общие процессы экстракции fructose делятся на три основных типа: экстракция раствора, микробная ферментация и ферментация фермента, а также общие методы очистки включают разделение мембран, хроматографию колонн и кристаллизацию.

Недавно Gerliani et al [28] обнаружили, что при экстракции белков, растворимых углеводов и минералов из соевой муки с помощью электроактивации в сочетании с фитохимическими растворами в полученных анализах и катализаторах присутствует определенное количество фруктозного и зефирного сахара, а их содержание увеличивается по мере увеличения напряжения анода в определенном диапазоне напряжения соответственно до 222,49 мг/г и 34,29 мг/г. Результаты этого эксперимента могут послужить новым техническим направлением для экстракции фруктозы.

2 ход процесса извлеченияСтахиозный порошок 

2.1 метод экстракции раствора

Экстракция растворителей является наиболее традиционным методом экстракции и широко используется для экстракции активных ингредиентов из естественных растений. На основе принципа схожести и растворимости растворитель с наибольшей растворимостью для экстракта выбирается для экстракции из растворителя с наименьшей растворимостью. Растворителями, обычно используемыми для экстракции фруктозы, являются вода и этанол. В зависимости от цели исследования следует выбрать соответствующее экстракционное решение, сырье и процесс экстракции.

2.1.1 единый метод извлечения

Когда вода используется в качестве экстракционного растворителя, затраты на экстракцию низки, а проникновение воды в растительные клетки является сильным. Чжан мин и др. [29] использовали деионизированную воду в качестве растворителя для экстракции fructose из Radix et Rhizoma Dioscoreae, и наилучшие условия экстракции были исследованы с помощью однократных и ортогональных испытаний, а наилучшие условия экстракции были обнаружены при температуре экстракции 50 градусов, при соотношении материала к жидкости 1:12 (кг/л), а время экстракции 60 мин, в результате чего коэффициент экстракции составил 58,84% от fructose. Все больше исследователей предпочитают использовать кузнечик в качестве сырья, из-за высокого содержания фруктозы в кузнечике [30], и его хрупкая текстура, высокое содержание воды текстуры характеристики, яо хонг и др. [31] использовали метод гомогензации свежих продуктов, использование механического и гидравлического сдвига будет свежим кузнечика измельчения в целлюлозу, так что активный ингредиент отток, и в большей степени способствует извлечению фруктозы, Конечная скорость извлечения фруктозы достигла 91,62%. После многоступенчатой очистки чистота порошка фруктозы составила 96,10%. Исследование высокой чистоты и низкой стоимости извлечения фруктозы, как ожидается, обеспечит основу для промышленной подготовки фруктозы высокой чистоты, но когда вода используется в качестве экстракционного раствора, вода подвержена плесности и износу, и сохранить ее нелегко.

Когда этанол используется в качестве экстрагента, он обладает преимуществами высокой проницаемости и более длительного периода хранения по сравнению с экстрактом воды, однако различные концентрации этанола оказывают большее воздействие на извлекаемые компоненты. Zhong et al [32] использовали методологию поверхностной реакции для изучения влияния различных факторов на экстракцию фруктозы в серебряных слитках, и окончательные результаты показали, что влияние размера соотношения материаложидкости > Отношение объема этанола > Температура экстракции > Время экстракции, поэтому ключом к использованию этанола в качестве экстрагента является изучение и контроль оптимальной концентрации экстракта этанола. Окончательные результаты показали, что влияние соотношения материаложидкости > Отношение объема этанола > Температура экстракции > Время экстракции, поэтому ключом к использованию этанола в качестве экстракционного решения является изучение и контроль оптимальной концентрации экстракции этанола.

2.1.2 вспомогательные методы экстракции

Единственный способ извлечения воды или алкоголя неэффективен и имеет много примесей, поэтому его, как правило, необходимо сочетать с некоторыми вспомогательными методами. Вспомогательная экстракция относится к методу экстракции раствора с помощью физических или биологических методов, таких как ультразвуковая, микроволновая, сверхвысокое давление и другие вспомогательные методы. Вспомогательные методы основаны на едином методе экстракции, который способствует выщелачиванию экстрактов, за которым следуют центрифугация, сверхъестественная очистка примесей и этапы очистки, аналогичные процессу, показанной на рис. 3, а конкретная операция основана на характере фактически произведенных примесей. Использование вспомогательных методов экстракции может значительно повысить эффективность использования активных ингредиентов на предприятии [33-35].

Ультразвуковая экстракция фактически представляет собой использование ультразвука с кавитационным эффектом, механическим и тепловым эффектом, ускоряет скорость молекулярного движения и увеличивает проникновение среды, ускоряет растворение активных ингредиентов [36]. Ван ци-вей и др. [37] использовали ультразвуковой метод искусственного извлечения воды для экстракции фруктозы в травяном стоунворке, результаты показывают, что влияние на скорость экстракции в порядке убывания является время экстракции > Ультразвуковая мощность > Температура экстракции; Ху бинджи и др. [38] обнаружили, что при помощи ультразвуковой технологии время экстракции метода экстракции воды может быть сокращено на 3/4, а скорость экстракции полисахаридов увеличена на 30,00%. Тем не менее, ультразвуковая технология должна контролировать ультразвуковое время, слишком долго будет разрушать структуру полисахаридов, так что разрыв сахарной цепи, в результате чего снижается скорость экстракции.

Принцип экстракции с помощью микроволн заключается в использовании полярных веществ внутри клетки для поглощения и преобразования микроволновой энергии в тепловую энергию, с тем чтобы внутриклеточная температура быстро повышалась, вода испарялась, а внутриклеточная температура повышалась, что приводило к разрыву мембраны клетки и стенки клетки для образования трещин или поров, а затем ускоряло поступление экстракционного агента извне клетки для растворения эффективных веществ, а затем вытекало из клетки. Чэнь чуаньюн и др. [39] изобрели метод экстракции фруктозы с помощью микроволновой энергии и получили 15 кг фруктозы из 50 кг свежей мори Bombyx с чистотой 90,02%, которая отличалась коротким временем экстракции и высокой эффективностью. Этот метод характеризуется коротким временем извлечения и высокой эффективностью. Принцип микроволнового метода заключается в Том, что обработанный материал должен быть хорошо абсорбирован водой, а продукт должен иметь хорошую тепловую устойчивость.

Одной из новых технологий является извлечение биоактивных компонентов из естественных растений с помощью упп. Этот метод позволяет эффективно ускорять массовую передачу, разрушать растительные элементы с целью увеличения коэффициента извлечения, сокращать время обработки и сокращать потребление растворителей. У и др. [40] использовали экстракцию с высоким давлением для извлечения полисахаридов и грау-глюканов из мицелия аспергилия, а экстракт, обработанный высоким давлением, имел более высокое содержание полисахаридов и более высокую активность по сравнению с обычным экстрактом, пропичканным шейком.

Метод паровой взрывателей — это использование метода мгновенного сброса давления при высокой температуре и высоком давлении, при котором внутренняя энергия молекул пара проникает в растительную ткань в механическую энергию, разрушая клеточные слои тканей биомассы, ускоряя тем самым отток клеточного содержимого [41]. По аналогии с методом с использованием микроволновой волны оба метода используют изменение физического давления для содействия растворению экстрактов, избегая вторичного загрязнения, вызываемого химической обработкой, и характеризуются низкой стоимостью и отсутствием загрязнения.

Хон фенг и др. [41] использовали технологию взрыва пара для экстракции xylooligosaccharides из кукурузы, испытание показало, что сахар в жидкости взрыва пара в основном олигосахариды и некоторые растворимые полисахариды, в 1,60 мпа и 2,00 мпа давление пара под мерным давлением в течение 5 мин, окончательный урожай олигосахаридов 36,00% до 59,00%. Этот метод в настоящее время не используется при подготовке фруктозы, но структура и функции xylooligosaccharides и фруктозы схожи, сопоставимы, и фруктоза термоустойчива, метод взрыва пара может стать новым способом, чтобы помочь экстракции фруктозы.

2.2 микробная ферментация

Микробная ферментация в настоящее время является наиболее экономичным методом очистки фруктозы, и в последние годы исследования по подготовке фруктозы микробной ферментацией продолжаются. Микробная ферментация использует микроорганизмы для селективного потребления определенных видов сахара в качестве источника метаболической репродукции, которая характеризуется преференциальным потреблением нефункциональных олигосахаридов, тем самым повышая чистоты функциональных олигосахаридов целевого ингредиента. Ключом к микробной ферментации является контроль факторов, влияющих на рост и метаболизм микроорганизмов [42], таких как тип и количество микроорганизмов (чистых или смешанных), ферментная активность и среда ферментации (температура, кислород, pH и др.).

2.2.1 типы и количество микроорганизмов

Изучение и анализ ферментационных характеристик отдельных микроорганизмов и их рациональное использование могут эффективно повысить чистоту целевых продуктов [43]. Ван чжиронг [44] исследовал воздействие ферментации лактобацилля, трех типов дрожжей, аспергилля оризае и фузариума. Результаты показали, что аспергиллус оризае и сахаромицисы цевисии подходят для ферментации и очистки фруктозы, а сахаромицисы цевисии имеют наибольший эффект: коэффициент удержания фруктозы сахаромицизы цевизии после 48 ч ферментации составил 93,31%, что составляет 87,04% от общего содержания сахара. В работе Shu Danyang et al. [45] было отмечено разложение моно-и дисакбаридов и фруктозы в аспергилии Нигер, аспергилле оризае, лактобацилле касей, лактобацилле свиссий и лактобацилле рамнозе по пяти штаммам, с тем чтобы обеспечить основу для отбора микроорганизмов в области микробной ферментации для подготовки фруктозы.

В ферментированной пищевой и ферментной промышленности эффект смешанной ферментации лучше, чем чистой ферментации [46]. Смешанная ферментация имеет преимущества мультибактериального симбиоза, ферментации и взаимного усиления, и может преодолеть проблему высокой концентрации чистых промежуточных продуктов ферментации. Применение технологии смешанной ферментации для очистки фруктозы может эффективно повысить эффективность очистки фруктозы.

Wang Xue et al [47] использовали аспергиллус japonicus и lactobacillus смешанной бактерии ферментации для очистки фруктозы из серебряных баров, результаты показали, что после смешанной бактерии ферментации, сукроза и моносакхариды компонентов в экстракте были сокращены по сравнению с чистой ферментации, общее количество сукроза и моносакхаридов было сокращено до 3,00%, и коэффициент удержания фруктозы был более 95,00%, что составляет 90,00% от общего содержания сахара, Которая была объединена с промышленной хроматографией для дальнейшей очистки фруктозы, и в конечном итоге получила чистоту фруктозы. В сочетании с техникой промышленной хроматографической сепарации чистота фруктозы составила 90,00% ~ 95,00% (от общего объема сахара), и этот метод применяется многими известными предприятиями в китае.

2.2.2 активность фермента

Ферменты являются одним из важных факторов, влияющих на микробную ферментацию, и ферментные ингибиторы, которые способствуют моно-и дисакхаридическому потреблению или замедляют деградацию фруктозы, могут быть добавлены, чтобы быстро улучшить чистоту фруктозы и сократить время экстракции. Zhou et al. [48] исследовали воздействие двух ингибиторов сукразы, этиленэдиаминететрауксусной кислоты, дизодиевой соли (EDTA-2Na) и аскорбиновой кислоты/витамина с (VC), на очистку фруктозы в ферментации аспергиллы в нигере с использованием шелкопряма псевдодомы сильвестра в качестве сырья. Воздействие двух ингибиторов сукразы, а именно: ферментация аспергиллы нигера и аскорбиновая кислота/витамин с, на очистку фруктозы. Результаты показали, что добавление соответствующего количества ингибиторов сукразы может эффективно снизить вероятность деградации сукразы а. Нигер в процессе ферментации и тем самым увеличить содержание а. Нигер. Оптимальное количество эдта - 2на составило 0,01% от массы извлеченной жидкости, а чистота фруктозы в оптимальных условиях испытания составила 80,43%.

2.2.3 ферментационная среда

При росте и метаболизме микроорганизмов питательные вещества и энергия, обеспечиваемые ферментационной средой, непосредственно влияют на биосинтез-эффективность и качество целевых продуктов, поэтому необходимо исследовать оптимальные культурные условия для выбранных видов нагрузки.

 В исследовании се цзинь [49] условия, влияющие на микробную ферментацию, были изучены более всесторонне. В этом исследовании 0,01% Aspergillus Нигер и 0,01% Lactobacillus casei были использованы в качестве оптимального сочетания ферментации и ферментации.

Результаты показали, что коэффициент удержания фруктозы в группе синхронного ферментации был на 10,12% выше, чем в группе медленного ферментации после 36 часов ферментации, что объясняется синергическим эффектом между микроорганизмами, и синхронизированная ферментация более полезна для улучшения чистоты фруктозы в экстракте, чем медленная ферментация. Значение pH брота ферментации варьировалось от 5,5 до 7,0, что благоприятствовало замедлению деградации сассафры без ущерба для потребления сукроза микроорганизмами.

Таким образом, известно, что микробная ферментация для очистки фруктозы характеризуется низкой себестоимостью производства и простым процессом, но состав продукта является более сложным, а качество продукта зависит от целого ряда факторов.

2.3 экстракция фермента

Энзиматическая экстракция представляет собой метод, который использует ферменты для катализации разложения элементов стенки клеток растений, что приводит к разрыву стенки клеток и выщелачиванию внутриклеточных веществ, тем самым достигая цели экстракции. Ферменты, обычно используемые для экстракции фруктозы, включают пектиназу и целлюлазу, а также сложные ферменты.

Чжун сяньфэн и др. [50] получили патент на изобретение «способ извлечения высокочистой фруктозы из серебряных прутков» В 2019 году, который использовал папайн и растительные композитные ферменты в сочетании с экстракцией алкоголь, и получил фруктозу с чистотой 95,00%99,90% после серии удаления примесей и процесса переработки, что показывает, что метод экстракции фермента имеет преимущества низкой стоимости материала, процесса и технологии, а также возможность экстракции фруктозы.

Можно видеть, что метод экстракции фермента имеет преимущества низкой стоимости материала, простой процесс, мягкие условия реакции и высокую скорость экстракции. Однако она также имеет некоторые ограничения, главным образом из-за большего числа факторов, влияющих на ферментную активность, таких как температура и pH и т.д. Если фермент должен достичь наивысшего уровня, то оптимальные условия реакции находятся в очень небольшом диапазоне, который необходимо точно контролировать, в противном случае фермент будет значительно снижен, влияя на экстракционный эффект. Сравнение различных методов извлечения показано в таблице 1.

3 прогресс в процессе очистки фруктозы

3.1 отделение мембраны

После извлечения сырья в экстракте присутствует много примесей, главным образом белков, пигментов, солей, аминокислот и т.д. Разделение мембран требует выбора фильтрующих мембран с хорошим удалением и восстановлением примесей в зависимости от характера примесей.

Принцип разделения мембран заключается в использовании селективной проницаемости мембран для отделения и очистки различных веществ. Общие разделительные мембраны, используемые в исследованиях, включают ультра-фильтрационную мембрану, обратную мембрану осмоса, нанофильтрующую мембрану, электродиализную мембрану и так далее. Ультра-фильтрационная мембрана, нанофильтрующая мембрана и обратный осмос-все это фильтрующие мембраны. Ультра-фильтрационная мембрана имеет поры размером 1 нм -300 нм, которые могут использоваться для сохранения некоторых биоакромолекул и коллоидных веществ; Нанофильтрующая мембрана может содержать вещества с относительным молекулярным весом 300- 1000; Обратная мембрана osmosis основана на Том принципе, что при применении определенного количества давления к высококонцентрированной части мембраны образуется разность давления между двумя сторонами мембраны, что приводит к переносу молекул растворителя из высококонцентрированной части мембраны в низкоконцентрационную.

Принцип обратного осмоса мембраны заключается в Том, что при применении определенного давления к концу высокой концентрации с обеих сторон мембраны образуется разность давления, в результате чего молекулы растворителя переносятся из высокой концентрации в конец низкой концентрации. Мин чжан и др. [29] использовали деионизированную воду в качестве растворителя для экстракции фруктозы из радикса и ризомы диоскоreae и очищали ее путем объединения нанофильтрующих и обратных мембран осмоса. Использованные в эксперименте нанофильтрующие и обратный осмос мембраны могут быть повторно использованы после очистки, а их коэффициент проницаемости составил 95,52% и 97,22%, соответственно.

Электродиализная мембрана — это, по сути, заряженная ионно-обменная мембрана [51]. Мембрана расположена между катодным и анодным электрическим полем раствора. При работе электрического поля анионы и катионы в растворе перемещаются в направлении и проходят через ионоселективную электродиализную мембрану, тем самым удаляя определенные заряженные ионы.

Высокая эффективность опреснения электродиализных мембран привела к их использованию в промышленных целях опреснения, таких как опреснение морской воды [52] и очистка сточных вод [53]. В пищевой промышленности его можно использовать для удаления неорганических солей и белков и т.д. Дуан шуран и др. [54] использовали электродиализ для очистки экстракта хлопка-сырного сахара, в этом исследовании они исследовали влияние изменений рабочего напряжения и скорости циркуляции на эффект очистки и потребление энергии. В этом исследовании они исследовали влияние изменений рабочего напряжения и расхода циркулирующего потока на эффект очистки и потребление энергии. Окончательные результаты показали, что скорость опреснения может достигать 91,20%, а восстановление хлопка сахара достигло 94,50%.

3.2 очистка хроматографии колонки 3.2

Столбиковая хроматография, также известная как хроматография или хроматография, является классическим методом разделения многокомпонентных смесей в научных экспериментах и может использоваться для качественных, количественных и очистных операций. Хроматографические колонны, как правило, состоят из стационарной и мобильной фазы и могут быть классифицированы по многим категориям в зависимости от различных заполнителей в колонке, таких как углерод-кальциевая хроматография [55], высокопроизводительная анионно-обменная хроматография (HPAC) [56] и n- фенилфениламин-конфузированная гофрографическая стационарная фазовая высокопроизводительная жидкая хроматография (HPLC) [57] и т.д.

Все они работают по одному принципу. Принципы их работы одинаковы, после того как проба попадает в колонку в соответствии с различными коэффициентами разделения между подвижной и стационарной фазами и разной адсорбционной способностью стационарной фазы, компоненты перемещаются вниз с разной скоростью, а затем выводятся и собираются в определенном порядке, с тем чтобы достичь цели отделения и очистки.

Когда колонна хроматография используется для определения олигосахаридов, она часто сочетается с массовой спектрометрией, а высокопроизводительная жидкая хроматография (HPLC) является более точным методом определения олигосахаридов [58], который имеет преимущества более короткого времени анализа, высокой избирательности и высокой чувствительности. Ван и др. [59] разработали метод одновременного определения гликозидов циклического аллилового эфира и олигосахаридов (сахарозы, меда дисаксарида, сахара щитовидного семенного материала, манноса и трегалозы) в диксандре чиненсис. В этом исследовании, быстрое отделение семи анализов было выполнено жидкой хроматографией гидрофилологического взаимодействия, и анализы были, наконец, обнаружены с помощью трехквадрупольной тандемной масс-спектрометрии (TQ-MS/MS) с чувствительностью и селективностью, что показало, что коэффициенты корреляции анализаторов превышали 0,99, с хорошей линейностью, а отклонение точности составляло менее 5,00%, а восстановления находились в диапазоне 93,80% ~ 105,50%.

Когда колонна хроматографии используется для очистки фруктозы, обычно используются стационарные фазовые наполнители смолы, активированный уголь и т.д. Смолы подразделяются на ионно-обменные смолы, макропористые адсорбционные смолы и смолы гелевого типа. Смолы подразделяются на ионно-обменные смолы, макропористые адсорбционные смолы и гелевые смолы, принцип которых заключается в использовании адсорбционного эффекта смолы для удержания конкретных компонентов, а затем в их удалении для достижения цели отделения отобранных компонентов, что имеет преимущества высокой степени опреснения, хорошего эффекта декоризации, автоматизации и многократной рециркуляции и т.д. Ионно-обменные и макропористые адсорбционные смолы широко используются для удаления солей, пигментов, белков, аминокислот и других примесей из экстракта фруктозы.

В исследовании се чжин [49], при экстракции фруктозы из сушеного травяного шелкопряда уровень элюции белка составил 93,70%, уровень элюции золы — 97,81%, а уровень декоризации — 99,50% с использованием макропористой сильно кислой катионной смолы D001 и макропористой слабощелочной анионной смолы D301 с коэффициентом потока 3,77 бв/ч и температурой 35 градус. Результаты этого исследования были следующими: (1) коэффициент выделения белка и золы составил 97,81%, а коэффициент деколонизации 99,50%; И (2) уровень элюляции белка и золы составил 99,50%. Cong Liu et al [60] использовали гель HW-40C в качестве стационарной фазы для удаления белка и очистки хлопка-семенного сахара. При оптимальных технологических условиях чистота хлопка-сырца составила 89,10%, а урожайность 64,80%. Гелевая смола имеет преимущества высокой эффективности разделения и простоты работы, но следует отметить, что пористое пространство гелевой смолы является небольшим, так что если экстракт содержит больше пигментов, они должны быть удалены в первую очередь, в противном случае гелевая смола будет легко засорены молекул пигмента, в результате чего явление "отравления" - из смолы.

Активированный уголь является пористой средой с высокой способностью к адсорбции гидрофобных органических веществ и часто используется для деколонизации. Принцип заключается в применении электростатической силы для физической адсорбции небольших органических молекул или гидрофобных молекул в микропорах активированного угля для удаления примесей из подвижной фазы. В работе Bao et al[61] использовался активированный уголь для адсорбции и разделения хлопка-семенного сахара и сахарозы, и в рамках цикла адсорбции-десорбции чистота хлопка-семенного сахара превышала 90,00%, а коэффициент восстановления составлял 79,20%. В работе Bernal et al[62] использовался порошковый acti- древесный уголь Norit (NPAC) с концентрацией 5 г/л при перемембранном давлении 100 кпа и ультра-фильтрационном давлении 100 кпа. Bernal et al.[62] деколонизированные свекловильные мелассы с концентрацией 5 г/л порошкового acti- древесного угля (NPAC), перемембранным давлением 100 кпа, скоростью подачи 4,24 л/ч и pH 3. Цвет свеклы сократился более чем на 96,50%, а активированный уголь был восстановлен с помощью NaOH, а потеря его способности к удалению цвета составила менее 10,00%.

3.3 кристаллизация

Принцип кристаллизации заключается в Том, что в зависимости от различных условий кристаллизации различных веществ извлекаемые вещества выводятся из насыщенного раствора и кристаллизуются, в то время как другие примеси остаются в растворе, с тем чтобы достичь цели очистки. В области приготовления фруктозы чжан цзиньзе и др. [63] очищенная фруктоза путем рекристаллизации и адсорбции с помощью активированного угля. Под рекристаллизацией понимается вторичная кристаллизация кристаллов, т.е. процесс кристаллизации кристаллов из раствора или расплава после распада или плавления, и рекристаллизация может очистить вещество в высокой степени, а чистота кристаллов фруктозы, полученных с помощью этого метода, превышает 99,00%, что было санкционировано патентом китайского патента на изобретение в 2016 году.

Данный метод был разрешен китайским патентом на изобретение в 2016 году. Песня Jianmin et al[64] изобрели "метод приготовления фруктозы высокой чистоты", в котором кристаллы фруктозы с чистотой выше 99,00% были получены из сырья Fagus sylvatica с помощью различных методов экстракции, таких как водная экстракция, микробная ферментация, экстракция алкоголя и т.д., и в сочетании с щелочными осадками, фильтрацией, деколонизацией активированного угля, охлаждением и кристаллизацией методов очистки. Очистка фруктозы методом кристаллизации характеризуется высокой чистотой, экологически чистым растворителем и простым процессом и может использоваться для подготовки стандартных коммерческих продуктов из фруктозы, однако период естественного охлаждения и кристаллизации является продолжительным, а эффективность низкой. Сравнение этих трех методов очистки показано в таблице 2.

4 резюме и перспективы

По сравнению с другими олигосахаридами фруктоза может более эффективно способствовать росту и воспроизводству кишечной пробиотики и имеет широкую перспективу применения. Производство и подготовка фруктозы является популярным направлением исследований в настоящее время, и в настоящем документе резюмируется текущее состояние технологии подготовки фруктозы с точки зрения экстракционного процесса и процесса очистки. С точки зрения экономических выгод, микробная ферментация в настоящее время является наиболее экономичным методом очистки фруктозы, и он более подходит для промышленного производства, в котором смешанная ферментация бактерий лучше, чем однобактериальная ферментация, и одновременная мультибактериальная ферментация лучше, чем отстающая ферментация, значение pH среды ферментации зависит от ферментационных бактерий, а значение pH 5,5-7,0, как правило, подходит, Дрожащая ферментация лучше, чем статическая ферментация, а шлаковая ферментация лучше, чем фильтрационная ферментация. Кроме того, скорость очистки может быть скорректирована путем добавления некоторых ингибиторов фермента для реализации недорогого и высокоэффективного массового производства фруктозы.

Тем не менее, метод микробной ферментации имеет недостаток многих примесей в продукте, которые необходимо удалить в несколько этапов последующего процесса переработки. Хотя чистота некоторых процессов очистки фруктозы достигла международных стандартов и может использоваться для производства стандартов испытаний на высокую чистоту, существуют некоторые ограничения.

Например, метод разделения мембран и метод хроматографии колонок имеют проблемы высокой стоимости расходных материалов и малой мощности по переработке; Затраты времени на метод кристаллизации прямо пропорциональны производственной мощности и обратно пропорциональны площади испарения, которые не подходят для крупномасштабной очистки фруктозы. Поэтому создание эффективного и недорогого метода очистки фруктозы, который может применяться в промышленном массовом производстве, является направлением, требующим дальнейшего изучения в области переработки и применения фруктозы в будущем.

Справочные материалы:

[1] тоскано м, де гранди р, пасторелли л и др. A потребитель 's руководство по пробиотике: 10 золотых правил для правильного использования [J]. Заболевания пищеварения и печени, 2017, 49(11): 1177 — 1184.

[2] отделение микроэкологии китайской ассоциации профилактической медицины. Консенсус по клиническому применению микроэкологических регуляторов пищеварительного тракта в китае (издание 2016 года)[J]. Китайский журнал микроэко-логии, 2016, 28(6): 621 — 631.

[3] общество пробиотиков китайского научно-технического института продовольствия. Научный консенсус по пробиотике (2020)[J]. Журнал китайского института пищевой науки и технологии, 2020, 20 (5): 303-307.

[4] SCOTT K P, GRIMALDI R, CUNNINGHAM M, et al. Достижения в понимании и применении пребиотики в исследованиях и практике-документ конференции ISAPP [J]. Журнал прикладной микробиологии, 2020, 128(4): 934-949.

[5] венгр п, митчелл к р, уорвелл п и др. Систематический обзор: пробиотики в лечении симптомов нижних желудочно-кишечных заболеваний — обновленный фактологический систематический обзор: пробиотики в лечении симптомов нижних желудочно-кишечных заболеваний — обновленный фактологический международный консенсус [J]. Пищевая фармакология и Терапевтика, 2018, 47(8): 1054 — 1070.

[6] баюри д м, нашри с м, король цзе хунг п и др. Оценка потенциала пребиотики: обзор [J]. Food Reviews International, 2018, 34(7): 639 — 664.

[7] GIBSON G R, ROBERFROID M B. диетическая модуляция человеческой колонной микробиоты: введение концепции пребиотики [J]. Журнал питания, 1995, 125(6): 1401-1412.

[8] LI C N, WANG X, LEI L, et al. Берберин в сочетании со стахиозом вызывает гликетаболизм лучше, чем берберин сам по себе, благодаря модулированию микробиоты кишечника и фекальной метаболики у диабетических мышей [J]. Исследования в области фитотерапии, 2020, 34(5): 1166 — 1174.

[9] ZARTL B, SILBERBAUER K, LOEPPERT R и др. Ферментация неусваиваемых раффинозных олигосахаридов и галактоманов — нанов пробиотиками [J]. Продукты питания и Функция, 2018, 9(3): 1638-1646.

[10] LIU Y Y, LI T, ALIM A, et al. Регулятивные эффекты стахиоза на воспаление кишечника и печени, кишечный микробиота дисбиоза, и pe-риферальный CD4(+) т нарушения распределения клеток у мышей с высоким содержанием жира [J]. Журнал сельскохозяйственной и пищевой химии, 2019, 67(42).

11665-11674.

[11] ZHONG X F, ZHANG Y B, HUANG G D и др. Протеомический анализ вклада стахиоза в рост Lactobacillus acidophilus CICC22162[J]. Продукты питания и Функция, 2018, 9(5): 2979-2988.

[12] бхатия л, шарма а, баххети р к и др. Lignocellulose de-разрезанные функциональные олигосахариды: производство, свойства и преимущества для здоровья [J]. Препараты биохимии и Биотехнология, 2019, 49(8): 744 — 758.

[13] лианг лисинь. Функциональный олигосахарид-стахиос [J]. Пищевые добавки китая, 2004(4): 51-54.

[14] француз д. семья раффинозе олигосахаридов [J]. Достижения в области углеводной химии, 1954 год, 9: 149-184.

[15] VAN DEN ENDE W. Multifunctional fructans and raffinose family oligosaccharides[J]. Границы науки о растениях, 2013, 4: 247.

[16] хан шивен, гао цзятао, сан руоджи и др. Функция и механизм стахиоза на кишечном тракте [J]. Наука о продуктах питания и Te- chnology, 2019, 44(4): 281-284.

[17] ма сюан. Исследование процесса извлечения и очистки стахиоза в стахис сиболдий мик [г]. Шэньян: шэньянский университет че-мической технологии, 2019.

[18] LI T, LU X S, YANG X B. оценка клинической безопасности и финансовых последствий обогащенных стахиосом грау-галакто-олигосахаридов на микробиоту кишечника и функции кишечника у человека [J]. Продукты питания и Функция, 2017, 8(1): 262-269.

[19] CHEN X F, LIAO D Q, QIN Z X и др. Синергетические взаимодействия каталполя и стахиоза у СТЗ-ХФД индуцированных диабетических мышей: синер — гизм в регулировании глюкозы крови, липидов, печеночной и почечной функций [J]. Китайская травяная медицина, 2019, 11(1): 70-77.

[20] HE L W, ZHANG F, JIAN Z Y, et al. Stachyose модулирует кишечную микро-биоту и смягчает декстранский сульфатный натриевый острый колит у мышей [J]. Саудовский журнал гастроэнтерологии: официальный журнал саудовского гастроэнтерологического объединения,2020,26(3):153 — 159.

[21] KENNEDY P J, MURPHY A B, CRYAN J F и др. Микробиома в функции мозга и психическом здоровье [J]. Тенденции в пищевой науке и Т — чнология, 2016, 57: 289 — 301.

[22] GIACOBBO A, BERNARDES A M, DE PINHO M N. последовательные мембранные операции по восстановлению и фракционированию полифенолов и полисахаридов от второго ржавого вина lees[J]. Технология разделения и очистки, 2017, 173: 49 — 54.

[23] LI Bingxue, NIU Fei, ZHANG Ning. Enzymatic synthesis of func- tional oligosaccharides[J]. Журнал микробиологии, 2017, 37(1): 1 — 6.

[24] NAKATA H, SAKURAI H, NAGURA T и др. Производство раффинозы с использованием граф-галактозидазы из Paraphaeosphaeria sp[J]. Наука, 2013, 54(4): 247 — 251.

[25] ван донхуй, ляо на, сун пенг и др. Изменение содержания транспортного сахара в различных органах рехманнии глутиноса [J]. China Journal of Chinese Materia Medica, 2018, 43(8): 1563-1570.

[26] чжэн юньфенг, чэн цзяньмин, дин-нинг и др. Способ приготовления стахиоза с использованием водоэкстракционного спирта-осадка сальвии милтиорризы: CN102229627A[P]. 2011-11-02.

[27] чэнь янь, чжун сяньфэн, хуан гидонг и др. Условия извлечения стахиоза из шаттла стахис флоридана. Ex Benth.[J]. Исследования и разработки природных продуктов, 2011, 23(1): 123 — 130.

[28] GERLIANI N, HAMMAMI R, AIDER M. извлечение белка и углеводов из соевой муки с использованием кислотных и щелочных растворов, полученных с помощью электроактивации [J]. Наука о продуктах питания Питание,2020,8

(2):1125-1138.

[29] чжан мин, ши баоли. Применение технологии мембранной сепарации-nology на извлечении стахиоза [J]. Пищевая промышленность, 2019, 40(10): 102-106.

[30] инь J F, ян G L, ван с м и др. Очистка и детермия (stachyosein Chinese artichoke, Stachyssieboldii Miq.) высокопроизводительной жидкостной хроматографии с помощью обнаружения рассеивания испарительного света [J]. Таланта, 2006, 70(1): 208 — 212.

[31] яо хон. Stduy о технологии подготовки стахиоза от Stachys sieboldii Miq[D]. Вуси: цзяньнаньский университет, 2010.

[32] ZHONG X F, HUANG G D, CHEN Y и др. Оптимизация экстракта стахиоза из стахис флоридана шаттлв. Бывший бент. Методом поверхностного реагирования [J]. Журнал Food Science and Technology, 2013, 50(5): 942-949.

[33] CHEMAT F, ROMBAUT N, SICAIRE A G и др. Ультразвук as- просеивание экстракции продуктов питания и натуральных продуктов. Механизмы, технологии-niques, комбинации, протоколы и приложения. Протоколы и приложения. A review[J]. Ultra — sonics Sonochemistry, 2017, 34: 540 — 560.

[34] XI J, SHEN D J, LI Y, et al. Экстракция сверхвысокого давления как инструмент для улучшения антиоксидантной деятельности экстрактов зеленого чая [J]. Food Re-поиск International, 2011, 44(9): 2783-2787.

[35] миттал р, таванди х а, мантри в а и др. Ультразвук as-sisted методы усиленной экстракции фитобилибелков из морских макроводорослей. Гелидиумпузиллум (родофита)[J]. Ultrason — ics Sonochemistry, 2017, 38: 92 — 103.

[36] бхангу ск, гуптас, ашоккумарм. Ультразвуковое усиление трансестерификации биодизельного синтеза, катализируемой лизой [J]. М — трасоника сонохимия, 2017, 34: 305 — 309.

[37] ван цювэй, жэнь цзяньлинь. Ультразвуковая экстракция стахиоза из стахиса sieboldii Miq[J]. Применение в нефтехимической промышленности, 2014, 33(6): 97 — 99.

[38] ху биньцзе, чэнь цзинэнь, ван гоньнань. Сравнительное исследование по экстракции ганодерма лучидум полисахаридов ультразвуковым методом и традиционное сравнительное исследование экстракции ганодерма лучидум полисахаридов ультразвуковым методом и традиционным методом горячей воды [J]. Наука и техника пищевой промышленности, 2007, 28(2): 190-192.

[39] чэнь чуань, лян юаньчжэн, ли шеньмин. Мембранная экстракция для стахиоза в стахис сиболдии: CN106543238A[P]. 2017-03-29.

[40] WU S J, CHEN Y W, WANG C Y и др. Противовоспалительные собственно-связи экстрактов грифолафондозы с высоким давлением в липопо-лисахариде-активированное сырое 264,7 макрофага [J]. Наука о продуктах питания Технологии,2017,52(3):671-678.

[41] хон фэн, шан гу, сунь вейдун и др. Первичное исследование производства xylooligosaccharide с паровым взрывом [J]. Журнал химической промышленности лесных товаров, 1999, 33(6): 3-6.

[42] чжан бейлян. Технология и инжиниринг в области биоэнергетики [м]. — Пекин: наука, 2009: 84 — 103.

[43] LIN T J, LEE Y C. high content fructooligosaccharides production with two immicroорганизмов in a internal -loop airlift bioreactor[J]. Журнал китайского института инженеров-химиков, 2008, 39(3): 211-217.

[44] ван чжиронг. Исследование по производству стахиоза высокой чистоты из стахиса sieboldii Miq[D]. Гуанчжоу: южно-китайский технологический университет, 2017.

[45] шу дань, се чжин, цуй чунь. Исследование по подготовке стахиоза высокой чистоты микробной ферментацией [J]. Китай условия, 2019, 44(5): 1-4.

[46] ши СИ, чжан и др. Твердотельная ферментация кормового корма из кукурузной сои, смешанного с бациллярными субтилидами и энтерококом-кус фаецием, для снижения антинутриционных факторов и повышения nu-тривиальной ценности [J]. Journal of Animal Science and Biotechnology, 2017, 8: 50.

[47] ван сюэ, чжан цзиньцзы, дуан суфан и др. Исследование по вопросу о пурификации стахиоза путем ферментации [J]. Питание и ферментация инд — триес, 2010, 36(10): 94 — 97.

[48] чжоу вэньси, сян цзянь, се цзинь и др. Исследование по экстракции и очистке стахиоза из стахис-сейбойби методом ферментации [J]. Китай условия, 2018, 43(7): 21-25, 32.

[49] се чжин. Исследование по повышению чистоты стахиоза с использованием метода ферментации микроорганов [D]. Гуанчжоу: южно-китайский технологический университет, 2018.

[50] чжун сяньфэн, хуан гидонг, бай юнлян и др. Способ извлечения стахиоза высокой чистоты из стахис флори-дана шаттлв. Бывший бент. CN106496287A[P]. 2017-03-15.

[51] атунгулу г, коиде с, сасаки с и др. Ионно-обменная мембрана через электродиализ щелочного бульона: ионный, свободный аминокислотный и металлический профили [J]. Журнал пищевой промышленности, 2007, 78(4): 1285-1290.

[52] галама A H, саакс M, брунинг H и др. Предварительная опреснение морской воды электродиализом [J]. Опреснение, 2014, 342: 61 — 69.

[53] LV Y, YAN H Y, YANG B J, et al. Биполярный электродиализ мембранной мембраны для рециркуляции хлористых сточных вод аммония: мембрана se-лекция и оптимизация процессов [J]. Химический инжиниринг, 2018, 138: 105 — 115.

[54] дуан шуран, бао зонгби, вен гуандун и др. Электродиалитическое опреснение в процессе очистки раффинозы [J]. Пищевая наука, 2016, 37(1): 28-32.

[55] ямамори а, таката и фукуши и др. Структурный анализ нового олигосахарида, изолированного от ферментированного напитка растительных экстрактов [J]. Журнал прикладных наук, 2017, 64(4): 123 — 127.

[56] менги, йил, чэнь л и др. Очистка, характеристика структуры и антиоксидантная активность полисахаридов из сапошниковиа ди-вариката [J]. Китайский журнал натуральных лекарственных средств, 2019, 17(10): 792 — 800.

[57] LI L, CHENG B P, ZHOU R D, et al. Подготовка и оценка нового N-бензол-фенэтиламино-параметрическая-циклодекстровая-стационарная фаза для HPLC[J]. Таланта, 2017, 174: 179 — 191.

[58] чжоу ян, лю ли, го ленгцю и др. Определение содержания стахиоза в частицах радиуса рехманнии с помощью HPLC-ELSD[J]. Азиатско-тихоокеанская традиционная медицина, 2019 год, 15(5): 53-56.

[59] ван X, у C T, сюй м и др. Оптимизация для одновременного де-прекращения иридоидных гликозидов и олигосахаридов в радикс реманнии с помощью микроволновой экстракции и HILIC-UHPLC-TQ-MS/MS[J]. Фитохимический анализ, 2020, 31(3): 340 — 348.

[60] лю конг, бао зонгби, син хуабин и др. Разделение и пурифи-катирование раффинозы и белков с помощью хроматографии геля. Журнал химической инженерии китайских университетов, 2014, 28 (3): 503-509.

[61] BAO Z B, DUAN S R, ZHANG Z G и др. Отделение раффинозы от сукроза при помощи активированного угля: равновесие, кинетика и динамический прорыв [J]. Наука и техника, 2016, 51(10): 1636 — 1644.

[62] берналь м, руис м о, геанта р м и др. Удаление цвета из свеклы путем ультра-фильтрации с помощью активированного угля [J]. Журнал химической инженерии, 2016, 283: 313 — 322.

[63] чжан цзиньцзы, линь цзинь, чжоу чжицзяо и др. Способ приготовления стахиоза кристалл: CN103265583A[P]. 2013-08-28.

[64] сон цзяньминь, ван дехай, ван ронгшэн и др. Способ приготовления стахиоза высокой чистоты: CN110759956A[P]. 2020-02-07.