本发明涉及化合物纯化技术领域，尤其涉及一种甘油葡萄糖苷深度脱盐纯化方法。
背景技术：
本发明背景技术中公开的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不必然被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已经成为本领域一般技术人员所公知的现有技术。
甘油葡萄糖苷(glucosylglycerol,gg)是一类由甘油分子和葡萄糖分子通过糖苷键连接而形成的糖苷类化合物，在自然界中，根据立体构型(α和β)和糖苷键连接位置的不同存在6种不同的立体结构。有研究证明，2-α构型gg分子在皮肤保湿、预防龋齿、α-葡萄糖苷酶抑制剂及有助于大分子稳定、抑制脂肪细胞内中性脂的累积、抗过敏及抗癌等方面有显著功效，在化妆品、医药及食品行业应用前景广阔。
目前，中国科学院青岛生物能源与过程研究所已经建立了户外养殖螺旋藻生产甘油葡萄糖苷的方法，并已经成功利用低渗萃取法使富集在胞内的甘油葡萄糖分泌至胞外获得萃取液。此外，针对未来甘油葡萄糖苷规模化应用的纯度需要，中国科学院青岛生物能源与过程研究所发明了一种甘油葡萄糖苷纯化方法(cn108864218a)，其中膜分离过程中纳滤处理步骤可以去除萃取液中的一价盐(去除率95％以上)，然而，发明人在后续研究发现，由于纳滤处理的局限性，萃取液中的高价盐无法去除，并且会在后续浓缩过程和甘油葡萄糖苷一起富集，不利于高纯度产品的获得，无机盐的存在也会影响作为化妆品原料的使用效果。
技术实现要素：
针对上述现有技术的不足，本发明提供一种甘油葡萄糖苷深度脱盐纯化方法。本发明研究发现，通过对富含甘油葡萄糖苷的螺旋藻萃取液采用电渗析和/或离子交换树脂进行深度脱盐处理，从而实现90％甚至96％以上无机盐(包括高价盐及膜处理过程残留的一价盐)去除率的同时，基本上不会造成甘油葡萄糖苷的损失，具有良好的工业化应用之前景。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
本发明的第一个方面，提供一种甘油葡萄糖苷深度脱盐纯化方法，所述方法包括：对微藻萃取液采用纳滤膜去除色素及大部分一价盐后，将处理后的萃取液进行电渗析或离子交换树脂进行深度脱盐处理。
其中，所述纳滤膜优选为聚酰胺纳滤膜，膜孔径控制为100-250da(道尔顿)，通过控制膜孔径，可以有效去除色素及大部分一价盐，同时不会造成gg的损失，为后续深度脱盐步骤奠定基础。
电渗析脱盐具体处理条件为：将纳滤膜处理后的萃取液泵送至电渗析脱盐设备进行深度脱盐处理，操作压力控制0.1-0.3mpa，工作温度5-40℃，电压360-380v，工作压力<0.1mpa，进水流速400-550l/h。
所述电渗析脱盐设备选用离子交换膜为均相膜；均相膜具有膜电阻小，透水性小等优点，通过配合控制电渗析工作参数和条件，从而基本将萃取液中的无机盐(包含一价盐和高价盐)脱除，同时尽量减少甘油葡萄糖苷的损失。
离子交换树脂脱盐具体条件为：将纳滤膜处理后的萃取液依次通过阴、阳离子交换树脂或阳、阴离子交换树脂进行吸附脱盐处理。
其中，所述阴离子交换树脂优选选用大孔弱碱苯乙烯系阴离子交换树脂；所述阳离子交换树脂优选选用大孔强酸苯乙烯系阳离子交换树脂。
本发明通过优选离子交换树脂并优化流速(1bv/30-50min，需要说明的是，1倍柱体积为阳离子交换树脂或阴离子交换树脂的用量，并非两种树脂的总用量)。
进一步的，为提高gg的回收率，发明人通过研究发现，使用2～3bv水依次冲洗流经萃取液的阴、阳离子交换树脂或阳、阴离子交换树脂，回收冲洗水中的gg，可有效提高gg的回收率(可将gg回收率提升至99％以上)，而且并不影响脱盐效果。
本发明的有益效果为：本发明提供一种甘油葡萄糖苷深度脱盐纯化方法，是在申请人在先专利基础上研究发现，原有技术方案脱盐纯化效果不佳，仅能去除部分一价盐，但是对高价盐没有脱盐效果，因此提出一种更为高效的深度脱盐方法，采用本发明的技术方案，不仅能够高效去除螺旋藻萃取液中的一价盐和高价盐，同时还基本不影响甘油葡萄糖苷的收率。
本发明采用方法技术成熟，操作简便，不需要昂贵复杂设备，可用于gg的规模化生产，同时生产成本较低，因此具有良好的实际应用之价值。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例1中离子交换树脂处理前后无机盐浓度变化图；
图2为本发明实施例1中离子交换树脂处理gg回收率及不同体积水洗处理gg回收率变化；
图3为本发明实施例2中电渗析脱盐处理前后无机盐浓度变化图；
图4为本发明实施例2中电渗析处理前后gg浓度变化图(回收率90-95％)。
具体实施方式
应该指出，以下详细说明都是示例性的，旨在对本发明提供进一步的说明。除非另有指明，本发明使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本发明申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
如前所述，由于纳滤处理的局限性，萃取液中的高价盐无法去除，并且会在后续浓缩过程和甘油葡萄糖苷一起富集，不利于高纯度产品的获得，无机盐的存在也会影响作为化妆品原料的使用效果。
有鉴于此，本发明的一个具体实施方式中，提供一种甘油葡萄糖苷深度脱盐纯化方法，所述方法包括：对微藻萃取液采用纳滤膜去除色素及大部分一价盐后，将处理后的萃取液进行电渗析或离子交换树脂进行深度脱盐处理。
本发明的又一具体实施方式中，所述纳滤膜优选为聚酰胺纳滤膜，膜孔径控制为100-250da(道尔顿)，通过控制膜孔径，可以有效去除色素及大部分一价盐，同时不会造成gg的损失，为后续深度脱盐步骤奠定基础。
本发明的又一具体实施方式中，电渗析脱盐具体处理条件为：将纳滤膜处理后的萃取液泵送至电渗析脱盐设备进行深度脱盐处理，操作压力控制0.1-0.3mpa，工作温度5-40℃，电压360-380v，工作压力<0.1mpa，进水流速400-550l/h。
本发明的又一具体实施方式中，所述电渗析脱盐设备选用离子交换膜为均相膜；均相膜具有膜电阻小，透水性小等优点，通过配合控制电渗析工作参数和条件，从而基本将萃取液中的无机盐(包含一价盐和高价盐)脱除，同时尽量减少甘油葡萄糖苷的损失。经试验验证，采用本发明的技术方案，可以有效去除90-95％以上无机盐(包括高价盐及膜处理过程残留的一价盐)，同时能达到90-95％以上的gg回收率。
本发明的又一具体实施方式中，离子交换树脂脱盐具体条件为：将纳滤膜处理后的萃取液依次通过阴、阳离子交换树脂或阳、阴离子交换树脂进行吸附脱盐处理。
本发明的又一具体实施方式中，所述阴离子交换树脂优选选用大孔弱碱苯乙烯系阴离子交换树脂；所述阳离子交换树脂优选选用大孔强酸苯乙烯系阳离子交换树脂。
本发明的又一具体实施方式中，本发明通过优选离子交换树脂并优化流速(1bv/30-50min，需要说明的是，1倍柱体积为阳离子交换树脂或阴离子交换树脂的用量，并非两种树脂的总用量)，结果发现，采用上述两种离子交换树脂并控制流速，能够显著提高对萃取液中无机盐(包括高价盐及膜处理过程残留的一价盐)的去除率，同时尽量减少甘油葡萄糖苷的损失。经试验证明，采用本发明的技术方案，可去除96-99％以上的无机盐，gg回收率在80-85％以上。
本发明的又一具体实施方式中，为提高gg的回收率，发明人通过研究发现，使用2～3bv(优选为3bv)水依次冲洗流经萃取液的阴、阳离子交换树脂或阳、阴离子交换树脂，回收冲洗水中的gg，可有效提高gg的回收率(可将gg回收率提升至99％以上)，但并不影响脱盐效果。
本发明的又一具体实施方式中，为避免引入杂质，所述水为纯水。
本发明的又一具体实施方式中，阴、阳离子交换树脂使用前采用湿法装填，并进行预处理。
本发明的又一具体实施方式中，所述湿法装填方法为：使用纯水浸没树脂，使树脂颗粒间无气泡，然后进行装填。树脂间的气泡影响料液与树脂的充分接触，降低树脂使用效率。
本发明的又一具体实施方式中，所述预处理方法为：阳离子交换树脂用4％hcl冲洗3-5倍体积，处理液流经树脂的流速为1bv/30-50min，超纯水冲洗至中性。
阴离子交换树脂需用4％naoh冲洗3-5倍体积，处理液流经树脂的流速为1bv/30-50min，超纯水冲洗至中性。
本发明的又一具体实施方式中，为节约资源，降低成本，对脱盐处理后的阴、阳离子交换树脂可进行再生处理，所述再生处理方法与预处理方法相同。
本发明的又一具体实施方法中，所述甘油葡萄糖苷深度脱盐纯化方法还包括对经深度脱盐处理后的萃取液进行浓缩，冻干处理。
本发明的又一具体实施方法中，所述微藻为螺旋藻。
本发明的又一具体实施方法中，螺旋藻萃取液中的一价盐包括nacl、nano3；所述高价盐包括k2so4，mgso4，k2hpo4。
下面结合附图所示的实施例对本发明作进一步说明。但不构成对本发明的限制。应理解这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。
实施例1
采用专利cn108864218a中[0145-0161]段落记载的培养方法方法获得gg含量32％(w/w)以上的螺旋藻细胞。并按照上述专利中[0162-0169]段落记载的方法将利用所述富含gg的螺旋藻，获得螺旋藻萃取原液产品。将所述萃取原液产品进行深度脱盐纯化，所述方法包括以下步骤：
1)利用膜处理纳滤技术，选用膜孔径250da(道尔顿)的聚酰胺膜元件进行处理，该步骤可去除萃取液中的色素及大部分一价盐(无法去除高价盐)，过程中不会造成gg损失。
2)将经步骤1)除杂后的萃取溶液泵送至离子交换树脂脱盐设备进行脱盐处理。
脱盐处理包括树脂装填，树脂预处理，脱盐吸附及树脂再生处理：
1、树脂装填：需采用湿法装填，即先用超纯水浸没树脂，使树脂颗粒间无气泡，然后进行装填。树脂间的气泡影响料液与树脂的充分接触，降低树脂使用效率。该树脂为大孔弱碱苯乙烯系阴离子交换树脂(型号：yza602)及大孔强酸苯乙烯系阳离子交换树脂(型号：yzc001)。
2、树脂预处理：新树脂使用前需进行预处理。阳离子交换树脂需用4％hcl冲洗3倍体积，处理液流经树脂的流速为1bv/50min，超纯水冲洗至中性；阴离子交换树脂需用4％naoh冲洗3倍体积，处理方式同阳树脂。
3、脱盐吸附：吸附过程中，料液先过阳树脂，然后过阴树脂。料液流经树脂的流速为1bv/50min，处理温度为室温。(运行条件)
4、树脂再生：脱盐处理结束后树脂可进行再生处理，处理过程同预处理过程。
3)将2)得到的萃取液继续进行浓缩，冻干处理。
其中，所述步骤3后，添加水洗步骤，具体为：分别使用2bv(即脱盐+水洗1)、2.5bv(即脱盐+水洗2)和3bv(即脱盐+水洗3)水依次冲洗流经萃取液的阳、阴离子交换树脂，回收冲洗水中的gg。需要说明的是，此处1bv表示阴树脂或阳树脂用量体积。
其中，采用阴阳离子交换树脂脱盐处理前后无机盐浓度变化和离子交换树脂处理gg回收率及不同体积水洗处理gg回收率变化见图1和图2。由附图可知，采用离子交换树脂脱盐处理可高效去除无机盐(包括一价盐和高价盐)，同时对gg的收率影响较小。同时，通过在脱盐后添加的水洗步骤，可进一步提高gg回收率。
实施例2
采用实施例1记载的方法获取螺旋藻萃取原液进行深度脱盐纯化，所述脱盐纯化步骤如下：
1)利用膜处理纳滤技术，选用膜孔径100da(道尔顿)的聚酰胺膜元件进行处理，该步骤可去除萃取液中的色素及大部分一价盐(无法去除高价盐)，过程中不会造成gg损失。
2)将经步骤1)除杂后的萃取溶液泵送至电渗析脱盐设备进行脱盐处理。
该设备所用离子交换膜为均相膜，主要参数为：操作压力0.3mpa，工作温度30℃，电压380v，工作压力<0.1mpa，进水流速550l/h。
3)将2)得到的萃取液继续进行浓缩，冻干处理。
其中，电渗析脱盐处理前后无机盐浓度变化和gg浓度变化见图3和图4。由附图可知，采用电渗析脱盐处理可高效去除无机盐(包括一价盐和高价盐)，同时对gg的收率影响极小。
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。
技术特征：
1.一种甘油葡萄糖苷深度脱盐纯化方法，其特征在于，所述方法包括：对微藻萃取液采用纳滤膜处理，将处理后的萃取液进行电渗析或离子交换树脂进行深度脱盐处理。
2.如权利要求1所述的深度脱盐纯化方法，其特征在于，所述纳滤膜优选为聚酰胺纳滤膜，膜孔径控制为100-250da。
3.如权利要求1所述的深度脱盐纯化方法，其特征在于，电渗析脱盐具体处理条件为：将纳滤膜处理后的萃取液泵送至电渗析脱盐设备进行深度脱盐处理，操作压力控制0.1-0.3mpa，工作温度5-40℃，电压360-380v，工作压力<0.1mpa，进水流速400-550l/h。
4.如权利要求1所述的深度脱盐纯化方法，其特征在于，所述电渗析脱盐设备选用离子交换膜为均相膜。
5.如权利要求1所述的深度脱盐纯化方法，其特征在于，离子交换树脂脱盐具体条件为：将纳滤膜处理后的萃取液依次通过阴、阳离子交换树脂或阳、阴离子交换树脂进行吸附脱盐处理；
优选的，所述阴离子交换树脂优选选用大孔弱碱苯乙烯系阴离子交换树脂；所述阳离子交换树脂优选选用大孔强酸苯乙烯系阳离子交换树脂。
6.如权利要求5所述的深度脱盐纯化方法，其特征在于，萃取液流速为1bv/30-50min。
7.如权利要求5所述的深度脱盐纯化方法，其特征在于，使用2～3bv水依次冲洗流经萃取液的阴、阳离子交换树脂或阳、阴离子交换树脂，回收冲洗水中的gg。
8.如权利要求5所述的深度脱盐纯化方法，其特征在于，所述甘油葡萄糖苷深度脱盐纯化方法还包括对经深度脱盐处理后的萃取液进行浓缩，冻干处理。
9.如权利要求1所述的深度脱盐纯化方法，其特征在于，所述微藻为螺旋藻。
10.如权利要求9所述的深度脱盐纯化方法，其特征在于，螺旋藻萃取液中的一价盐包括nacl和nano3；所述高价盐包括k2so4、mgso4和k2hpo4。
技术总结
本发明提供一种甘油葡萄糖苷深度脱盐纯化方法，所述方法包括：对微藻萃取液采用纳滤膜处理，将处理后的萃取液进行电渗析或离子交换树脂进行深度脱盐处理。采用本发明的技术方案，不仅能够高效去除螺旋藻萃取液中的一价盐和高价盐，同时还基本不影响甘油葡萄糖苷的收率。本发明方法技术成熟，操作简便，不需要昂贵复杂设备，可用于GG的规模化生产，同时生产成本较低，因此具有良好的实际应用之价值。
技术研发人员：吕雪峰;段仰凯;刘祥;张凯;吴怀之;李新
受保护的技术使用者：中国科学院青岛生物能源与过程研究所
技术研发日：.12.03
技术公布日：.02.28
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