膜過濾在甜菊糖苷生產中的應用
甜菊糖苷的結構與性質
甜菊糖苷是從甜葉菊葉中提取的甜味物質總稱,它的甜度可達蔗糖的250~450倍,而熱量只有蔗糖的1/300,口感非常接近于蔗糖,在食品飲料行業有廣泛應用。
甜菊糖苷各組分化學結構及生物合成途徑如圖所示:

參考:劉夢雨等.微生物合成甜菊糖的研究進展[J].食品工業科技,2025,46(06):387-397
天然提取物中,含量較高的是萊鮑迪苷A、甜菊苷(Stevioside)、萊鮑迪苷C,占總甜菊糖苷的70%以上。
萊鮑迪苷A(RA)是主要組分,含量高、易于結晶純化,成本較低,但有明顯的甘草味和后苦味;萊鮑迪苷M(RM)是次要組分(<0.5%),但其口感接近蔗糖、后苦味極少,被認為是目前甜菊糖苷家族中口感較優質的成員之一。
甜菊糖苷通常易溶于熱水、甲醇、 乙醇,但不溶于苯、醚、氯仿等有機溶劑,具有較好的耐熱性和穩定性,見光不易分解。
萊鮑迪苷M的生物催化合成
萊鮑迪苷M的酶催化合成,通常以價格低廉的萊鮑迪苷A為底物,通過兩步糖基化完成:
① (RA → RD):在UDP-糖基轉移酶(如EUGT11或突變體) 的催化下,在RA分子上加上一個葡萄糖基,生成萊鮑迪苷D(RD)。
② (RD → RM):在另一個UDP-糖基轉移酶(通常為UGT76G1突變體) 的催化下,再次添加葡萄糖基,最終生成RM。
膜過濾的優勢:
l 膜過濾精度高
l 膜材料選擇范圍廣
l 常溫操作無降解
l 純物理過濾無外源添加物
l 可實現連續化、自動化
l 能耗低
生產甜菊糖苷類產品中用到陶瓷膜和有機卷式膜。
陶瓷膜的應用
l 除去甜菊糖苷提取液中多糖、蛋白等大分子雜質
甜菊葉提取液中,含有較多多糖、蛋白及葉綠素等雜質,陶瓷膜可脫除90%以上多糖及蛋白,提高大孔吸附樹脂吸附量>200mg/g濕樹脂。
l 除去萊鮑迪苷M粗品中宿主蛋白
酶催化來源RM粗品(含有較多菌體及碎片),熱水溶解,陶瓷膜過濾,得澄明濾液,宿主蛋白去除率>99%。
卷式有機超濾膜的應用
l 除去甜菊糖苷大孔吸附樹脂洗脫液中小分子雜質
甜菊糖苷大孔吸附樹脂乙醇洗脫液,減壓濃縮除脫乙醇,得到甜菊糖苷水溶液,超濾濃縮甜菊糖苷,小分子雜質透過,去除率>80%,甜菊糖苷(3組分)含量提高至70%以上。
膜過濾與其他純化工藝的聯合
為了提高甜菊糖苷純度,常見工藝組合包括:
l 離心+膜過濾
l 膜過濾+大孔吸附樹脂
l 膜過濾+結晶
l 膜過濾+活性炭脫色
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