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L-鼠李糖的制备方法有哪些? 1

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本文综述了L-鼠李糖目前已知的三种合成方法,希望能为相关研究人员提供全面的参考资料。


背景:L-鼠李糖是甘露糖六位的一个羟基被氢取代而衍生的一种单糖,又称鼠李糖,甜度是蔗糖的33%,为白色结晶性粉末,无气味,能溶于水和甲醇,微溶于乙醇,是食品加工中常用的甜味剂之一,还可用于生产香精香料,合成强心药物等。

在自然界中,鼠李糖通常与其它物质分子相结合存在于动物、植物、多糖中,其中芦丁、橡树皮、柑橘皮、柚子皮、阿拉伯胶、卡拉胶、凝结胶等中含有与

鼠李糖基相结合的物质。目前生产鼠李糖的方法主要是从天然植物中提取含有鼠李糖基,再通过水解这些产物得到鼠李糖。


制备:

1.生物酶法制备L-鼠李糖

张美超等研究人员经过筛选,发现一种具有高效酶解活性的α-L-鼠李糖苷酶,应用该酶解方法制备L-鼠李糖,显著提高了生物酶法生产鼠李糖的产量。这种优选的酶能够特异性地水解芦丁中的L-鼠李糖苷键,结合大孔吸附树脂分离技术,使得L-鼠李糖的产率达到了17.4%。这为采用生物酶法生产L-鼠李糖提供了新的途径。由于生物酶法制备L-鼠李糖具有环境友好、水解特异性强等特点,为未来实现生物酶法工业化大规模生产L-鼠李糖提供了可靠的研究基础。


2.微生物发酵制备L-鼠李糖

利用微生物发酵法生产L-鼠李糖和L-鼠李糖脂是一种具有发展前景的大规模工业化生产L-鼠李糖的方法之一。通常选择假单胞菌进行发酵生产L-鼠李糖,但由于培养过程中氮源、碳源、无机离子种类及浓度的变化,以及湿度、温度、酸碱度的变化,都会不同程度地影响L-鼠李糖脂的生物合成,导致产糖水平较低,生产成本较高,因此实现利用微生物发酵法大规模工业化生产L-鼠李糖仍面临一定挑战。


但是在实验室小规模实验中,李祖义等人利用糠油做碳源,利用假单胞菌已经成功发酵制备了L-鼠李糖脂,并通过水解分析后得到了较高纯度的L-鼠李糖。生产L-鼠李糖也可以利用再生材料为原料,替代糠油生产L-鼠李糖脂。再通过水解得到高纯度的L-鼠李糖。


3.植物中L-鼠李糖的提取

在很多天然植物和细菌中,也有L-鼠李糖的存在,因此L-鼠李糖的也可在天然植物中直接提取。


肖芳等人成功使用高压酸水解并醇提取的方法成功在穿龙薯皂苷中提取出L-鼠李糖。具体方法为:将100g穿龙薯干粉碎成粉末状,过滤剔除体积较大的残渣。滤出的粉末加醇后,离心两次取不溶于醇的沉淀。将两次的提取液倒至大蒸馏瓶中,水浴蒸馏,溶剂回收后,剩余的蒸馏渣为皂苷粗提取物;粗提物在干燥箱中60℃下干燥,跟踪测量粗提物质量。质量不变后,恒定压强下加酸水解,过滤剔除残渣;滤液中加入氢氧化钙溶液调pH中滤液中性,再添加酵母发酵剔除溶液中的葡萄糖,直至水解液中的葡萄糖消耗殆尽。过滤去除溶液中的酵母菌等杂质,浓缩滤液得到晶体粗品,将晶体中加入乙醇,可得到纯度较高的L-鼠李糖溶液。


刘叔兴等人使用相同的方法,在更换黄姜为原料后,也提取出了高纯度的L-鼠李糖。其实验具体步骤为:将干黄姜研磨至粉末,筛滤剔除较大残渣,在精确度为0.01g条件下称量干黄姜粉10g,萃取剂选取体积分数为30%的乙醇溶液,将适量的十二烷基硫酸钠与上述粉末及萃取剂相混合。具体试验条件如下:按1:10的质量比例混合黄姜及乙醇溶液,超声波频率选取25.8kHz,超声时间40min,再将混合液过滤剔除不溶的杂质,将溶液浓缩,滤液浓缩后加入20ml硫酸溶液(硫酸浓度1.5mol/L),酸解液在电加热下水解4h,水解过后进行抽滤,冲洗滤渣并检测滤液pH值,冲洗值中性左右时即可以使用索氏提取器提取制备皂苷元,最后获得过滤液就是酸解液。接下来,将氢氧化钙固体加入到上述获得的水解液中,反应出的不溶杂质滤出,在滤液中加入活性炭粉末,可以用活性炭溶液吸附滤液中的色素,最后过滤活性炭粉末,就可以获得接近无色的滤液。将获取的滤液中加入过量酵母粉,进行恒温发酵以消耗溶液中的葡萄糖。通过薄层层析法监测体系反应情况,待葡萄糖完全消耗后,采用离心过滤去除杂质。然后,通过菲林试剂滴定和高效液相色谱检测的方法,测定体系中的L-鼠李糖含量,最终计算总得率。完成计算后,对滤液进行浓缩,加入甲醇溶液溶解L-鼠李糖晶体。通过蒸馏操作,可获得纯度达95.5%以上的L-鼠李糖晶体。上述方法可实现L-鼠李糖的最高产率为15%。


参考文献:

[1]杨阳,刘凯华,毛华等. 芦丁水解过滤液制备L-鼠李糖工艺优化 [J]. 生物技术, 2023, 33 (05): 641-645. DOI:10.16519/j.cnki.1004-311x.2023.05.0096.

[2]陈宏喜. 酸酶法生产L-鼠李糖工艺的研究[D]. 大连工业大学, 2018.

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