一种天然甜菜碱及其脱色结晶的方法与流程

本发明涉及甜菜碱的制备领域，具体涉及一种天然甜菜碱及其脱色结晶的方法。

背景技术：

1、甜菜碱又名三甲基甘氨酸，是一类季胺型生物碱，味甘甜，其广泛存在与动植物体内，主要存在于甜菜糖蜜中因而得名甜菜碱。具有十分重要的生理功能，较好的稳定性和强抗氧化能力。在食品医药领域，可作为食品添加剂；对于儿童的生长发育及中老年男人保健方面均具有良好的促进作用，甜菜碱入药则具有治疗与预防肝脏疾病的功能。畜牧饲料领域甜菜碱是需求量巨大的饲料添加剂，具有很强的诱食活性，能提高畜牧或水产生物的采食率与成活率。

2、目前甜菜碱的种类很多，根据其生产工艺可分为天然甜菜碱和化学合成甜菜碱，化学合成一般采用氯乙酸和三甲胺为原料在碱液中进行常压反应，甜菜碱母液经蒸馏、盐酸酸化、浓缩、结晶、过滤成甜菜碱盐酸盐，常规化学合成法制备甜菜碱有效成分含量为75％左右，杂质成分高，产品质量不稳定，严重影响其在食品、医药等方面的高值化应用。传统天然提取法取得的甜菜碱纯度较高，但回收率低下，并受到季节与甜菜糖厂规模的影响，产量得不到保证。

3、糖蜜是甘蔗、甜菜、葡萄糖或玉米等糖料提糖后所得的副产物，其中主要含有大量可发酵糖(主要是蔗糖)，是很好的发酵原料，通常用于发酵工业生产面包酵母、酒精、味精、柠檬酸、赖氨酸和抗生素等。发酵产品后所剩的醪液统称为糖蜜发酵醪液，糖蜜发酵醪液中含有一定量的甜菜碱，回收有价值的甜菜碱可以实现糖蜜发酵醪液资源化利用。

4、中国专利cn1049333a公开了一种从甜菜糖蜜发酵废液中提取甜菜碱的方法，包括原料预处理、离子交换、浓缩结晶、精制过程，由于在阳离子交换前，省去了活性炭脱色和阴离子树脂交换过程，并用碳酸氢铵代替了氢氧化铵作为洗脱剂，所以该工艺具有流程短，辅料少，成本低，无污染，适合工业化的特点。但是该方法的工艺核心是通过离子交换的方式将甜菜碱交换至离子交换柱上，再通过化学品将甜菜碱置换后再生下来；由于该方法在吸附交换甜菜碱时，也有相当量的其它离子被交换，在甜菜碱被洗脱的同时，很多盐份也会被洗脱下来，造成甜菜碱的纯度较低；由于采用该方法生产的甜菜碱纯度较低，只能额外添加等当量盐酸以生产甜菜碱盐酸盐产品，而不能生产天然甜菜碱产品；该方法化学品消耗非常巨大，且得到甜菜碱以盐酸盐形式存在，主要应用于低端饲料市场，无法用于如食品添加剂，化妆品或医药领域等高端市场。

5、因此，提供一种高效的天然甜菜碱分离纯化方法是本领域技术人员亟需解决的问题。

技术实现思路

1、本发明要解决的技术问题：本发明提供一种天然甜菜碱脱色结晶的方法，实现提高甜菜碱纯度的同时提高甜菜碱的得率。

2、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

3、本发明提供一种天然甜菜碱的脱色结晶方法，包括如下步骤：将天然甜菜碱水溶液经脱色材料脱色得到脱色液，向脱色液中加入无水甜菜碱粉末后进行蒸发浓缩冷却结晶得到天然甜菜碱。

4、优选的是，上述方法中，所述脱色材料的焦糖脱色率为100～150％，优选所述脱色材料的亚甲基蓝的吸附量为100～200ml/g，更优选所述脱色材料的吸蓝量为200～400g/kg。

5、优选的是，上述方法中，所述脱色材料的焦糖脱色率为130～150％，优选所述脱色材料的亚甲基蓝的吸附量为150～200ml/g，更优选所述脱色材料的吸蓝量为350～400g/kg。

6、优选的是，上述方法中，以脱色液的质量计，无水甜菜碱粉末的添加量为0.1～1％，优选为0.1-0.7％，更优选为0.5-0.7％；优选地，所述无水甜菜碱粉末的纯度大于等于90wt％。

7、优选的是，上述方法中，所述天然甜菜碱水溶液为将含甜菜碱的农作物或含甜菜碱的水解物经生物发酵后的发酵液经色谱分离后所得；优选地，所述含甜菜碱的农作物选自甜菜、枸杞、大豆、玉米和小麦中的一种或两种以上。

8、优选的是，上述方法中，所述脱色材料选自凹凸棒土、蒙脱石、水滑石和活性炭中的一种或两种以上；优选为凹凸棒土。

9、优选的是，上述方法中，以天然甜菜碱水溶液质量计，所述脱色材料的添加量≥0.3％，优选为0.3～0.7％。

10、优选的是，上述方法中，所述脱色的ph为5～9，优选为7～8；优选地，所述脱色的温度为50～90℃，优选为70～80℃；更优选地，所述脱色的时间为20～120min，优选为20～60min。

11、优选的是，上述方法中，所述蒸发浓缩的温度为60～100℃，优选为70～80℃。

12、优选的是，上述方法中，所述方法还包括脱色后进行过滤的步骤，优选地，所述过滤材质为硅藻土。

13、本发明还提供上述方法制得的天然甜菜碱，其中，所述天然甜菜碱基于干物质的纯度在99wt％以上。

14、本发明的有益效果：

15、本发明通过选择特定的脱色材料以及脱色工艺，大幅提高了脱色效率以及甜菜碱的纯度和得率，具有工业应用价值；本发明方法制得的天然甜菜碱晶体的纯度在99％以上，能够满足食品添加剂、化妆品或医药领域等高端市场的要求；本发明方法简单高效，脱色结晶时长小于6小时，大幅提高了生产效率，降低了生产成本；本发明使用的药剂方便易得，成本较低；本发明无需使用有机溶剂对甜菜碱溶液进行提纯，无毒无害。

技术特征：

1.一种天然甜菜碱的脱色结晶方法，其特征在于，包括如下步骤：将天然甜菜碱水溶液经脱色材料脱色得到脱色液，向脱色液中加入无水甜菜碱粉末后进行蒸发浓缩冷却结晶得到天然甜菜碱。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述脱色材料的焦糖脱色率为100～150％，优选所述脱色材料的亚甲基蓝的吸附量为100～200ml/g，更优选所述脱色材料的吸蓝量为200～400g/kg。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述脱色材料的焦糖脱色率为130～150％，优选所述脱色材料的亚甲基蓝的吸附量为150～200ml/g，更优选所述脱色材料的吸蓝量为350～400g/kg。

4.根据权利要求1～3中任一项所述的方法，其特征在于，以脱色液的质量计，无水甜菜碱粉末的添加量为0.1～1％，优选为0.1-0.7％，更优选为0.5-0.7％；优选地，所述无水甜菜碱粉末的纯度大于等于90wt％。

5.根据权利要求1～4中任一项所述的方法，其特征在于，所述天然甜菜碱水溶液为将含甜菜碱的农作物或含甜菜碱的水解物经生物发酵后的发酵液经色谱分离后所得；优选地，所述含甜菜碱的农作物选自甜菜、枸杞、大豆、玉米和小麦中的一种或两种以上。

6.根据权利要求1～5中任一项所述的方法，其特征在于，所述脱色材料选自凹凸棒土、蒙脱石、水滑石和活性炭中的一种或两种以上；优选为凹凸棒土。

7.根据权利要求1～6中任一项所述的方法，其特征在于，以天然甜菜碱水溶液质量计，所述脱色材料的添加量≥0.3％，优选为0.3～0.7％。

8.根据权利要求1～7中任一项所述的方法，其特征在于，所述脱色的ph为5～9，优选为7～8；优选地，所述脱色的温度为50～90℃，优选为70～80℃；更优选地，所述脱色的时间为20～120min，优选为20～60min。

9.根据权利要求1～8中任一项所述的方法，其特征在于，蒸发浓缩的温度为60～100℃，优选为70～80℃。

10.根据权利要求1～9中任一项所述的方法，其特征在于，所述方法还包括脱色后进行过滤的步骤，优选地，所述过滤材质为硅藻土。

11.权利要求1-10中任一项所述方法制得的天然甜菜碱，其中，所述天然甜菜碱基于干物质的纯度在99wt％以上。

技术总结
本发明涉及甜菜碱的制备领域，具体涉及一种天然甜菜碱及其脱色结晶的方法。该脱色结晶的方法包括如下步骤：将天然甜菜碱水溶液经脱色材料脱色得到脱色液，向脱色液中加入无水甜菜碱粉末后进行蒸发浓缩冷却结晶得到天然甜菜碱。本发明方法制得的天然甜菜碱基于干物质的纯度在99％以上，能够满足食品添加剂、化妆品或医药领域等高端市场的要求，且通过选择特定的脱色材料以及脱色工艺，大幅提高了脱色效率以及甜菜碱的纯度和得率，具有工业应用价值。

技术研发人员：王浩,覃先武,雍堃,李天乐,李庆,朱少华
受保护的技术使用者：安琪酵母股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/8/1