分离包含唾液酸的低聚糖的方法以及可由此获得的含有包含唾液酸的低聚糖的组合物 |
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| 申请号 | CN200980109049.8 | 申请日 | 2009-03-13 | 公开(公告)号 | CN101969793A | 公开(公告)日 | 2011-02-09 |
| 申请人 | 菲仕兰品牌公司; | 发明人 | 艾尔弗雷德·威利·邦特; 金伯特·克拉伦贝克; 马库斯·约翰尼斯·阿洛修斯·贝克尔; | ||||
| 摘要 | 本 发明 涉及从乳流、特别是 乳清 流中分离包含唾液酸的低聚糖、特别是唾液乳糖的方法。本方法生产出的产品具有高的唾液乳糖含量和低的磷化合物含量。该产品高度适合包含在婴儿食品中。 | ||||||
| 权利要求 | 1.从脱脂、优选无蛋白的乳流中分离包含唾液酸的碳水化合物、特别是唾液乳糖的方法，其中所述乳流经过利用阴离子交换树脂的阴离子交换步骤，所述阴离子交换树脂优选游离碱形式，湿含量为30％-48％；随后经过阴离子交换步骤，优选使用大孔或者凝胶类阴离子交换树脂。 |
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| 说明书全文 | 分离包含唾液酸的低聚糖的方法以及可由此获得的含有包含唾液酸的低聚糖的组合物 [0001] 本发明涉及分离低聚糖的方法，该低聚糖包含源自唾液酸(在下文中为包含唾液酸的低聚糖)的取代基，并且优选分离包含唾液乳糖的组合物，特别是其中包含唾液酸的低聚糖和磷间的比率、优选唾液乳糖和磷间的比率相对较高的这样的组合物。此外，本发明涉及可获得和获得的组合物以及这些组合物的用途，特别是在婴儿食品中。 [0003] 唾液乳糖有很多重要的功能。这样，已知其具有益生元活性和已经记载的益菌保护效应。此外，唾液乳糖是抗粘剂，使其在抑制或者预防因结合释放的病原菌和/或者病毒和/或者毒素而引起的肠道感染中起重要作用，这样一方面能够防止定植，另一方面能够抑制毒素的作用。并且，已经记载了唾液乳糖能够促进婴儿大脑的发育。 [0004] 上述积极效果也归功于其它包含唾液酸的低聚糖。 [0005] 因此，通常目标是制造与人乳尽可能相似的婴幼儿食品，这就需要(特别是对于婴儿乳品配方设计师)用包含唾液酸的低聚糖、优选用唾液乳糖来充实这些食品。这也是本发明的一个目的。 [0006] 为了总体上获得包含唾液酸的乳糖，特别是唾液乳糖，现有技术已经提出了不同的方法。大量的这些方法着眼于含有唾液酸基的化合物例如唾液乳糖的酶制备，特别是使用从转基因生物上获得的酶，由此，利用诸如唾液酸酶、唾液酸转移酶和/或者唾液酸苷酶，可以形成期望的包含唾液酸基的低聚糖，其随后能够通过下游处理分离。 [0007] 此外，已知有许多方法，其通过色谱技术和/或薄膜过滤技术的结合从乳中分离唾液酸和唾液乳糖。 [0008] 现有的回收唾液酸低聚糖和唾液酸的方法的一个重要缺陷是它们产生相对较低含量或浓度的期望的化合物，而且在这些方法中高的磷含量存在于唾液酸低聚糖组合物中。已知有公开文献，其中描述了磷酸化程度高的食品不易消化，至少消化不十分好，这会反过来影响体系对钙和铁的吸收，并且通常会与在胃肠道中的日常生理过程所必需的二价阳离子络合，而且胃肠道中的某些酶的活动会受到抑制。特别对于婴幼儿食品，这会导致一些问题。 [0009] 在婴儿乳品配方中，磷含量特别是通过加入蛋白来确定。并不推荐甚至反对由其他组分引入额外的磷。同样基于此原因，供给包含唾液酸的低聚糖组合物经过深思熟虑，特别是包含唾液乳糖的组合物，其中唾液酸基和磷的比率尽可能高。 [0010] 根据本发明的方法的目的是提供其中利用分离技术的方法，这些技术生产出与包含唾液酸的低聚糖相比具有较少的磷化合物的产品。这使得产品非常适合用在婴儿食品中。 [0011] 这样的方法也在US-B1-6,623,954中有所描述。在其公开文本中描述了该方法，在该方法中将包含乳糖和唾液乳糖的乳流与肌醇六磷酸酶和β-半乳糖苷酶接触，随后该乳流经过纳米过滤和/或超滤，由此期望的唾液乳糖保留在肽部分中；经过变性步骤以及随后的微孔过滤后，获得唾液乳糖部分。任选地，在乳流与酶接触的步骤之前，可以引入其中诸如利用阳离子交换剂或者利用反渗透方法将带正电的物质除去的步骤。 [0012] 这种方法的重要缺陷在于，由于薄膜的使用，相当一部分的包括唾液乳糖在内的唾液酸低聚糖不能回收，并且要获得满意的磷和唾液酸低聚糖的低比率产品需要花费很长时间。 [0013] 本发明在无需使用酶的条件下进行，获得低的磷含量。此外，本发明可以高效(高产率)和高选择性(高纯度)地回收唾液酸低聚糖。 [0014] 为了这个目的，第一方面的本发明涉及从脱脂、优选无蛋白的乳流中分离唾液乳糖的方法，其中该乳流经过利用阴离子交换树脂的阴离子交换步骤，该阴离子交换树脂优选游离碱形式。该树脂进一步的特征为湿含量在30％-48％。在下一步骤中，唾液乳糖与阴离子交换树脂、优选大孔或凝胶类的树脂结合。大孔或凝胶类阴离子交换树脂优选湿含量高于45％，并且最优选50％到70％之间。 [0015] 特征为湿含量在30％-48％的第一类阴离子交换树脂优选凝胶类阴离子交换剂，其为乳流脱盐，但是不会由此结合含有唾液酸基的低聚糖，特别是唾液乳糖，低聚糖同样以盐的形式存在。换句话说，这里涉及了对带负电的物质有选择性、而对唾液乳糖无选择性的阴离子交换树脂。为了这个目的，湿含量也就是水含量必须不大于48％，优选不大于45％。当湿含量低于35％，尤其是当湿含量低于30％时，脱盐能力开始变得很低，不能产生有效的作用。 [0016] 阴离子交换剂的湿含量由以下方法确定：在测量树脂的湿含量之前，例如通过将树脂用布包裹后进行离心(离心机：直径30cm，转速3,000rpm)除去附着的水分；随后例如在称量瓶中称量树脂；之后将树脂在恒温105℃下干燥4小时；接着将树脂在干燥器中冷却30分钟；然后确定干燥树脂的重量；湿度百分数(wt.％)＝[(干燥后失重(g))/(湿树脂的重量)]×100％。 [0017] 经过上述脱盐，除去了大部分带负电离子而不会因此除去实质量的唾液乳糖(尽管带负电)。 [0018] 上述阴离子交换树脂优选并且通常是游离碱形式(氢氧化物形式)，这是因为这样脱盐能力会达到最大可能。适合的阴离子交换树脂为牢固交联的聚苯乙烯-二乙烯基苯凝胶，例如Diaion SA20A，DiaionWA20A(来源：三菱)。 [0019] 本发明人发现用于脱盐的阴离子交换树脂的湿含量一方面对于除去灰份是重要的，另一方面对于不结合唾液乳糖(SL)也是重要的。为此目的，在控制条件下测试了大量树脂。 [0020] [0021] 在这些测定中，控制条件如下： [0022] 装配相关设备，包含两个柱。第一个柱包含15ml的Marathon C树脂(来源：陶氏+化学；阳离子交换剂H 形式)，第二个柱包含经检测为氢氧化物形式的阴离子交换剂。这些柱通过以0.5ml/分钟的速率流经软化NF浓缩液(也参见实施例1)进行测试。供应大约5柱床体积之后，可以测定SL回收率。湿含量与获得的SL回收率间的关系进一步在图1中描绘。 [0023] 为了在这一过程中使唾液乳糖没有任何损失，所获得产品的pH值优选在pH＝3和pH＝9之间。为了达到这一目的，在优选方案中，还通过阳离子交换树脂除去存在的阳+离子(特别是钠和钾)。阳离子交换树脂是H 形式。在优选方案中，首先除去阳离子而后除去阴离子。 [0024] 脱盐步骤之后，去除矿物质的乳流与优选大孔或者凝胶类阴离子交换树脂接触，该树脂能够俘获并且结合唾液乳糖。从理论上讲，唾液乳糖可以结合到任何阴离子交换树脂上，因为现在除去了矿物盐。为了增强效果，优选大孔或凝胶类阴离子交换树脂的湿含量大于45％，并且更优选湿含量在50％到70％之间。在这些树脂中，与前述步骤中使用的阴离子交换剂相比，具有更大的微孔。唾液乳糖允许使用小体积的食盐或其它盐的溶液、优选酸式盐溶液从阴离子交换树脂进行简单洗脱。 [0026] 适合的结合唾液乳糖的阴离子交换剂的例子如下： [0027] DIAION SA21A 水含量 55-65％； [0028] DIAION HPA25 58-68％； [0029] DIAION WA10 63-69％； [0030] DOWEX 1X4 55-63％； [0031] DOWEX Marathon A 60-72％。 [0033] 将唾液乳糖从阴离子交换树脂上洗脱之后，获得的产品中唾液乳糖基于干物质的含量为大于4wt.％，优选大于5wt.％，最优选大于8wt.％，例如大约10％。顺便提一句，基于干物质的唾液乳糖含量可以利用诸如纳米过滤的常规技术进一步增加。总之，尽管还可能获得更高的浓度，根据本发明的方法获得的产品中唾液乳糖的含量在8％到15％之间变化。一个获得更高浓度的方法是从阴离子交换树脂上冲洗更多的乳糖。上述方法可以通过在用盐洗脱之前延长用水对柱的冲洗时间来实现。 [0034] 要用阴离子交换树脂处理的乳流不含脂肪，至少少于脂肪的0.5，更优选少于0.2，并且最优选少于0.1wt.％。该乳部分非常优选不含蛋白。将乳清流为起始物特别具有优势，并且更优选以乳清渗透物为起始物。顺便提一句，对于乳源自何种哺乳动物并没有严格要求，而且当起始物为牛乳、绵羊乳、山羊乳、骆驼乳或者马乳时会得到好的结果。 [0035] 在优选实施方案中，乳流、更优选乳清流、最优选乳清渗透物流在经过两个阴离子交换步骤中任何一个前进行软化。在这个软化步骤中，将诸如钙离子以及磷酸根离子的多价离子除去。这个步骤例如可以通过使相关离子沉淀，或者由离子交换步骤将这些离子交换成例如钠离子和氯离子来进行。本实施方案在下面的实施例1中例示。 [0036] 在进一步优选实施方案中，本发明涉及其中软化过的乳流在经过两个阴离子交换步骤中任何一个前进行纳米过滤的方法，这样形成的浓缩液在绝对数量上具有较低(与纳米过滤前的起始流相比)数量的单一离子和非蛋白氮化合物，特别是尿素。本实施方案在下面的实施例2中例示。 [0037] 通过使用根据本发明的方法，可以获得含有唾液乳糖的组合物，唾液乳糖与磷的重量比高。一般来说，根据本发明的上述比率至少大于或等于6，优选大于或等于7，更优选大于或等于9，以及甚至更优选大于或等于10。 [0038] 为了计算上述比率，将每单位重量产品中3’-SL和6’-SL含量的总和定义为唾液乳糖的含量。 [0039] 特别地，唾液乳糖的浓度通过有关阴离子交换器(PA-1柱，Dionex)的色谱技术来测定。唾液乳糖利用脉冲电流计检测。唾液乳糖含量通过3’-唾液乳糖和6’-唾液乳糖含量之和来计算。 [0040] 将磷含量根据“AOAC官方方法973.55(水中磷的分析)”定义为每单位重量的产品中磷(用硝酸破坏后)的总含量。 [0041] 接下来，可以计算唾液乳糖和磷的比率。 [0042] 顺便提一句，利用已知方法从乳中分离唾液乳糖结果获得的产品中唾液乳糖/磷的比率低于5。 [0043] 根据本发明，在软化步骤中除去大约50％-60％的磷化合物；在使用湿含量在30％和48％之间的阴离子交换剂的步骤中，除去大约30％的磷化合物；以及在优选使用大孔或者凝胶类阴离子交换剂的步骤中，除去另外大约10％的磷化合物。 [0044] 在另一方面中，本发明涉及含有包含唾液酸的低聚糖或酸性低聚糖、优选包含唾液乳糖的组合物，该组合物可以利用根据本发明的方法获得，唾液乳糖基于干物质的含量至少为4wt.％，并且唾液乳糖/磷的重量比大于6。在该组合物中除了唾液乳糖还含有唾液酸、乳糖、非蛋白氮化合物以及可能的蛋白。 [0045] 优选实施方案具有上述的含量和重量比。 [0046] 在第三方面中，本发明涉及含有包含唾液酸的低聚糖、特别是唾液乳糖的本发明的组合物在婴儿食品中的用途，并且特别是所获得的唾液乳糖含量相当于其在人乳中的含量。 [0048] 现在将根据后面的非限定性实施例来阐述本发明。当在实施例中或者在上文中使用百分比或ppm时，除非另作说明，其分别为某成分基于包含该成分的组合物重量的重量百分比和重量百万分之几。 [0049] 实施例1： [0050] 含量占干物质6.66％的乳清渗透物流连续流过阴离子交换树脂(XA 3112(来源：Applexion)；氯化物形式)以及阳离子交换树脂(XA2033(来源：Applexion)；钠形式)。在这一过程中，基于施加的填充量，一些磷酸盐和钙分别交换为氯离子和钠离子。当施加大约 25柱床体积(BV’s)的乳清渗透物时，除去大约90％含有的钙离子和大约50％-60％含有的磷酸盐。表1中归纳了典型的渗透物软化的实验数据。 [0051] 表1：乳清渗透物软化的实验数据 [0052] (阳离子交换树脂体积＝35l，阴离子交换树脂体积＝35l) [0053] [0054] 实施例2： [0055] 将在实施例1中获得的产品利用纳米过滤浓缩。该纳米过滤采用NF-2540薄膜(陶氏化学)进行。在过滤过程中，穿过薄膜的压力范围在20巴-25巴。通过起始原料穿过薄膜持续地再循环而获得浓缩物。因此，浓缩物中的干物质含量增加。由此，浓缩物中的干物质含量可以设定在＞15％，而当干物质含量达到20％时也可以停止过滤。这样，就除去了大部分含有的矿物质。表2中归纳了典型的纳米过滤步骤的实验结果。 [0056] 表2 [0057] [0058] 实施例3： [0059] 将在实施例2中获得的200升的干物质含量大约20％的产品连续地通过下列柱。 [0060] 柱1包含25升阳离子交换剂(Applexion 748H)。 [0061] 柱2包含25升阴离子交换剂(DIAION SA20)。+ - [0062] 这些树脂分别为H 和OH 形式。施加给产品的流速为100l/小时-125l/小时。排除“甜味添加(sweet-on)”且包含“甜味除去(sweet-off)”，可以获得大约220升-230升产品。 [0063] 这样获得的产品完全脱盐并且实际上仍然包含所有的唾液乳糖。总之，产率大于90％。表3中归纳了该步骤的典型结果。 [0064] 表3 NF浓缩物脱盐典型结果 [0065] [0066] 实施例4： [0067] 在下一步骤中，实施例3的产品中含有的唾液乳糖与不同的阴离子交换剂结合。为了这个目的，获得的产品(220l)流过阴离子交换剂(柱体积＝5l，树脂＝XA90OH，来源： Applexion)。上述处理的结果是，基本全部含有的唾液乳糖都结合到阴离子交换树脂上。 [0068] 在将柱冲洗后，结合的SL可以通过用一些盐(40l；0.2M NaCl)对阴离子交换剂洗脱来回收。在洗脱过程中，利用盐酸将pH中和至大约pH＝6.5。表4中归纳了典型结果： [0069] 表4 阴离子交换树脂俘获及随后洗脱SL的典型结果 [0070]* [0071] 根据AOAC 973.55的磷含量 |
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