打破國外壟斷實現(xiàn)“彎道超車” 甜菊糖苷生產(chǎn)走上綠色之路
2024-10-09 09:47:00
金秋時節(jié)，是甜葉菊的收獲上市季節(jié)。甜葉菊富含甜菊糖苷，是一種低熱量、高甜度天然甜味劑，廣泛應用于食品和飲料工業(yè)中。值得一提的是，我國是甜菊糖生產(chǎn)和出口大國，甜葉菊種植面積在20萬畝左右，甜菊糖苷出口連年在植物提取物產(chǎn)品中排名。在這個行業(yè)中，晨光生物科技集團（以下簡稱“晨光生物”）科研人員徐美利博士帶領團隊首創(chuàng)的甜葉菊短鏈醇混合溶液同步提取甜菊糖苷和綠原酸、異綠原酸關鍵技術，打破了國外企業(yè)的技術壟斷，使我國在甜菊糖生產(chǎn)上實現(xiàn)了“彎道超車”。
創(chuàng)新思路源于生產(chǎn)實踐
甜菊糖苷甜度是蔗糖的300倍，熱量卻只有蔗糖的1/300，因其高甜度、低熱量的特點而成為行業(yè)研究的重點。
傳統(tǒng)的甜菊糖苷水提工藝，為去除提取液中的雜質，加工一噸原料需要消耗160公斤硫酸亞鐵和60公斤氫氧化鈣進行絮凝，另外還需要用45噸—50噸水沖洗包裹在渣泥中的糖苷等，導致大量的鐵、硫等成分進入廢水、廢渣中，處理起來難度很大。
畢業(yè)于天津大學的徐美利，2014年入職晨光生物。這家企業(yè)建有一條年產(chǎn)能2000噸的甜菊糖苷生產(chǎn)線，由于設備逐漸老化，到2017年，因透光度等指標不合格，生產(chǎn)“實在走不下去了”?！八峁に囋谔鹁仗巧a(chǎn)過程中易滋生微生物堵塞吸附柱，加之樹脂能力逐漸衰減，這是造成問題的主要原因?！笨恐詈竦睦碚摴Φ?，徐美利找到了癥結所在，并采用“酸堿洗”的方法解決了這一問題。
但是，徐美利知道，這種方法治標不治本，因為問題出在萃取環(huán)節(jié)，而解決卻是在精制環(huán)節(jié)。
另外，徐美利還意識到另一個問題?！疤鹁杖~中含有6%—7%的綠原酸和異綠原酸，這也是傳統(tǒng)中藥材金銀花、杜仲的重要成分，但單體組成稍微有差別，抗氧化性、、抗病毒能力更強。”徐美利說，在甜菊糖苷生產(chǎn)過程，這些物質作為雜質進入渣滓或廢水里，實在可惜。
徐美利曾做過從生產(chǎn)甜菊糖苷廢水中提取綠原酸和異綠原酸研究，由于在水提取過程中會發(fā)生降解等因素，異綠原酸的穩(wěn)態(tài)化問題一直找不到解決辦法，而在醇中其成分能保持不變，和葉子里的保持一致。能不能創(chuàng)新出一種用醇綜合提取、靶向分離技術，以替代傳統(tǒng)的水提取工藝，將提取的產(chǎn)品一個變?nèi)齻€，還能一勞永逸地解決微生物堵塞吸附柱問題，也能節(jié)省大量資源？徐美利覺得這個思路理論上可行，經(jīng)公司組織論證，一項有別于傳統(tǒng)甜菊糖提取理論和工藝的試驗開始了。
反復試錯中終成“正果”
根據(jù)甜菊葉所含物質成分、性質，徐美利研發(fā)團隊制定了一條工藝、成本可控的優(yōu)路線。他們緊鑼密鼓地進行小試、中試，和公司里的領導和專家一起分析試驗中出現(xiàn)的問題，探討解決方案。
小試結果表明，用醇綜合提取甜菊糖苷，有效成分基本可以不損失，收率能達到98%以上。
然而，到了中試階段，液液分離中，由于水和醇不能像試驗室小試那樣分離得很好，一些醇進入水層，糊在樹脂上，并使其漂浮，難以發(fā)揮應有的作用。
啟動備用方案后，研發(fā)團隊小試、中試疊加進行，小試驗證完必要的參數(shù)后就開始中試。“條工藝路線是用樹脂把提取液中的異綠原酸等分離，現(xiàn)在換成一種極性更大的醇直接把異綠原酸等物質溶在里邊……”徐美利說，通過反復試驗，問題解決了。
半年時間，徐美利研發(fā)團隊完成了項目的小試、中試和放大中試，用這種短鏈醇混合溶液同步提取甜菊糖苷和綠原酸、異綠原酸的新技術，甜菊糖苷產(chǎn)品收率比原技術高出10%以上，同時還得到了綠原酸和異綠原酸兩個新產(chǎn)品。而且利用這項新技術生產(chǎn)甜菊糖苷可以不再使用硫酸亞鐵、氫氧化鈣等化學試劑，用水量減少了一半以上，減少了消耗、保護了環(huán)境，為甜菊糖苷生產(chǎn)開辟了一條綠色之路。
新工藝優(yōu)勢在生產(chǎn)中得以體現(xiàn)
2018年，晨光生物投資3000萬元對甜菊糖生產(chǎn)線進行改造，但新工藝試生產(chǎn)并不順暢。
傳統(tǒng)水提工藝是直接用甜菊葉片提取甜菊糖苷，而新工藝需要將葉片粉碎，這樣可更充分地提取有效成分。但這帶來了一個新問題，過濾時小渣滓堵塞濾網(wǎng)，不得不十幾分鐘清理一次。為攻克這一“堵點”，徐美利團隊每天都在解決這些生產(chǎn)過程中出現(xiàn)的問題，通過調(diào)整優(yōu)化系統(tǒng)，從而把綜合提取工藝的優(yōu)勢體現(xiàn)出來?！跋裨谔崛…h(huán)節(jié)，換過好幾種設備，后來改為拖鏈讓液體可以滲下去順暢地進行交換?！毙烀览f，從實驗室到中試、生產(chǎn)線，直到走通、到優(yōu)，幾乎每個工序都經(jīng)過了反復調(diào)整。
隨著近兩年甜菊糖生產(chǎn)線的不斷整改優(yōu)化，特別是自動化、信息化、數(shù)字化水平的不斷提高，生產(chǎn)參數(shù)得到了更加精準把控，產(chǎn)品質量風險大幅降低，甜菊糖苷收率由原來的不到80%提升到現(xiàn)在的95%以上，產(chǎn)能也由過去的每天3.5噸提升到現(xiàn)在的7噸。
業(yè)內(nèi)人士認為，在植物提取產(chǎn)業(yè)和技術上，我國長期以來一直在跟著西方走，做的都是從“1到10”的事，甜葉菊綠色綜合提取技術的突破，是一次成功實踐。徐美利團隊為我國的植物提取行業(yè)闖出了一片藍海。
去年，徐美利主導完成的“甜葉菊綠色加工關鍵技術創(chuàng)新及產(chǎn)業(yè)技術”被農(nóng)業(yè)農(nóng)村部評為10項農(nóng)業(yè)農(nóng)村重大新技術之一?！∧壳埃抗馍镏贫司G原酸和異綠原酸產(chǎn)品的開發(fā)思路，徐美利團隊正在驗證其生理功效，并開發(fā)功能性保健食品以及藥品，目前正在謀劃新食品原料的申報。（記者? 楊曉晶? 通訊員? 李衛(wèi)國）
轉自：中國食品報
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