[发明专利]用多孔凝胶树脂进行糖的色谱分离

说明书

本发明涉及色谱分离法，特别是使用阳离子交换树脂作为分离介质进行糖的工业色谱分离。

各种物质的色谱分离均可使用离子交换树脂作为固定相，这种方法是利用阴离子或阳离子交换树脂去分离有机化合物的混合物、有机化合物与盐的混合物、酸与盐的混合物以及盐的混合物。

在高果糖玉米糖浆（HFCS）的生产中，从葡萄糖和低聚糖中分离果糖在工业上是特别重要的。在此方法中，葡萄糖和果糖的液体混合物是通过一个或多个含有强酸型离子交换树脂的分离柱，离子交换树脂一般是钙形式的。果糖通过柱子不像葡萄糖那样快，所以可以得到分别含有高比例的果糖和葡萄糖的分离的产品流。高果糖含量流随后是在食品中（如软饮料）用作甜味剂应用的。Welstein和Sauer在下述文章中对这一方法曾有叙述：“Separation    of    Glucose    ＆    Frucose：Effects    of    Resin    Characteristics    on    Separation，”Ion    Exchange    Technology，Naden    and    Streat，eds    Society    of    Chemical    Imdustry，London，pp    465-471。

分离糖时通常采用的离子交换树脂一般是较多量的含阳离子交换功能基的交联的共聚物颗粒。在本发明之前，这种树脂是以悬浮聚合法用低至中水平的交联剂生产的，并且没有惰性稀释剂。请见例如US    3，044，905。文后所用术语“常规凝胶树脂”将指用聚合过程中不使用惰性稀释剂制成的共聚物小球制备的树脂。

用常规凝胶树脂虽然得到了好的色谱分离，但还需要在速度、效率和/或产率上加以改进。因此进行了离子交换树脂变性的试尝，以改进其动力学。

在另一类似方法中，与使用常规凝胶树脂相比，使用增加了动力学的树脂得到了显著的效果。例如，在给定的产品纯度和产率下，动力学增加可使操作柱有较高的进料速率;动力学增加又会在柱子操作条件基本相似的情况下比用常规凝胶树脂的产品率和或/纯度。另一优点是减少了冲洗柱子所需的解吸溶剂用量，降低了从产品中分离解吸溶剂的耗费。动力学增加又可进一步容许使用。较大的树脂颗粒，使之有较快的进料率和/或较高的进料浓度，从而得到相等的或者较好的产率和/或纯度而在柱子上没有压力降的增加。有动力学增加的树脂也可使柱的进料浓度增加以得到较快的生产率。

除了动力学外，树脂的流动特性是另一重要参数，即液体混合物流经树脂层（柱子）的容易程度。流动相是希望能在低压下快速通过树脂的。工业色谱分离的标准设备不耐高压，所以流速不能只用增加压力的办法而得到很大的提高。

现已发现，大多数改进常规凝胶树脂动力学的方法都同时降低了它们的流动特性。用降低树脂颗粒大小或在共聚物小球基体中减少交联单体量以增加树脂的持水能力可使树脂动力学得到改进。可惜这两处方法都降低了树脂的流动特性，因而在给定压力下得到了移动相的低流速。因而与任何动力学的增加相关的优点都因不希望有的流动特性的降低而被全部或部分抵销。

再者，较显著地降低交联度是不希望的，因为它使树脂更易于氧化降解。在一定时期以后，由于共聚物小球基质的脱交联，树脂一般被地氧化和降解。交联的损失，其结果产生性质较软和较有弹性树脂小球，这就趋于在树脂柱上增加压力降，并相应增加被处理液体混合物的流速，因此，交联量的降低将降低树脂的使用寿命。

所以希望提供一种用离子交换树脂作为固定相自含糖的液体混合物中进行糖的色谱分离的方法，以达到快速、高效的高纯度的分离。

上述目的和优点是用这样一种液体混合物的色谱分离法达到的，该液体混合物包括第一糖组分和至少一种选自第二糖、有机酸、氨基酸、醇和无机盐的第二组分。此方法提供了第一可回收的、含丰富的第一糖组分的产品流，和含丰富的第二组分的第二可回收产品流。此方法包括开始时使液体混合物与含多孔凝胶阳离子交换树脂层接触，阳离子交换树脂包括较多量的以阳离子交换基团为功能的多孔凝胶共聚物小球。多孔凝胶共聚物小球的制是在有效量的惰性稀释剂存在下用至少一种单亚乙烯基单体与交联剂单体聚合而成。此后液体混合物被洗脱，使第一糖组分以不同于第二组分通过树脂的速度通过树脂，由此便得到第一可回收的产品流和第二可回收的产品流。

图1是仪器的流程图解，可以用来测定树脂的分离因子，即代表树脂分离一给定的糖组分的能力的数。图1将在实例107中进一步进行描述。