SEMI PREPARATIVE XYLITOL PURIFICATION WITH DEDICATED SUGAR PURIFICATION SYSTEM

Význam tématu

Xylitol je přírodní pěticukerný alkohol s nízkým glykemickým indexem a širokým použitím jako náhradní sladidlo v potravinářském průmyslu.
Jeho výroba z obnovitelných surovin je klíčová pro udržitelné biochemické procesy druhé generace, kde se využívá bohatství xylozy v lignocelulózových zbytcích.

Cíle a přehled studie

Cílem studie bylo optimalizovat polo-přípravnou chromatografickou purifikaci xylitolu fermentačního výluhu použitím specializovaného systému pro cukry AZURA.
Hlavní úkoly zahrnovaly zvýšení objemu vzorku, zkrácení doby analýzy a zachování vysoké čistoty a výtěžnosti produktu.

Použitá metodika a instrumentace

Separační metoda probíhala isokraticky s destilovanou vodou při průtoku 4 mL·min⁻¹ a teplotě kolony 60 °C po dobu 16 minut.
Použitá kolona: Eurokat Ca (150 × 20 mm, částice 25–56 µm).
Detekce: refraktometrický detektor AZURA RID 2.1L (data rate 5 Hz, časová konstanta 0,02 s).
Systém pro frakcionaci: AZURA ASM 2.1L s 12portovým ventilem a čerpadlem 50 mL.

Hlavní výsledky a diskuse

• Průměrová retenční doba xylitolu 13 minut, což představuje zkrácení o 6 minut i oproti předchozí verzi metody.
• Při injekci až 2 mL fermentačního výluhu byla dosažena základní separace od mannitolu, glycerolu a zbytkové xylozy.
• Frakce o objemu 12 mL obsahovala xylitol s čistotou > 99 % a výtěžnost > 99 %.
• Úpravou průtoku a délky kolony bylo možné zvýšit propustnost a zachovat kvalitu separace.

Diskuse potvrzuje, že použití polymerové kolony Eurokat Ca ve spojení s robustním RI detektorem umožňuje efektivní polo-přípravnou purifikaci suspendovaných cukrů.

Přínosy a praktické využití metody

• Vysoká čistota a výtěžnost xylitolu vhodné pro potravinářské aplikace.
• Zrychlená analýza a vyšší průtok vzorku pro semipřípravné dávky.
• Ekonomická a šetrná očista fermentačního výluhu bez použití organických rozpouštědel.
• Modulární systém je snadno škálovatelný a integrovatelný do pilotních a výrobních linek.

Budoucí trendy a možnosti využití

• Další rozšíření na purifikaci jiných polyolů a cukerných alkoholů z biotechnologických procesů.
• Integrace s pokročilými detektory (např. MS) pro vícenásobnou analýzu metabolitů.
• Automatizace frakcionace a kontinuální provoz pro průmyslové využití.
• Využití obnovitelných surovin a optimalizace spotřeby vody a energie.

Závěr

Optimalizovaný protokol pro semipřípravnou purifikaci xylitolu ukázal významné zkrácení doby analýzy, zvýšení objemu injekce a dosažení vysoké čistoty a výtěžnosti.
Použitý AZURA systém pro purifikaci cukrů poskytuje flexibilní a výkonnou platformu pro biotechnologickou výrobu sladidel.

Reference

1. Tamburini E.; Costa S.; Marchetti G.; Pedrini P. Biomolecules 5:1979–1989 (2015)
2. Hernandez-Perez A.F.; Vaz de Arruda P.; Felipe M.d.F. Brazilian Journal of Microbiology 47:489-496 (2016)
3. Chen X.; Jian Z.-H.; Chen S.; Qin W. Int. J. Biol. Sci. 6(7):834–844 (2010)