基于阳离子交换吸附的无刺蜂蜜中海藻糖分离策略评估及其功能特性研究

本研究针对无刺蜂蜜(SBH)中稀有糖类海藻糖(trehalulose)的高效分离难题，创新性采用阳离子交换树脂(CEA)批量吸附技术，通过优化时间(15 min)、温度(50°C)和浓度(1000 g/L)参数，实现6.34%海藻糖选择性分离。结合NMR/FTIR证实其α-(1→1)糖苷键结构及抗氧化特性，为功能性食品开发提供新思路。

　　

在马来西亚热带雨林中，无刺蜂(Geniotrigona thoracica)酿造的蜂蜜因其独特的生物活性成分成为功能性食品研究热点。这种蜂蜜含有65%-72%的稀有糖类海藻糖(trehalulose)——一种具有α-(1→1)葡萄糖-果糖糖苷键结构的蔗糖异构体，其缓慢释放单糖的特性赋予其低升糖指数(GI)、抗龋齿和抗氧化等健康价值。然而，传统高效液相色谱(preparative HPLC)分离方法存在成本高、效率低等问题，严重制约其工业化应用。

为解决这一技术瓶颈，马来西亚普特拉大学的研究团队创新性地采用PCR642A阳离子交换树脂(CEA)，通过批量吸附模式从无刺蜂蜜中分离海藻糖。研究发现，在50°C、15分钟和1000 g/L蜂蜜浓度的最优条件下，海藻糖吸附率仅为6.34%，远低于葡萄糖(32.51%)和果糖(33.15%)。这种选择性差异源于海藻糖ζ电位(-3.12 mV)显示的弱负电性，导致其与阳离子树脂相互作用有限。通过核磁共振(NMR)和傅里叶变换红外光谱(FTIR)分析，证实回收产物具有典型α-(1→1)糖苷键特征峰及多羟基结构，并保留DPPH自由基清除活性和还原糖特性。

关键技术方法
研究采用三瓶马来西亚Kajang地区采集的Geniotrigona thoracica蜂蜜为样本，经乙醚预处理去除农药残留后，使用PCR642A阳离子树脂进行批量吸附实验。通过响应面法优化时间-温度-浓度参数，结合改进型Langmuir模型和伪二级动力学模型解析吸附机制，辅以ζ电位分析、NMR/FTIR结构表征及体外抗氧化活性检测。

主要研究结果

1. 吸附时间：所有糖类在前5分钟快速吸附，15分钟后达到平衡，海藻糖平衡吸附量显著低于单糖。
2. 温度效应：升温至50°C促进吸附，符合吸热过程特征，热力学参数ΔG⁰证实其为自发反应。
3. 吸附模型：改进型Langmuir模型(R²=0.998)揭示非均质多层吸附特性，伪二级动力学表明孔扩散为限速步骤。
4. 结构验证：FTIR显示3400 cm^-1处羟基伸缩振动峰，NMR中δ 93.5 ppm特征峰确证α-(1→1)糖苷键。

结论与意义
该研究首次系统评估了阳离子交换树脂对无刺蜂蜜海藻糖的分离效能。尽管直接吸附率较低，但相较于从糖分复杂的上清液中分离，树脂法具有操作简便、成本低的优势。研究成果为功能性糖类的绿色分离提供了新思路，其揭示的"弱电性-低吸附"机制对开发特异性吸附材料具有指导价值。论文发表于《Food Chemistry》，为无刺蜂蜜的深度开发利用及标准化(MS2683:2017)提供了关键技术支撑。