低分子量糖类与多元醇分离纯化技术研究进展：创新策略与未来展望

针对低分子量糖类与多元醇(LMWSPs)分离纯化的技术瓶颈，研究人员系统综述了色谱法、膜分离、溶剂萃取及发酵法的研究进展。通过材料表面修饰、机器学习优化参数等创新手段，显著提升了产物纯度与收率，为医药、食品及化工领域的高值化应用提供了关键技术支撑。

　　

在医药、食品和化工领域，低分子量糖类与多元醇(LMWSPs)如葡萄糖、木糖醇和低聚果糖(FOSs)因其独特的生物活性和工业价值备受关注。这些物质不仅是治疗糖尿病、贫血等疾病的关键成分，更是合成生物基表面活性剂、药物载体的重要原料。然而，由于LMWSPs结构相似度高、混合物成分复杂，传统分离技术面临纯度低、成本高的严峻挑战。据市场数据显示，全球糖醇市场规模预计2027年达60亿欧元，但现有分离技术难以满足产业快速增长的需求。

为突破这一技术瓶颈，中国的研究团队在《Separation and Purification Technology》发表综述，系统梳理了2020年以来色谱法、膜分离、溶剂萃取和发酵法四大技术的创新进展。研究通过分析200余篇文献发现：表面修饰的离子交换树脂使木糖醇回收率提升至90%以上；机器学习优化的模拟移动床(SMB)色谱将果糖分离效率提高30%；新型两相溶剂体系成功从发酵液中提取出纯度99.5%的赤藓糖醇。这些技术进步为降低生产成本、实现工业化应用提供了关键解决方案。

关键技术方法包括：基于机器学习的色谱参数优化、膜材料表面功能化改性、复合溶剂体系设计，以及利用Yarrowia lipolytica等微生物的发酵工艺。研究对象涵盖从植物提取物、酶解产物到化学合成混合物的多源样本。

【色谱技术】
通过修饰苯乙烯-二乙烯基苯树脂的磺酸基团，使甘露糖与葡萄糖的分离因子从1.2提升至2.5。离心分配色谱(CPC)结合乙腈-水体系，实现低聚半乳糖(GOSs)单组分纯度>95%。

【膜分离】
纳米纤维膜表面接枝聚乙烯亚胺后，对分子量<200 Da的糖醇截留率可达98%。电渗析技术成功去除发酵液中90%的盐分而保留目标产物。

【溶剂萃取】
低共熔溶剂(DES)与γ-戊内酯组成的双相体系，将壳寡糖(COSs)提取率提高至85%，较传统方法节能40%。

【发酵优化】
CRISPR编辑的毕赤酵母使赤藓糖醇产量达250 g/L，经简化下游处理流程后总成本降低22%。

结论指出，未来突破方向在于开发耐污染膜材料、智能连续化分离系统，以及利用合成生物学构建"自纯化"菌株。该研究不仅填补了LMWSPs分离技术系统性评述的空白，更为实现《"十四五"生物经济发展规划》中糖醇衍生物国产化目标提供了技术路线图。值得注意的是，通过整合机器学习与多组学分析，有望建立从原料特性到工艺参数的智能预测模型，这将彻底改变传统试错式研发模式。正如作者Kai Luo强调，当分离效率提升1个百分点，意味着万吨级产线每年可新增效益超千万元——这正是技术革新驱动的产业价值所在。