Investigation of chromatographic separation of inulin carbohydrates with identification by molecular weight of oligosaccharides
Authors: Бызов Василий Аркадьевич , Пучкова Татьяна Сергеевна , Пихало Дания Мустафиевна 
Published: November 2022

Во ВНИИК разрабатывается универсальная технология инулина из цикория и топинамбура. Исследования по хроматографическому разделению углеводов инулина с использованием катионообменной смолы марки PCR641Ca компании «Пьюролайт» (США) проводили в колонке размерами 1,7х75 см, при следующих условиях: количество загруженной смолы - 150 см, объем загрузки исходного продукта - 10 % (15 см), температура - 50 °С, скорость элюирования - 0,9-1,1 см/мин. Процесс хроматографического разделения контролировали по сухому веществу, углеводному составу и удельному вращению в элюатах. Для определения углеводного состава элюатов при разделении использовали колонку марки Resex RSO Oligosaccaride, позволившую идентифицировать по молекулярной массе олигосахариды с различной степенью полимеризации (Dp 5-9). Для исследований по хроматографическому разделению использовали раствор инулина марки «Рафтилин», содержащий 72,85 % инулина; олигосахариды: Dp 9 - 8,86 %; Dp 8 - 6,33 %; ∑Dp 6, 7 - 3,79 %; Dp 5 - 2,10 %; дисахариды - 4,47 %; фруктозу - 1,6 %; сумма Dp 9-5 21,08 %. Установлено, что при хроматографическом разделении раствора инулина по мере повышения массовой доли сухого вещества в пределах 10-30 % его содержание в элюате возрастает в три раза. Определен углеводный состав элюатов после хроматографического разделения с идентификацией по молекулярной массе с Dp 9-5. Установлена возможность выделения фракции высокомолекулярного инулина и фруктоолигосахаридов с Dp 9-6. При этом высокомолекулярные углеводы и фруктоолигосахариды с Dp 9-6 составляют 98 %, а низкомолекулярные с Dp менее 5 - 2 %. В качестве экспресс-метода при хроматографическом разделении инулина рекомендован поляриметрический метод контроля углеводного состава элюата. Получены закономерности хроматографического разделения и установлена возможность эффективного их разделения на высокомолекулярные и низкомолекулярные углеводы инулина. Хроматографическое разделение углеводов инулина позволяет выделить фракции с содержанием 92-98 % инулина и фруктоолигосахаридов с Dp 9-6 для создания новых безопасных пищевых продуктов лечебно-профилактического и оздоровительного питания населения.
ARRISP is developing a universal technology for inulin from chicory and Jerusalem artichoke. Studies on the chromatographic separation of inulin carbohydrates using a PCR641Ca cation exchange resin from Purolight (USA) were carried out in a column 1.7x75 cm in size, under the following conditions: the amount of resin loaded was 150 cm; loading volume of the initial product - 10 % (15 cm); temperature - 50 °С; elution rate - 0.9-1.1 cm/min. The process of chromatographic separation was controlled by dry matter, carbohydrate composition and specific rotation in the eluates. To determine the carbohydrate composition of the eluates during separation, a Resex RSO Oligosaccaride column was used, which made it possible to identify oligosaccharides with different degrees of polymerization (Dp 5-9) by molecular weight. For studies on chromatographic separation, we used a Raftilin inulin solution containing 72.85 % inulin; oligosaccharides: Dp 9 - 8.86 %; Dp 8 - 6.33 %; ∑Dp 6, 7 - 3.79 %; Dp 5 - 2.10 %; disaccharides - 4.47 %; fructose - 1.6 %; sum Dp 9-5 - 21.08 %. It has been established that during the chromatographic separation of an inulin solution, as the mass fraction of dry matter increases within 10-30%, it’s content in the eluate increases three times. The carbohydrate composition of the eluates was determined after chromatographic separation with identification by molecular weight with Dp 9-5. The possibility of isolating the fraction of high molecular weight inulin and fructooligosaccharides with Dp 9-6 was established. At the same time, high-molecular carbohydrates and fructooligosaccharides with Dp 9-6 make up 98 %, and low-molecular carbohydrates with Dp less than 5-2 %. As an express method for the chromatographic separation of inulin, a polarimetric method for monitoring the carbohydrate composition of the eluate is recommended. Regularities of chromatographic separation were obtained and the possibility of their effective separation into high and low molecular weight inulin carbohydrates was established. Chromatographic separation of inulin carbohydrates makes it possible to isolate fractions containing 92-98 % inulin and fructooligosaccharides with Dp 9-6 to create new safe food products for therapeutic and prophylactic, and health-improving nutrition of the population.