[发明专利]一种生物发酵木糖醇和阿拉伯糖的制备方法

说明书

技术领域

本发明也是采用生物与化学相结合的生产方法，发酵工艺独特，首创性利用 酵母菌和玉米芯废弃物生产木糖醇和阿拉伯糖，同时减少了污染和耗能，为玉米芯高附加值 合理利用开创了一条工业化道路。

技术背景稻壳、玉米芯、花生壳和甘蔗渣等农产品加工业副产品总量超过1亿吨，大 部分可用于生产各种化工产品。同时这些玉米芯、棉籽皮、甘蔗渣、桦木碎屑等都可以作为 生产木糖醇的原料。其中玉米年产量11亿～1.3亿吨，每年有2000万吨的玉米芯，经过一 次加工，可增值1-2倍；经过二次加工，可增值5-10倍；经过三次加工，可增值几十倍 甚至上百倍。玉米芯原本只能当作柴火或废弃物，如今以玉米芯为原材料，广泛用于生产木 糖醇、康醇等精细化工，形成了一条以玉米芯为源头，逐渐向下游延伸的产业链条。同时玉 米芯的残渣可以制成肥料，对改良盐碱地和提高土壤肥力具有良好作用。目前，国内生产木 糖醇主要是利用玉米芯作为原料生产，利用稀酸水解和加氢的方法生产木糖醇，木糖化学催 化加氢法是目前工业生产木糖醇的主要方法，但这一生产工艺需要单独制氢，并要在高温高 压下反应，工艺复杂、安全性差。由于反应无专一性，必须以价格较高的纯木糖为原料，否 则产品中会有多种杂醇不易分离而影响质量，成本较高。同时耗能高，污染环境，耗水量大。

木糖醇是一天然甜味剂，具有很好的保健医疗作用，对对糖尿病人与糖耐量增高者等特 殊人群和需要减肥的人群尤为有益。与木糖醇相比，作为5碳糖的L-阿拉伯糖具有的生理功 能更为奇特。近年来国际生理学家和营养学家就L-阿拉伯糖在肠道内对糖类代谢的作用做了 一系列深入研究，发现L-阿拉伯糖对蔗糖的代谢转化具有显著阻断作用，使得它在减肥、控 制糖尿病等方面的应用前景看好。据文献报道，只要在普通蔗糖中添加2％的L-阿拉伯糖， 就可以抑制40％蔗糖的吸收，同时也抑制了血糖值少升高约50％；如果L-阿拉伯糖添加量达 到4％，可以使血糖值完全不升高，胰岛素几乎不分泌L-阿拉伯糖作为一种低热量的甜味剂， 已被美国食品药品监督局和日本厚生省批准列入健康食品添加剂，国际市场对木糖醇和阿拉 伯糖的需求越来越大。

中国专利号CN1107117C提出利用各种磨粉工厂和淀粉工厂的生产步骤中作为副产物 获得的由植物得到的纤维部分作为原料，主要是通过稀酸水解玉米粒外壳(玉米肤皮)、玉米 穗茎、和相关植物的糠生产阿拉伯糖，没有涉及任何提纯工艺。产品的得率不高，工艺不成 熟，成本同样很高。中国专CN101100685A生产的原料也是利用玉米外壳(玉米肤皮)通过 酶的处理，然后稀酸水解，发酵脱除杂单糖；最后利用无水乙醇结晶生产阿拉伯糖，不涉 及其他产品的生产。阿拉伯糖产品的得率仅为12％，生产成本高，同样不合适于工业化生产。

本发明的工艺流程如图1所示。本发明也是采用生物与化学相结合的生产方法，发酵工 艺独特，首创性利用酵母菌和玉米芯废弃物生产木糖醇和阿拉伯糖，同时减少了污染和耗能， 为玉米芯高附加值合理利用开创了一条工业化道路。

本发明所提供的利用玉米芯废弃物生产木糖醇和阿拉伯糖的新方法，其步骤操作如下：

1一种制备木糖醇和阿拉伯糖的方法

1将玉米芯废弃物清洗浸泡除去杂质

2粉碎浸泡过的玉米芯投入到水解槽，用0.5％-2％稀酸水解

3玉米芯水解的温度在120℃-125℃，水解时间为1.5-2.5小时

4氢氧化钙调节水解液的pH值到5.5-7.0，充分析出硫酸钙后除去沉淀

5酵母菌发酵48-96小时来除去杂糖

6活性碳进行玉米芯水解液的发酵液的脱色

7用超滤设备除去部分色素和杂质

8离子交换树脂对发酵进行脱盐除杂

9利用糖醇分离器分离木糖醇和阿拉伯糖

10蒸发结晶得到阿拉伯糖和木糖醇

本发明采用了生物与化学相结合的生产方法，利用价格比较廉价的玉米芯作为原料，通 过稀酸水解、发酵、离子交换、分离、提纯、结晶等手段，制备生产出纯度较高的木糖醇和 阿拉伯糖，生产成本低，耗能小，更有利于环境的保护，而产品的附加值高

1木糖醇的法达到，产品的得率在85％以上

2耗能为降低40％以上，节水50％以上

3产品可以广泛地用于食品和医药行业，更有利于健康

4木糖醇和阿拉伯糖的得率大大提高，简化了生产工艺流程

具体实施方式