[发明专利]一种木糖醇联产L-阿拉伯糖的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及木糖醇以及L-阿拉伯糖的制备工艺，具体地说是在制备木糖醇过程中连带生产L-阿拉伯糖的生产方法。

背景技术

木糖醇是一种五碳多元醇，是木糖代谢的中间产物。木糖醇作为甜味剂，口感清凉，而且可以预防龋齿；作为食品添加剂，可延长食品的保鲜期；木糖醇还是糖尿病患者的理想辅助治疗剂和营养甜昧剂。木糖醇也是制造表面活性剂、乳化剂、破乳剂、各种醇酸树脂涂料、清漆、增塑剂等化工产品的重要原材料。目前，木糖醇的工业生产主要是化学加氢法，即首先水解半纤维素，纯化制得木糖，再经过催化加氢，重结晶等步骤制得木糖醇。整个工艺过程包含了一系列的纯化步骤。木糖醇的收率约为50～60％。该方法存在生产工艺复杂、收率低、成本高、污染严重等问题。因此许多研究人员都将研究重点投向生物转化法，即利用富含木糖的半纤维素水解液通过生物法将木糖转化成木糖醇。生物法转化木糖醇，通常是将木糖母液或生物质酸水解液用氢氧化钙调节pH值到5.5～7.0，过滤；加入酵母菌发酵48～96小时，从而将木糖转化为木糖醇。该方法虽然工艺相对简单，收率高，易分离纯化，但生产过程中的废液里含有许多糖类物质，直接排放不仅造成了严重的浪费，同时还造成了严重的环境污染。

L-阿拉伯糖属于五碳醛糖，它是一种没有热量的甜料，能抑制水解双糖的酶，抑制因摄入蔗糖而导致的血糖升高。因此，它可以抑制肥胖、预防并治疗与高血糖相关的疾病。L-阿拉伯糖还可以用作医药中间体、生化领域中的细菌培养基以及合成香料等。一般来讲，不同植物组织中的L-阿拉伯糖含量不同。其含量较高的植物组织有玉米皮、麦糠、压榨过的甜菜和苹果浆等。L-阿拉伯糖的提取一般是采用碱提取植物中的半纤维素，然后再用酸水解。如TschierschB等早期发明的提取方法为：对甜菜提取蔗糖后的滤渣，先在95℃温度下，经碱提取30分钟，过滤得到阿拉伯聚糖，后加酸同温度下水解1小时，中和到中性，过滤得L-阿拉伯糖溶液，然后经色谱分离，加醇浓缩得晶体(详见TschierschB.Schwabe K.Stokovl，etal.Preparation of L-(+)-Hrabinose fronl sugarbeet[J].Pharmazie，1981，36(2)：159160)。Juhani Antila等对提取蔗糖后的甜菜浆先经强碱溶解其中的阿拉伯聚糖，调至中性，过滤后用强酸水解，中和至中性，得阿拉伯糖溶液，过滤后用色谱分离出阿拉伯糖，再用阴阳离子交换树脂和吸附树脂纯化L-阿拉伯糖溶液，浓缩，结晶得纯净的L-阿拉伯糖晶体(详见Juhani Antila，Viii Ravanko，Pertti Walliander.Method of prepar-ing Iarabinose from sugar beet pulp【P】.USP 6506987.2003-0-14.)。上述方法在制备过程中，可能会形成某些致癌物质，因而其一般不适合作为食品和药物原料使用；再则，工艺要求其在高温进行酸处理，故还需要有特殊的反应设备；再其次，大量的盐可在酸碱中和时生成，增加了后序工作，成本较大；最后，提取过L-阿拉伯糖的废液对环境也造成了负面影响。

除上述问题之外，现有技术还存在工艺不科学、安全性差、不易于实现工业化批量生产的的问题。例如，CN 101323870公开的专利申请对木糖醇和阿拉伯糖的结晶方式采用加入无水乙醇，结晶时，加入溶媒，只起到固化晶体的作用，起不到任何提纯作用。该方法还增加了工艺的危险性，提高了工艺对设备、厂房的防爆等级的要求；增加了溶媒回收的步骤；不利于实现工业化生产。

本发明方法就是要提供一种木糖醇联产L-阿拉伯糖的制备方法，该方法既可有效提高木糖醇的收率及纯度，又可联产出高品质的L-阿拉伯糖，且成本低、生产安全性高、有利于环境保护。

本发明所提供的方法它包括以下步骤：

a、种子制备：采用CGMCC 2.0567热带假丝酵母菌，种子由斜面种子、母瓶种子扩大培养后备用；

b、木糖水解液中加入以其质量比计为1％的活性炭，保温50～60℃、20～30分钟，经离子交换树脂进行脱毒处理；洗脱液进入含有氮源的发酵罐，保温灭菌、冷却后，接入a工序中所培养的种子；

c、发酵培养：

接种后，控制温度25～35℃，罐压0.01MPa，通气量10～50Nm³/h，搅拌培养，待发酵周期到45～55h，残糖低于2.5～3.5g/L；

d、发酵液通过酵母细胞膜过滤，菌体循环套用，滤液经脱色、离子交换柱处理后，真空蒸发、浓缩；