[发明专利]一种模拟移动床反应器制备D-果糖和D-甘露糖的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种模拟移动床反应器制备D-果糖和D-甘露糖的方法。

背景技术

自然界中，果糖多存在于蜂蜜、水果中，是一种常见的己酮糖。果糖是甜度最高的糖类，可代替葡萄糖作为甜味剂，且果糖在体内代谢时不会因摄入过量导致糖尿病，会成为人类用糖的新趋向。另外，果糖还是合成生物质能源的重要平台物质——5-羟甲基糠醛的重要中间体，因此其在化工产业和人类日常生活中日益受到更多关注。

甘露糖（Mannose）是一种单糖，也是一种六碳糖。在糖类代谢过程中，会因为己糖激酶的作用，而磷酸化形成甘露糖-6-磷酸。甘露糖在人体内不能很好的代谢。所以，口服后甘露糖进入糖类代谢过程并不明显，即使从外部进入的甘露糖，都会被身体内的组织发觉。哺乳动物内使用放射性标记物发现，摄入的甘露糖90%都会在30-60分钟内原封不动地通过尿道排出体外。残余部分中99%含量会在未来8小时内排出。这个过程中，血糖浓度不会显著升高。甘露糖是目前唯一用于临床的糖质营养素，广泛分布于体液和组织中，尤其是在神经、皮肤、视网膜、肝和肠。其直接被利用合成糖蛋白，参与免疫调节，市场上甘露糖相关的保健产品有很多种。

目前，生产D-果糖的工业化方法为：以D-葡萄糖或者淀粉为原料，以特定的生物酶催化其转化为D-果糖。酶法生产D-果糖虽然具有专一性强的优点，但是由于生物酶需要在特定的温度、pH、压力等条件下使用，而且反应体系中不可避免的金属离子会使生物酶中毒，因此生物酶催化法对反应体系的要求非常高，且D-果糖的产率最多达到42%，因此我们有必要寻找其他高效、稳定的催化剂。

目前，生产D-甘露糖的工业化方法以提取法为主，主要以棕榈籽、咖啡渣、椰子壳为原料，通过酸解得到D-甘露糖和其他单糖混合液，然后经过除盐、纯化、结晶制得结晶D-甘露糖。中国专利CN1617939A是以桦树的亚硫酸盐废浆为原料，经过三步色谱分离纯化出高纯度D-甘露糖。中国专利CN101851689是以葡萄糖为原料，在酸性条件下以钼酸盐为催化剂催化葡萄糖转化为D-甘露糖。这些制备方法虽然能够制得D-甘露糖，但是均相反应的分离成本较高，加入的催化剂不易除掉。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种模拟移动床反应器制备D-果糖和D-甘露糖的方法。

本发明的技术方案概述如下：

一种模拟移动床反应器制备D-果糖和D-甘露糖的方法，包括如下步骤：

1）配制浓度为10g/L～500g/L的D-葡萄糖水溶液；用滤膜过滤，除去溶液中的杂质；

2）将步骤1）得到的溶液连续加入模拟移动床反应器中，同时用纯水洗脱；模拟移动床反应器达到平衡状态后，在模拟移动床的萃取口收集D-果糖溶液；在萃余口收集D-甘露糖溶液；

所述模拟移动床反应器包括I～IV个区，其中I区和III区各由1～6根色谱柱组成，II区和IV区各由1～4根色谱柱组成；色谱柱中填料为质量比为5:1～1:20的催化剂和吸附剂；设定I区流速为：30cm/h～65cm/h，II区流速为：21cm/h～50cm/h，III区流速为：33cm/h～70cm/h，IV区流速为：11cm/h～31cm/h，设定端口切换时间为4min～37min；运行温度为20℃～60℃。

所述催化剂为负载有质量含量为0～50%四硼酸钠的碱性阴离子交换树脂。

所述碱性阴离子交换树脂的型号为201*2、201*4、201*7、201*8、202*7、213、D201、D201GF、D202、205*7、D261、D262、D280、D284、D290、D296R、D301R、D301G、D301T、D380、D382或D392。

所述吸附剂为改性离子交换树脂或改性分子筛。

所述改性离子交换树脂为钙型的Dowex Monosphere99、钙型的Dowex Monosphere66、钠型的Dowex Monosphere88、钾型的Dowex Monosphere99、钙型的Dowex50W、钙型的001*7、钙型的A216、钙型的D72、钙型的ZGSPC-106、钙型的PCR-642、钠型的Amberlite CR1310、钙型的Amberlite CR1310、钙型的Amberlite CR1320或钾型的Amberlite CR1320。

所述改性分子筛为钙改性的Y型沸石或钙改性的沸石225。

本发明相比现有的传统的生物酶催化转化法，具有如下优点：