[发明专利]一种利用甘蔗渣生物催化合成木糖醇的方法

说明书

本发明属于木糖醇生物制备领域，具体涉及一种利用甘蔗渣生物催化合成木糖醇的方法，包括甘蔗渣的预处理、蒸汽爆破处理、碱处理、纤维素酶酶解处理、乙醇提取半纤维素、木聚糖酶酶解处理、制备浓缩液、浓缩液中和、基因工程菌的培养和富集和全细胞催化合成木糖醇几个工序。本发明能低成本高效率地制备木糖醇，能够最大限度利用甘蔗渣，将其中的木糖和半纤维素转化成木糖醇。

技术领域

本发明属于木糖醇生物制备领域，具体涉及一种利用甘蔗渣生物催化合成木糖醇并分离提纯木糖醇的工艺流程。

背景技术

甘蔗渣是甘蔗制糖厂的主要副产物之一，据统计，每吨甘蔗能产生0.25-0.3吨甘蔗渣，一般甘蔗渣的用途是用来造纸或者进行可降解餐具的制造。但是甘蔗渣中大量的纤维素、半纤维素和木质素，其中半纤维素由木糖、阿拉伯糖、半乳糖等五碳糖和六碳糖组成，通过酸水解可以得到含量较高的木糖。

木糖醇是一种集许多优良特性而在医药、食品和化学等工业具有很高应用价值的多羟基化合物。木糖醇可以用来做糖尿病人的甜味剂、营养补充剂和辅助治疗剂，在生物体内代谢缓慢，不会使胰岛素突然上升或下降，食用非常安全。尽管木糖醇具有广泛的应用领域，但较高的生产成本限制了它的使用。

发明内容

针对上述现有技术存在的缺点和不足，本发明旨在提供一种高效节约的生物方法来得到木糖醇，以期能降低生产成本，实现低成本高效率地制备木糖醇，能够最大限度利用甘蔗渣，将其中的木糖和半纤维素转化成木糖醇。

具体说来，发明人提供如下的技术方案：

一种利用甘蔗渣生物催化合成木糖醇的方法， 主要包括以下步骤：

（1）甘蔗渣的预处理：将甘蔗渣烘干至恒重后粉碎处理并过筛，备用；在1-3g甘蔗粉末中加入适量液氮处理5-10min，再在研钵中研磨成粉末，然后冷却至室温；将液氮处理好的粉末在烘箱中处理至恒重，加入30-40mL去离子水，在冰水浴条件下超声处理30-40min，再在真空冷冻装置中处理成粉末；再往粉末中加入10-14wt%的γ-戊内酯和5-15mL的1,3-二甲基咪唑磷酸二甲酯，将三种物质共同加入50mL三颈烧瓶中，在温度90-130℃下搅拌反应；反应结束后，真空抽滤、洗涤和烘干，备用，

（2）蒸汽爆破处理： 将预处理后的甘蔗渣与15-60mL蒸馏水（固液比为1：15-1:20）混和，倒入蒸汽爆破系统，设置压力为1.0-1.2MPa，维压时间为10-15min，过滤得到爆破液和爆破渣，爆破液保留，爆破渣使用去离子水和无水乙醇洗净后烘干至恒重，

（3）碱处理：取30-40mL的10%（wt%）的NaOH溶液与爆破处理的甘蔗渣混和，在60-65℃水浴中搅拌处理；处理结束后，利用浓HCl调节pH值至5.0-5.5，

（4）纤维素酶酶解处理：将上述处理液混入0.3-0.5g的纤维素酶，30-35℃水浴，250-300rpm搅拌反应1-2h；

（5）乙醇提取半纤维素：将上述处理液于60-65℃下浓缩体积至原体积的1/3-1/2，结束后用3倍体积的无水乙醇充分震荡反应，震荡结束后，真空抽滤，用去离子水冲洗，

（6）木聚糖酶酶解处理：将上述滤渣与30-40mL去离子水混和，调节pH=5.0-6.0，加入0.3-0.5g木聚糖酶，50-60℃水浴，250-300rpm搅拌反应2-3h，得到的水解液备用，

（7）制备浓缩液：将爆破液和水解液混和，60-70℃水浴浓缩至原料液体积的1/3-1/4，使用对一溴苯胺定糖法测定木糖浓度，备用，

（8）浓缩液中和：将浓缩液使用NaOH调节pH值至6.5-7.5，