一种利用木糖母液生产木糖醇和L-阿拉伯糖的方法技术

技术编号:3851313 阅读:380 留言:0更新日期:2012-04-11 18:40
本发明专利技术涉及一种利用木糖母液生产木糖醇和L-阿拉伯糖的方法,其利用木糖醇生产菌种发酵木糖母液,然后去除发酵液中的菌体、色素和杂质后浓缩结晶,获得木糖醇晶体和木糖醇母液,其中木糖醇母液经色谱系统分离得到L-阿拉伯糖相,L-阿拉伯糖相浓缩结晶能够得到L-阿拉伯糖晶体。本发明专利技术方法充分利用工业废弃物木糖母液为原料同时生产木糖醇和L-阿拉伯糖,首先利用木糖母液中的木糖和葡萄糖发酵合成木糖醇,不仅增加了生产木糖醇的产量,也能够降低从中分离L-阿拉伯糖的难度。本发明专利技术方法原材料来源广泛且价格低廉,因此节约资源且生产成本低,同时能够降低工业废弃物所造成的环境污染。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种木糖醇和L-阿拉伯糖的生产工艺,具体涉及一种 利用木糖和木糖醇生产中的废弃物木糖母液生产木糖醇和L-阿拉伯 糖的方法。
技术介绍
目前木糖生产和加氢法木糖醇生产过程中会产生大量的木糖母 液,木糖母液是指木糖水解液结晶提取木糖后剩余的母液。以玉米芯 原料为例,大多玉米芯水解液含糖质量浓度14%,其中含13%葡萄糖, 70%木糖,15%阿拉伯糖及少量其它杂糖,木糖通过两次结晶获得晶 体,从而加氢用于生产木糖醇。剩余的木糖母液中糖浓度约为 70%-80%,其中葡萄糖6 12%,木糖60 70%,阿拉伯糖17 23%。目前对于木糖母液没有得到很好的利用, 一般以低价出售给焦糖色素 厂,生产焦糖色素,大大减少了木糖、木糖醇生产的效益,同时造成 大量资源浪费和严重的环境污染。木糖醇为天然的五碳糖醇,是重要的功能性食品添加剂之一。木 糖醇的甜度是蔗糖的1.05倍,热量与蔗糖相当,其代谢不需要胰岛素, 可替代蔗糖作为糖尿病患者食用的甜味剂。木糖醇不被细菌发酵,用 在口香糖中作为甜味剂,具有维持口腔酸碱平衡、预防龋齿的功能。有研究表明,木糖醇可阻止细菌与人体细胞的结合,预防呼吸道感染; 木糖醇还有促进肠道对钙质的吸收,减少骨质流失,维持正常骨密度 以及降低肝脏转氨酶等作用。L-阿拉伯糖是一种应用于食品及医药等行业的功能糖,具有独特 的生理功能。生理学家和营养学家就L-阿拉伯糖在肠道内对糖类代谢 的作用做了系列研究发现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、控制糖尿病方面的应用前景看好。据报道, 只要在普通蔗糖中添加2n/。的L-阿拉伯糖就可以抑制蔗糖的吸收,同 时抑制了血糖值少升高约50%。如果L-阿拉伯糖添加量达到4。/c,可以 使血糖值完全不升高,胰岛素几乎不分泌。据估计,中国至少有4000万以上糖尿病人,已成为世界糖尿病人 第三大国,另有6000万糖尿病前期人群。因此,L-阿拉伯糖对于普通 百姓影响之大,堪与食盐加碘、酱油加铁并论。因此,需要寻找一种低成本、可大规模生产、节约资源、原材料 来源广泛的木糖醇、L-阿拉伯糖生产方法。
技术实现思路
本专利技术的目的在于综合利用木糖生产和加氢法木糖醇生产过程 中的废弃物木糖母液生产木糖醇和L -阿拉伯糖。本专利技术提供一种利用木糖母液生产木糖醇和L-阿拉伯糖的方法, 其包括如下步骤(1 )将木糖母液加水稀释至木糖浓度为10 25% (质量体积百分 比),接种木糖醇生产菌种进行发酵;(2) 发酵结束后,从木糖醇发酵液中去除菌体及部分大分子物 质,得到木糖醇发酵清液;(3) 所得木糖醇发酵清液脱除色素和杂质后浓缩结晶,分离结晶物料得到木糖醇晶体和木糖醇母液;(4) 将步骤(3)所得木糖醇母液经色谱系统分离,得到木糖醇 相和L-阿拉伯糖相;(5 )将步骤(4 )所得L-阿拉伯糖相浓缩结晶后,分离结晶物料, 得到L-阿拉伯糖晶体和L-阿拉伯糖母液。本专利技术的方法,其中所述木糖醇生产菌种为能够利用木糖和葡萄 糖并产生木糖醇的酵母菌、细菌、放线菌或霉菌。其中所述步骤(2)中去除菌体及部分大分子物质的方法为釆用膜过滤法或沉降法去除。膜过滤可以采用截留分子量为100 300KD的有机板式膜或陶瓷膜,沉降可采用卧式螺旋离心机沉降,其选择主要 是依据发酵菌种及其发酵产物来确定。其中所述步骤(3)中脱除色素和杂质的方法为连续采用超滤膜、 活性炭和脱色树脂脱除,其中超滤膜可以选用截留分子量为2 5KD的 有机卷式膜,作用主要是用来脱除发酵液中的色素和大分子蛋白质, 然后再利用活性炭进一步脱除色素,最后利用阳离子交换树脂或者阴 离子交换树脂来脱除发酵液中的一些小分子杂质,树脂的选择也是依 据发酵菌种及其发酵产物来确定。其中所述步骤(4)中色谱系统为装填有对糖和醇有分离作用的 树脂或分子筛的色谱系统,如装填有PCR-642或CR1320或FLC-10或 FLC-3 0的12根工作柱的色谱系统。本专利技术的方法,最后得到纯度较高的木糖醇晶体和L-阿拉伯糖晶 体,步骤U)中得到的木糖醇相可以再经浓缩结晶后得木糖醇晶体, 也可以返回与步骤(3)中脱除色素和杂质后的发酵清液一起浓缩结 晶,循环提取,以提高木糖醇的得率;步骤(5)中得到的L-阿拉伯 糖母液可以再经色谱分离后获得L-阿拉伯糖相,进一步浓缩结晶得L-阿拉伯糖晶体,也可以返回与步骤(3)的木糖醇母液混合再色谱分 离结晶,充分提取,提高得率。本专利技术方法首先对木糖母液进行发酵,分解木糖和葡萄糖,生成 木糖醇,不仅增加了生产木糖醇的产量,同时也能够大大降低木糖母 液中木糖和葡萄糖的含量,降低从中分离L-阿拉伯糖的难度,提高L-阿拉伯糖产品的纯度。本专利技术方法充分利用工业废弃物木糖母液为原 料同时生产木糖醇和L-阿拉伯糖,原材料来源广泛且价格低廉,因此 节约资源且生产成本低,同时能够降低工业废弃物所造成的环境污具体实施方式下面结合实施例,对本专利技术的具体实施方式作进一步详细描述。 以下实施例用于说明本专利技术,但不用来限制本专利技术的范围。 实施例l一种利用木糖母液生产木糖醇、L-阿拉伯糖的方法,包括如下步骤(1)木糖母液发酵木糖醇采用玉米芯水解液两次结晶提取木糖晶体后得到的废弃物木糖 母液,此木糖母液中糖浓度约为70%~80%,其中葡萄糖5 15%,木糖 40 50%,阿拉伯糖15 20%。木糖母液加水稀释至木糖浓度15% (质量体积百分比),加入发 酵罐中,补加0.1% (质量体积百分比)的硫酸铵和0.3% (质量体积 百分比)的玉米浆,加热到12rC,维持25分钟,冷却到32"C,接入 培养好的热带假丝酵母种子液,接种量为发酵液体积的10% (体积百 分比),控制发酵pH6.0,发酵温度30 32。C,通风比(液体体积每 分钟通风量)1: 0.2,发酵75小时后,得到木糖醇浓度为10.5% (质 量体积百分比)的发酵液;(2 )将所得发酵液通过截留分子量为IOOKD的有机板式膜过滤,去除菌体及部分大分子物质,得到发酵清液;(3) 所得发酵清液经截留分子量为2KD的有机巻式膜脱除色素 和蛋白质等杂质,然后50。C条件下通过GH015颗粒活性炭进一步脱除 色素,通过001x7阳离子交换树脂和D318阴离子交换树脂脱除各种杂质离子后,得到木糖醇离交液;(4) 所得木糖醇离交液浓缩至固含量90。/。后按l-2'C/小时的降温 速率降温结晶,待温度降至15 °C维持2小时后用离心机分离结晶物料, 得到纯度大于98.5%的木糖醇晶体和木糖醇母液,木糖醇晶体烘干后 包装;(5 )所得木糖醇母液进入装填PCR-642的由12根工作柱组成的7色谱系统,在水料比12: 1,操作温度6(TC条件分离木糖醇母液,得 到木糖醇相和L-阿拉伯糖相;所得木糖醇相可继续反复结晶进一步提 取木糖醇;(6)所得L-阿拉伯糖相进入浓缩系统浓缩至固含量80。/c),后按 2-3。C/小时的降温速率降温结晶,待温度降至15'C以下维持2小时后, 用离心机分离结晶物料,得到L-阿拉伯糖晶体和L-阿拉伯糖母液,晶 体烘干后得到纯度大于99.0。/。的L-阿拉伯糖产品;所得L-阿拉伯糖母 液可再经上述的色谱系统分离后进一步结晶提纯。 实施例2一种利用木糖母液生产木糖醇、L-本文档来自技高网
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【技术保护点】
一种利用木糖母液生产木糖醇和L-阿拉伯糖的方法,其特征在于,包括如下步骤: (1)将木糖母液加水稀释至木糖浓度为10~25%,接种木糖醇生产菌种进行发酵; (2)发酵结束后,从木糖醇发酵液中去除菌体及部分大分子物质,得到木糖醇发酵清液;  (3)所得木糖醇发酵清液脱除色素和杂质后浓缩结晶,分离结晶物料得到木糖醇晶体和木糖醇母液; (4)将步骤(3)所得木糖醇母液经色谱系统分离,得到木糖醇相和L-阿拉伯糖相; (5)将步骤(4)所得L-阿拉伯糖相浓缩结晶后,分离结晶物料 ,得到L-阿拉伯糖晶体和L-阿拉伯糖母液。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员:李荣杰尚海涛郑辉潘声龙
申请(专利权)人:安徽丰原发酵技术工程研究有限公司
类型:发明
国别省市:34[]

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