联产多种产品的阿拉伯糖生产方法技术

本发明专利技术提供一种联产多种产品的阿拉伯糖生产方法，包括如下步骤：(a)提供纤维素生物质，所述纤维素生物质同时水解除纤维素和木质素外其它所有组分，得到水解液；(b)水解液进行中和、脱盐、任选的浓缩处理、和膜过滤，得到分离的单糖溶液部分和非单糖溶液部分；(c1)单糖溶液部分进行发酵，所得发酵液进行蒸馏，得到分离的乙醇副产品和阿拉伯糖溶液部分；所述阿拉伯糖溶液部分进行精制，得到阿拉伯糖产品；(c2)非单糖溶液部分进行树脂吸附，得到分离的植物多酚和植物黄酮副产品，以及低聚糖溶液副产品。本发明专利技术使用一步水解法，条件温和、工艺简单，产品丰富，产出阿拉伯糖同时，副产植物多酚和植物黄酮、低聚糖、乙醇，提高了产品的综合价值。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及由纤维素生物质生产阿拉伯糖,并副产多种高附加值产品的新工艺，更具体地说是在较温和条件下，水解纤维素生物质中除纤维素和木质素外所有其它有机组分，包括植物多酚和植物黄酮、淀粉、胶质、蛋白质、和半纤维素等，经发酵糖液中的木糖、葡萄糖和半乳糖制备乙醇，并分离 、纯化不被发酵的组分，得到以阿拉伯糖为主产品，副产乙醇、低聚木糖、植物多酚和植物黄酮的新工艺。
技术介绍
L-阿拉伯糖是一种低热量的甜味剂，对蔗糖的代谢转化具有显著阻断作用，已被应用于减肥、控制糖尿病等方面，是国际上公认的健康食品添加剂。同时，L-阿拉伯糖还用于治疗白血病、癌症以及抗乙肝的药物原料。低聚木糖具有保健功能，是聚合糖类中增值双歧杆菌功能最强的品种之一，它能促进双枝杆菌在增值过程中产生大量有机酸，降低肠道PH，抑制有害菌生长，使益生菌得到大量繁殖。植物多酚和植物黄酮类化合物中，有相当一部分具有显著的生理及药理活性，例如抗氧化、抗病毒、抗炎、调节血管渗透性，改善记忆，抗抑郁、抗焦虑、中枢抑制、神经保护等功能，诸多生理和药理特性使其广泛应用于食品、医药等领域。因此，这几类产品都具有相当大的市场。然而，迄今为止，所有生产阿拉伯糖、或植物多酚和植物黄酮的工艺，都是产品单一、成本高昂，造成这些产品的价格居高不下。纤维素生物质为原料，经预处理去除木质素、纤维素酶水解、发酵生产燃料乙醇的工艺，因繁琐的预处理、高昂的纤维素酶成本及较低的乙醇浓度(< 10g/l)而一直未能产业化。纤维素生物质中易于水解的组分为植物多酚和植物黄酮、淀粉、胶质和半纤维素等，约占植物的30-40%，而且这类物质来源充足，种类丰富，又是可再生资源，若是能综合利用这些有效组分生产阿拉伯糖、植物多酚和植物黄酮这些产品，将是一条可行之路。半纤维素是木聚糖和葡聚糖等的混合体，结构复杂，酶水解困难。但因其结构松散，酸水解条件比纤维素容易得多。随着木糖发酵生产乙醇的菌种不断被开发、驯化，如管囊酵母(Pachysolen tannophilus)、树干毕赤酵母(Pichia stipits)和休哈塔假丝酵母(Candida shehatae)等,利用半纤维素生产燃料乙醇的技术已日趋成熟。综上所述，本领域缺乏一种生产成本大幅降低，可以生产以阿拉伯糖为主产品，同时得到有价值的副产品的生产工艺。因此，本领域迫切需要开发一种生产成本大幅降低，可以生产以阿拉伯糖为主产品，副产乙醇、植物多酚和植物黄酮，同时若控制水解条件还可得到低聚木糖产品的阿拉伯糖联产方法。
技术实现思路
本专利技术的目的在于获得一种生产成本大幅降低，可以生产以阿拉伯糖为主产品，副产乙醇、植物多酚和植物黄酮，同时若控制水解条件还可得到低聚木糖产品的阿拉伯糖联产方法。本专利技术的目的在于获得一种纤维素生物质的用途。本专利技术的第一方面提供一种，其包括如下步骤(a)提供纤维素生物质，所述纤维素生物质同时水解除纤维素和木质素外其它所有组分，得到水解液；(b)所述步骤(a)的水解液进行中和、脱盐、任选的浓缩处理、和膜过滤，得到分离的单糖溶液部分和非单糖溶液部分；(Cl)所述步骤(b)的单糖溶液部分进行发酵，所得发酵液进行蒸馏，得到分离的乙醇副产品和阿拉伯糖溶液部分；所述阿拉伯糖溶液部分进行精制，得到阿拉伯糖产品；(c2)所述步骤(b)的非单糖溶液部分进行树脂吸附，得到分离的植物多酚和植物 黄酮副产品，以及低聚糖溶液副产品。在本专利技术的一个具体实施方式中，所述步骤(a)的同时水解采用酸催化水解。在一个具体实施方式中，所述酸催化水解使用的酸催化剂选自无机酸催化剂或5个碳以下的有机酸催化剂。在一个优选例中，所述无机酸催化剂包括如硫酸、盐酸、磷酸或其组合。在一个优选例中，所述5个碳以下的有机酸包括单酸和双酸。更优选的，所述酸催化水解使用的酸催化剂为盐酸。在一个具体实施方式中，所述纤维素生物质进行同时水解之前进行前处理。所述前处理例如包括进行粉碎或是制楽；。具体的,所述前处理包括粉碎,优选颗粒大小为l-2mm。或者，所述前处理包括制浆，优选固液比高于I : 7或更高。最优选的，先进行上述粉碎，再进行上述制浆。在一个具体实施方式中，所述步骤(b)的浓缩步骤中，浓缩后溶液的干物质浓度为5-20%，以溶液总重量计算。在一个具体实施方式中，所述同时水解中，纤维素生物质中除纤维素和木质素外所有其它组分，例如半纤维素、植物多酚和植物黄酮、淀粉、胶质、蛋白质、等，同时进行水解。在本专利技术的一个具体实施方式中，所述步骤(b)的中和，调节水解液到pH = 5-7之间。在本专利技术的一个具体实施方式中，所述步骤(b)的膜过滤中，采用超滤膜和纳滤膜。在本专利技术的一个具体实施方式中，所述超滤膜的分子量截留为8000以上，纳滤膜的分子量截留为600以下。在本专利技术的一个具体实施方式中，所述步骤(Cl)的发酵中，采用耐高糖发酵菌种，发酵时间12-30小时，发酵温度34-37度，使得所述步骤(b)的单糖溶液部分中的六碳糖和木糖发酵为乙醇。在一个具体实施方式中，在40-100度条件下将步骤(Cl)中发酵得到的乙醇蒸出，分离得到阿拉伯糖溶液部分。在本专利技术的一个具体实施方式中，所述步骤(Cl)的精制中，所述阿拉伯糖溶液部分经脱色、除盐、浓缩至糖浓度30-80%后加入乙醇析出阿拉伯糖产品。在本专利技术的一个具体实施方式中，所述步骤(c2)中，用于分离所述的植物多酚和植物黄酮副产物的吸附树脂为大孔吸附树脂，优选聚苯乙烯类大孔吸附树脂，例如DA201-C树脂。在一个优选实施方式中，得到的植物多酚和植物黄酮，其抗氧能力可以通过温和的氢化反应得到明显提高(见实施例一中的步骤12) 。在一个具体实施方式中，所述步骤(c2)中，低聚糖溶液副产品经过脱色、浓缩、喷雾干燥后得到低聚糖产品。在一个具体实施方式中，所述步骤(c2)中，分离的植物多酚和植物黄酮副产品经蒸馏回收乙醇、真空干燥得到植物多酚和植物黄酮产品。在一个具体实施方式中，所述的方法包括步骤(I)粉碎，优选颗粒大小为l_2mm ；(2)制浆，优选固液比高于I : 7或更高； (3)同时水解纤维素生物质中除纤维素和木质素外其它所有组分，例如半纤维素、植物多酚和植物黄酮、淀粉、胶质、蛋白质、等；(4)调节水解液到pH = 5-7之间；(5)脱盐；(6)浓缩；(7)膜过滤；(8)经树脂吸附提取植物多酚和植物黄酮，同时得到低聚糖溶液，乙醇洗脱树脂得到植物多酚和植物黄酮溶液；(9)膜过滤得到的单糖溶液中加入耐高糖发酵菌种，发酵所有六碳糖和木糖成为乙醇，发酵时间12-30小时，发酵温度34-37度，在40-100度条件下将发酵溶液中的乙醇蒸出，剩阿拉伯糖溶液；(10)阿拉伯糖溶液经脱色、除盐、浓缩至糖浓度30-80%后加入乙醇析出阿拉伯糖；(11)膜过滤得到的低聚糖溶液经过脱色、浓缩、喷雾干燥后得到低聚糖产品；(12)经蒸馏回收乙醇、真空干燥得到植物多酚和植物黄酮产品。本专利技术的第二方面提供一种纤维素生物质的用途，其用于联产制备阿拉伯糖及其副产物。在本专利技术的一个具体实施方式中，用于制备阿拉伯糖，并得到包括乙醇、低聚木糖、植物多酚和植物黄酮在内的副产物。附图说明附图为本专利技术的工艺路线流程示意图。具体实施例方式本专利技术人经过广泛而深入的研究，通过改进制备工艺，在较温和条件本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种联产多种产品的阿拉伯糖生产方法，其特征在于，包括如下步骤：(a)提供纤维素生物质，所述纤维素生物质同时水解除纤维素和木质素外其它所有组分，得到水解液；(b)所述步骤(a)的水解液进行中和、脱盐、任选的浓缩处理、和膜过滤，得到分离的单糖溶液部分和非单糖溶液部分；(c1)所述步骤(b)的单糖溶液部分进行发酵，所得发酵液进行蒸馏，得到分离的乙醇副产品和阿拉伯糖溶液部分；所述阿拉伯糖溶液部分进行精制，得到阿拉伯糖产品；(c2)所述步骤(b)的非单糖溶液部分进行树脂吸附，得到分离的植物多酚和植物黄酮副产品，以及低聚糖溶液副产品。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：朱作霖，孙萌，苏春高，赵红梅，马雪梅，王皖，梁昌云，
申请(专利权)人：淮北中润生物能源技术开发有限公司，
类型：发明
国别省市：