CN101230407A - 一种提高海藻糖提取收率的方法 - Google Patents

Abstract

一种提高海藻糖提取收率的方法，属于制糖工业技术领域。采用氢化和色谱分离的技术，将利用微生物或酶使淀粉转化得到的海藻糖与麦芽糖、葡萄糖、麦芽三糖的混合液，进行加氢反应，使混合液中的杂质生成麦芽糖醇、山梨醇与麦芽三糖醇，而海藻糖由于不具有还原性，在加氢反应过程中保持不变，然后再采用模拟移动床的色谱分离技术，将海藻糖与混合液中的麦芽糖醇、山梨醇和麦芽三糖醇进行分离，使海藻糖的纯度和提取收率大幅提高，进而通过降温结晶的方式，使海藻糖晶体析出，得到海藻糖产品。按此工艺制备海藻糖比采用原有的微生物或酶法生产海藻糖的工艺，提取收率可提高80％以上，副产的麦芽糖醇又具有较高的利用价值，因此对降低海藻糖的生产成本和市场价位，增强海藻糖的市场竞争力具有很好的经济意义和社会意义。

Description

一种提高海藻糖提取收率的方法

技术领域

本发明属于制糖工业技术领域，涉及一种提高功能糖收率的方法。

背景技术

海藻糖的生产在国内外均采用淀粉转化为麦芽糖进而转化为海藻糖，然后利用结晶分离的方式制备。其制备包括以下步骤：淀粉转化生成麦芽糖，然后由嗜热菌产生的麦芽糖/海藻糖酶，将麦芽糖转化为海藻糖，然后向海藻糖液中加入粉末活性炭，浸泡搅拌后板框过滤，经离子交换、浓缩得到含糖量在80％的海藻糖浆，将其置于结晶罐中，经缓慢结晶后，再重新溶入去离子水，重新结晶干燥，最后得到海藻糖含量在98％以上的成品。该工艺中由于受到酶转化平衡关系的影响，反应混合液中未转化的麦芽糖，常常要占到20-30％，又由于麦芽糖与海藻糖为同分异构体，化学性质十分相似，用结晶方法很难将二者分离彻底，母液中存在大量的海藻糖，导致海藻糖的生产成本偏高，影响其生产和应用。

发明内容

本发明的目的是提供一种提高海藻糖提取收率的方法，以解决现有技术中麦芽糖与海藻糖分离难，海藻糖提取收率低，生产成本高等问题。

本发明的技术方案是这样实现的：采用氢化技术，将由淀粉转化生成的海藻糖液进行加氢，使其中的杂质转化为麦芽糖醇、山梨醇和麦芽三糖醇，而海藻糖由于不具有还原性，而保持不变；再采用色谱分离技术，将海藻糖与混合液中的麦芽糖醇、山梨醇和麦芽三糖醇进行分离，使海藻糖的纯度提高到90％以上，最后通过降温结晶的方式，使海藻糖晶体析出，得到海藻糖产品。

本发明的具体工艺路线由以下方法完成：

(1)糖化：首先是淀粉转化生成麦芽糖，然后由嗜热菌产生的麦芽糖/海藻糖酶，将麦芽糖转化为海藻糖，得到海藻糖与麦芽糖、葡萄糖、麦芽三糖的混合液。

(2)加氢：将海藻糖与麦芽糖、葡萄糖、麦芽三糖的混合液进行加氢，使其中的杂质转化为麦芽糖醇、山梨醇和麦芽三糖醇，而海藻糖由于不具有还原性，而保持不变。方法为将海藻糖液加纯水稀释至折光浓度为20-60％，调PH值至4.0-8.0后，加入高压加氢反应釜中，按糖液干物质的2.0-10.0％加入催化剂，拧紧反应釜盖。在搅拌下开始升温，同时通入氮气，置换釜内的空气，反复置换三次，再用氢气置换釜内的氮气，置换完毕后，继续通入氢气升压到6.0-12.0Mpa，反应釜搅拌速度控制在200-600转/分钟，温度控制在95-150℃，进行催化加氢，当釜内停止吸氢时，保持20分钟出料。此时麦芽糖转化成了麦芽糖醇，纯度为10-30％，葡萄糖转化成了山梨醇，纯度为1-10％，麦芽三糖转化成了麦芽三糖醇，纯度为1-10％，而海藻糖由于不具有还原性，没有进行加氢反应，纯度为50-80％，得到氢化液的折光浓度为20-60％。

(3)色谱分离：将上述氢化液进行脱色、离子交换、蒸发浓缩后，采用模拟移动床设备进行色谱分离，使混合液中的麦芽糖醇、山梨醇、麦芽三糖醇与海藻糖分离。在模拟移动床设备中装满钙型的色谱分离树脂，树脂总装量为10L，控制进料浓度为20-70％，流速为0.8-2.5升/小时，进洗脱剂水的流速为1.5-5升/小时，循环流速为4.0-9.0升/小时，分离温度为40-80℃，阀位切换时间为200-600秒，控制出分离成品液的流速为0.5-2.0升/小时，出分离副产品液的流速为1.0-3.0升/小时，经处理的氢化液分离后，收集的分离成品液浓度为20-50％，海藻糖纯度为90-100％，分离副产品液浓度为10-30％，海藻糖纯度为5-30％，分离收率在95％以上，色谱分离树脂的分离强度为80-120克(干物)/升分离剂·小时，进料与进洗脱剂的比小于1∶1.5。

(4)结晶：将得到的分离成品液进行结晶试验。利用蒸发器将分离成品液蒸发至折光浓度为70-85％左右，在75-85℃的水浴中保温2-4小时，自然降温至65-75℃，按干物质含量的1-10％加海藻糖晶种，以1℃/h降温至60-70℃，保温4小时，再以1℃/h降温至室温，进行离心。

(5)离心、烘干：经过离心、烘干等工序，得到海藻糖晶体产品，纯度在99％以上。

按此工艺得到的海藻糖产品，经检测后，其产品质量完全合格，且质量稳定，说明用此工艺生产海藻糖产品是可行的。

本发明采用氢化与色谱分离技术来提纯海藻糖，与现有技术相比可使海藻糖的提取收率由原来的50％提高到90％以上，预计海藻糖的总生产成本可下降30％以上，扩大了海藻糖的应用范围，另外，本发明所得的副产品均为多元醇类，同样是市场所需的重要产品，因此，通过此发明可以将淀粉利用率达到百分之百，实现绿色循环经济。

具体实施方式：

下面以具体实施例对本发明作进一步描述：

实施例：取折光浓度为35％的海藻糖液3810g，用高效液相色谱仪检测，海藻糖的保留时间为9.63分钟，含量为68.58％，麦芽糖的保留时间为10.51分钟，含量为22.95％，葡萄糖的保留时间为11.65分钟，含量为3.52％，麦芽三糖及其它杂质含量为4.95％，将此糖液调PH值至6.58，然后加入高压加氢反应釜中，按糖液干物质的5％加入催化剂67克，拧紧反应釜盖，控制搅拌速度为350转/分钟，温度为128℃，反应釜内压力为8.0～10.0MPa之间，进行催化加氢，当釜内停止吸氢时，停止加热并降温，沉降20分钟出料。加氢后，用高效液相色谱仪测定混合液，发现在保留时间为9.63分钟处有一个很大的峰，含量与加氢前没有多大变化，而其它物质的保留时间发生了明显变化，说明海藻糖没有参与反应，而其它糖转化成了相应的醇。检测结果为海藻糖占68.45％，保留时间为9.63分钟，麦芽糖醇占23.01％，保留时间为14.20分钟，山梨醇占3.85％，保留时间为23.67分钟，麦芽三糖醇及其它杂醇占4.69％。

在12柱的模拟移动床设备中装满10L钙型色谱分离树脂，控制分离温度为60℃，进料流速为1.5升/小时，进洗脱剂水的流速为2.0升/小时，循环量流速为6.5升/小时，出分离成品液的流速为1.0升/小时，分离副产品液的流速为1.4升/小时，阀位切换时间为350秒，等系统稳定后，将上述经脱色、离子交换、蒸发浓缩至50％的氢化液打至模拟移动床设备中进行分离，经色谱分离后得到的分离成品液折光浓度为28％，海藻糖含量为92.5％，分离副产品液折光浓度为15％，海藻糖含量为18％，进料与进洗脱剂的比例为1∶1.3，分离收率为96.8％，树脂的分离强度为90克(干物)/升分离剂·小时。取其中的分离成品液3000克蒸发浓缩至75％后进行结晶：在82℃时保温2小时，自然降温至75℃，按干物质含量的3％加晶种25克，以1℃/h降温至67℃，保温4小时，再以1℃/h降温至室温，进行离心，整个结晶过程共用21小时，糖膏重量为1068克，经离心、烘干后，得到成品海藻糖晶体517克，纯度为99.56％。

Claims (2)

1.一种提高海藻糖提取收率的方法，其特征是采用氢化技术，将由淀粉转化生成的海藻糖液进行加氢，使其中的杂质转化为麦芽糖醇、山梨醇和麦芽三糖醇，而海藻糖由于不具有还原性，而保持不变；再采用色谱分离技术，将海藻糖与混合液中的麦芽糖醇、山梨醇和麦芽三糖醇进行分离，使海藻糖的纯度提高到90％以上，最后通过降温结晶的方式，使海藻糖晶体析出，得到海藻糖产品。

2.按照权利要求1所述的提高海藻糖提取收率的方法，其特征是：具体工艺方法如下

(1)糖化：首先是淀粉转化生成麦芽糖，然后由嗜热菌产生的麦芽糖/海藻糖酶，将麦芽糖转化为海藻糖，得到海藻糖与麦芽糖、葡萄糖、麦芽三糖的混合液。

(2)加氢：将海藻糖与麦芽糖、葡萄糖、麦芽三糖的混合液进行加氢，使其中的杂质转化为麦芽糖醇、山梨醇和麦芽三糖醇，而海藻糖由于不具有还原性，而保持不变。方法为将海藻糖液加纯水稀释至折光浓度为20-60％，调PH值至4.0-8.0后，加入高压加氢反应釜中，按糖液干物质的2.0-10.0％加入催化剂，拧紧反应釜盖。在搅拌下开始升温，同时通入氮气，置换釜内的空气，反复置换三次，再用氢气置换釜内的氮气，置换完毕后，继续通入氢气升压到6.0-12.0Mpa，反应釜搅拌速度控制在200-600转/分钟，温度控制在95-150℃，进行催化加氢，当釜内停止吸氢时，保持20分钟出料。此时麦芽糖转化成了麦芽糖醇，纯度为10-30％，葡萄糖转化成了山梨醇，纯度为1-10％，麦芽三糖转化成了麦芽三糖醇，纯度为1-10％，而海藻糖由于不具有还原性，没有进行加氢反应，纯度为50-80％，得到氢化液的折光浓度为20-60％。

(3)色谱分离：将上述氢化液进行脱色、离子交换、蒸发浓缩后，采用模拟移动床设备进行色谱分离，使混合液中的麦芽糖醇、山梨醇、麦芽三糖醇与海藻糖分离。在模拟移动床设备中装满钙型的色谱分离树脂，树脂总装量为10L，控制进料浓度为20-70％，流速为0.8-2.5升/小时，进洗脱剂水的流速为1.5-5升/小时，循环流速为4.0-9.0升/小时，分离温度为40-80℃，阀位切换时间为200-600秒，控制出分离成品液的流速为0.5-2.0升/小时，出分离副产品液的流速为1.0-3.0升/小时，经处理的氢化液分离后，收集的分离成品液浓度为20-50％，海藻糖纯度为90-100％，分离副产品液浓度为10-30％，海藻糖纯度为5-30％，分离收率在95％以上，色谱分离树脂的分离强度为80-120克(干物)/升分离剂·小时，进料与进洗脱剂的比小于1∶1.5。

(4)结晶：将得到的分离成品液进行结晶试验。利用蒸发器将分离成品液蒸发至折光浓度为70-85％左右，在75-85℃的水浴中保温2-4小时，自然降温至65-75℃，按干物质含量的1-10％加海藻糖晶种，以1℃/h降温至60-70℃，保温4小时，再以1℃/h降温至室温，进行离心。

(5)离心、烘干：经过离心、烘干等工序，得到海藻糖晶体产品，纯度在99％以上。