CN101550433B

CN101550433B - 一种l-阿拉伯糖的制备方法

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Publication number: CN101550433B
Application number: CN200910026504XA
Authority: CN
Inventors: 张荣华; 赵黎明; 张佳俊
Original assignee: WUXI ZHONGXINRUI TECHNOLOGY Co Ltd
Current assignee: WUXI ZHONGXINRUI TECHNOLOGY Co Ltd
Priority date: 2009-05-11
Filing date: 2009-05-11
Publication date: 2012-05-23
Anticipated expiration: 2029-05-11
Also published as: CN101550433A

Abstract

一种L-阿拉伯糖的制备方法，属于L-阿拉伯糖的制备技术领域。本发明以农副产品加工后的残留物滤渣或植物树胶为原料，先以热水浸提处理、乙醇沉析提取聚阿拉伯糖；再酸-酶水解聚阿拉伯糖制备L-阿拉伯糖。利用包括聚阿拉伯糖重量的0.5％～1.0％的最适浓度阿拉伯呋喃糖苷酶和/或阿拉伯糖酶，所用酸选用草酸、盐酸或硫酸；酸-酶水解条件为在95℃条件下加热30min～3h溶解，最适pH3.0～5.0、最适温度45～65℃酸化，加酶后45～65℃酶解6～12小时，水解收率达85％。

Description

一种L-阿拉伯糖的制备方法

技术领域

本发明涉及一种新的L-阿拉伯糖的制备方法，具体地说，涉及一种以废弃的富含半纤维素农副产品或植物树胶为原料，采用生物化学方法制备L-阿拉伯糖，属于L-阿拉伯糖的制备技术领域。

背景技术

L-阿拉伯糖，又称为阿拉伯糖树胶醛糖、果胶糖；属于五碳醛糖，是一种没有热量的甜料。在天然植物中存在着一些活性物质，能够有效抑制麦芽糖酶和蔗糖酶的抑制物，L-阿拉伯糖则是其中的一种。L-阿拉伯糖属于一种五碳糖类，以多聚体的形式构成半纤维素，广泛存在于很多植物树胶中，如阿拉伯树胶等植物树胶中；也存在于甜菜渣、玉米芯、米糠、麦麸等农副产品中。自然界中，聚阿拉伯糖是和胶质伴生在一起。聚阿拉伯糖的分子结构是由小分子按α-1，5-呋喃阿拉伯糖苷键和α-1，3-糖苷键构成，聚阿拉伯糖看起来就是多支链的多糖。聚阿拉伯糖并非是只含有单一糖类的均聚物。当它水解时，除了主产物L-阿拉伯糖以外，还有D-半乳糖、L-鼠李糖、D-半乳糖醛酸等物质。此外，其它稀有糖类与L-阿拉伯糖聚合的构型相似或相近，存在于不同植物的半纤维素物质中。

L-阿拉伯糖作为食品摄入体内，能抑制α-糊精酶活性。淀粉经人的口腔、胃消化成α-糊精，α-糊精输送至小肠后由α-糊精酶分解转化为葡萄糖，再由小肠吸收，经肝脏进入血液转化为血糖，而后又转化为脂肪。

由于L-阿拉伯糖对α-糊精酶有一种强烈的抑制作用，在小肠里没有分解的α-糊精在大肠里被微生物分解产生大量的有机酸。这些有机酸对肝脏合成脂肪有抑制作用，再加上L-阿拉伯糖在小肠里对吸收葡萄糖的抑制作用，且其本身不能作为营养物质为人体吸收，从而减少了体内脂肪的产生，起到了减肥的效果，同时对高血糖并发症的预防、治疗以及保健也有一定的作用。

L-阿拉伯糖对蔗糖的代谢具有显著阻断作用，使得L-阿拉伯糖在人体减肥、控制糖尿病、降低血压等方面具有良好作用。L-阿拉伯糖对热、对酸稳定性高，在普通蔗糖中添加2％的L-阿拉伯糖，就可以抑制40％蔗糖的吸收，同时对血糖值升高也抑制了50％；如果在普通蔗糖中L-阿拉伯糖添加量达到4％，在不需要胰岛素起应答作用的条件下，可以达到血糖值完全不升高的效果。L-阿拉伯糖作为一种低热的甜味剂，已经成为新资源食品。

医药工业上手性化合物的作用是非常大的，很多药物，尤其是抗肿瘤、抗病毒药物要用到L-型五碳糖。而自然界中的天然糖基本都是D-型的，从D-型糖转化为L-型糖步骤复杂、产率低下。而L-阿拉伯糖是自然界存在的仅有的几种L-型稀有糖类，L-阿拉伯糖在医药工业上具有极高的应用价值和广泛的用途。L-阿拉伯糖是直接合成抗病毒药物阿糖腺苷、阿糖胞苷的底物原料。实验和临床均证实这些抗病毒药物能选择性地抑制病毒DNA多聚酶(DNAP)与核糖还原酶，并能掺入病毒的核苷酸链抑制其延长，达到抑制DNA病毒复制的目的。它能抑制多种DNA病毒，包括单纯疱疹病毒、带状疱疹病毒、牛痘病毒、乙型肝炎病毒(HBV)以及多种动物疱疹病毒和少数致癌RNA病毒等。阿糖腺苷和阿糖胞苷是早已在临床上使用了30年的抗病毒药物，疗效肯定。

发明内容

本发明的目的是提出一种L-阿拉伯糖的制备方法，以植物树胶或废弃的富含半纤维素农副产品为原料，采用生物化学方法制备L-阿拉伯糖。

本发明的技术方案：一种L-阿拉伯糖的制备方法，以农副产品加工后的残留物滤渣或植物树胶为原料，先以热水浸提处理、乙醇沉析提取聚阿拉伯糖；再经酸-酶水解聚阿拉伯糖制备L-阿拉伯糖；步骤为：

(1)提取聚阿拉伯糖：以农副产品加工后的残留物滤渣或植物树胶为原料，加原料质量3～10倍量的水连续或间断搅拌进行热处理，温度80～120℃，时间15分钟～15小时；离心取上清液，滤渣热水重复浸提一次，离心后合并上清液，上清液中加入乙醇生成沉淀物，收集得到的沉淀物，用水溶解后，再用乙醇沉淀，得到聚阿拉伯糖；

(2)酸-酶法制备L-阿拉伯糖：取步骤(1)制备的聚阿拉伯糖加入1.5～3倍量的水后，升温至80～120℃，保持30min～3h；再加入相同水量，降温至45～65℃，用酸将溶液pH调至3.0～5.0，搅拌酸化1h～3h，然后加入聚阿拉伯糖重量的0.5％～1.0％、酶活力30单位阿拉伯糖酶和/或聚阿拉伯糖重量的0.5％～1.0％、酶活力30单位阿拉伯呋喃糖苷酶，45～65℃继续搅拌酶解反应6～12h，加入酶制剂后每小时取样检测L-阿拉伯糖含量，至L-阿拉伯糖含量达到恒定为反应终点。

所述的农副产品加工后的残留物滤渣原料为：橄榄渣、废糖蜜、玉米皮、玉米渣、玉米粕、花生粕、大豆粕、甜菜渣、苹果渣、甘蔗渣或米粉渣。

所述的植物树胶为：甜菜胶、苹果胶、阿拉伯胶、枸杞胶或山楂胶。

所述的酶选用阿拉伯呋喃糖苷酶和/或阿拉伯糖酶，所用酸选用草酸、盐酸或硫酸。

酸-酶水解时，pH控制在4.5。

本发明中使用的阿拉伯糖酶和阿拉伯呋喃糖苷酶为市售酶制剂(诺和诺德酶制剂公司产品)。

甜菜渣是从甜菜中榨取了甜菜糖以后的残渣，其浸提后所得聚阿拉伯糖(又称阿拉伯胶)中约含有12％～18％的L-阿拉伯糖。植物树胶是果树生长时树枝受伤分泌的粘性物质，其浸提后所得聚阿拉伯糖(阿拉伯胶)中约含有20％～80％的L-阿拉伯糖。这种阿拉伯胶中L-阿拉伯糖以直链形式相联为特征，受酶的作用，生成游离L-阿拉伯糖，从甜菜糖蜜和植物树胶中比较容易生成L-阿拉伯糖。

本发明中，对含有阿拉伯胶天然物作用，生成游离L-阿拉伯糖具有酶活性的酶有阿拉伯糖酶、阿拉伯呋喃糖苷酶等阿拉伯胶分解酶。阿拉伯胶分解酶酶原来自细菌、酵母、丝状菌等，来自曲霉的酶最好，尤其以来自黑曲霉的酶最好。

阿拉伯糖酶的酶活测定：

取25mL阿拉伯糖酶置于三角瓶中，调节pH值到一定值，在一定的温度条件下保温30min，加入0.5g聚阿拉伯糖，于恒温水浴摇床中在相同的温度下反应10min后，再在沸水浴中灭酶终止反应，测定生成L-阿拉伯糖的量。

酶液1min水解聚阿拉伯糖产生1mg L-阿拉伯糖所需要的酶量为1个阿拉伯糖酶活力单位。

阿拉伯呋喃糖苷酶活性测定：

以13mmol/L对硝基酚-α-L-阿拉伯呋喃糖苷(Sigma公司)作为底物，加入50μL酶制剂(No Voferm 12诺和诺德酶制剂公司)，在37℃水浴反应40min，加入1.2mol/L Na₂CO₃终止反应。采用分光光度法，测定波长400nm下的吸光度，以标准品对硝基酚(Sigma公司)作标准曲线，定量分析酶水解生成的对硝基酚含量，每分钟水解生成1μmol对硝基酚定义为一个阿拉伯呋喃糖苷酶活力单位。

本发明的有益效果：本发明是关于从含有L-阿拉伯糖廉价物质，用酸-酶处理方法制备L-阿拉伯糖的一种生产技术。酸-酶水解条件为在95℃加热30min～3h溶解，最适pH3.0～5.0、最适温度45～65℃酸化，加酶后45～65℃酶解6～12小时，水解收率达85％。

具体实施方式

实施例1

甜菜渣制备L-阿拉伯糖

①从甜菜渣制备聚阿拉伯糖：甜菜渣5kg，加16.5L水，90～100℃加热6h，冷却后，过滤取上清液，滤渣热水重复浸提一次，过滤后合并上清液，过滤液加入乙醇生成沉淀物，收集得到的沉淀物，用水溶解后，再用乙醇沉淀，得到74g聚阿拉伯糖，对甜菜渣重量收率1.48％。

②从甜菜渣制备的聚阿拉伯糖制备L-阿拉伯糖：聚阿拉伯糖100g，加水，95℃热处理3h，热处理后，在原料中追加水量达到总量300mL，用酸将溶液pH调至4.5，搅拌酸化反应1h后加入阿拉伯呋喃糖苷酶(酶活力30单位)0.50mL(对甜菜渣重量0.5％)，和加入阿拉伯糖酶(酶活力30单位)0.75mL(对甜菜渣重量0.75％)，55℃搅拌反应12 h。得到L-阿拉伯糖10.65g，对甜菜渣的重量收率为10％以上。

实施例2

①从植物树胶制备聚阿拉伯糖：植物树胶去杂、干燥、粉碎、过筛(80目)后，将500g植物树胶浸泡后，溶解在3升水中，沸水浴中加热1h，形成清液后，离心取上清液，滤渣热水重复浸提一次，抽提后合并滤液，取上清液真空浓缩后醇沉离心，收集得到的沉淀物，用水溶解后，再用乙醇沉淀，得到的沉淀经真空干燥，研磨得到262.5g植物树胶聚阿拉伯糖粉末，对植物树胶重量收率52.5％。

②从植物树胶制备的聚阿拉伯糖制备L-阿拉伯糖：聚阿拉伯糖350g加入3倍水量中的一半水量后，升温至55℃或90℃，保持30min，加入剩余水量，保温或降温至55℃条件下，加入L-阿拉伯糖酶(酶活力30单位)1.75ml，搅拌反应12h；反应3h后，每小时取样检测。用Ca(OH)₂或草酸调节反应液pH6.5。55℃或90℃处理所产生的L-阿拉伯糖量进行比较。

酶解反应结果

聚阿拉伯糖经加热处理或不加热处理后，再经酶反应过程，加热处理或不加热处理其L-阿拉伯糖产量和收率比较结果见表1。

表1、聚阿拉伯糖酶解反应制备L-阿拉伯糖产量和收率结果比较

聚阿拉伯糖(g)	反应条件	L-阿拉伯糖产量(g)	L-阿拉伯糖收率(％)
				350	90℃30min，55℃12h，pH6.5	142	81.14
350	55℃12h，pH6.5	117	66.86

*聚阿拉伯糖中含有50％L-阿拉伯糖，350g聚阿拉伯糖理论产量为175gL-阿拉伯糖。

实施例3

聚阿拉伯糖350g，加入3倍水量中的一半水量后，升温至95℃，保持30min，加入剩余水量，降温至55℃条件下，用酸将溶液pH调至4.5，搅拌下酸化反应1h后加入制剂酶，加入阿拉伯呋喃糖苷酶(酶活力30单位)2ml和加入阿拉伯糖酶(酶活力30单位)3ml，55℃继续搅拌反应6h。加入酶制剂后每小时取样检测。用草酸调节反应液pH4.5，进行酶解反应。

酸-酶解反应结果

聚阿拉伯多糖原料经加热处理、酸化后，再经酶解反应，其酸-酶反应过程中产生的L-阿拉伯糖产量和收率结果见表2。(*聚阿拉伯糖中含有50％L-阿拉伯糖)。

表2、聚阿拉伯糖酸-酶水解反应制备L-阿拉伯糖产量和收率

聚阿拉伯糖(g)	加热处理	酶反应条件	L-阿拉伯糖产量(g)	L-阿拉伯糖酸酶水解收率(％)
					350	90℃30min	pH4.5，55℃6h	162	92.57

反应结束后，加入活性炭，反应溶液调节至PH5.0，继续搅拌，将配制好的碱性乙醇，在搅拌状态下加入反应釜中，中和，板框过滤去粘性、去杂质，滤液在65℃下真空浓缩成稀糖浆，去除全部的碱乙醇。糖液连续通过微滤膜、超滤膜过滤器后得到膜过滤清液，膜过滤液通过阴离子和阳离子交换树脂，除去液体中盐分，得到离交清液。离交清液在65℃下真空浓缩成糖浆，在糖浆中加入甲醇和少量L-阿拉伯糖晶种，在4℃条件下放置48小时，得到L-阿拉伯糖结晶。抽滤，烘干，得到121.5g粗L-阿拉伯糖结晶粗品，提取收率75％。

粗品用工业乙醇热溶，活性炭脱色、过滤后，冷却至室温，析出白色晶体，抽滤，并用70°甲醇洗涤，在105℃下烘5小时烘干，得到89.9g。测得L-阿拉伯糖产品熔点154～155℃。结晶收率74％。

Claims

1.一种L-阿拉伯糖的制备方法，其特征是以农副产品加工后的残留物滤渣或植物树胶为原料，先以热水浸提处理、乙醇沉析提取聚阿拉伯糖；再经酸-酶水解聚阿拉伯糖制备L-阿拉伯糖；步骤为：

(2)酸-酶法制备L-阿拉伯糖：取步骤(1)制备的聚阿拉伯糖加入1.5～3倍量的水后，升温至80～120℃，保持30min～3h；再加入相同水量，降温至45～65℃，用酸将溶液pH调至3.0～5.0，搅拌酸化1h～3h，然后加入聚阿拉伯糖重量的0.5％～1.0％、酶活力30单位的阿拉伯呋喃糖苷酶，45～65℃继续搅拌酶解反应6～12h，加入酶制剂后每小时取样检测L-阿拉伯糖含量，至L-阿拉伯糖含量达到恒定为反应终点；

所述的农副产品加工后的残留物滤渣原料为：橄榄渣、废糖蜜、玉米皮、玉米渣、玉米粕、花生粕、大豆粕、甜菜渣、苹果渣、甘蔗渣或米粉渣；

所述的植物树胶为：甜菜胶、苹果胶、阿拉伯胶、枸杞胶或山楂胶；

在37℃下，每分钟水解生成1μmol对硝基酚定义为一个阿拉伯呋喃糖苷酶活力单位。

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于所用酸选用草酸、盐酸或硫酸。

3.根据权利要求1所述的制备方法，酸-酶水解时，pH控制在4.5。