CN109748940A - 一种从乙醇溶液中结晶阿洛酮糖的方法 - Google Patents

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Abstract

一种从乙醇溶液中结晶阿洛酮糖的方法,包括:取纯化的阿洛酮糖溶液减压浓缩得到溶液I;将浓缩液I加热,加入无水乙醇,再次减压浓缩,使乙醇带走阿洛酮糖溶液中的水分,成为阿洛酮糖的乙醇溶液II;将浓缩液II加无水乙醇,加热至阿洛酮糖完全溶解,缓慢降温,析出晶体后继续缓慢降温,至晶体不再增多为止,得到混合液III;将混合液III固液分离,得到固体IV和清液体V;将固体IV减压干燥得到阿洛酮糖晶体;清液体V继续浓缩,重复上述步骤,结晶得到剩余阿洛酮糖晶体。本发明通过阿洛酮糖在乙醇溶液中降温结晶,一次结晶率高,结晶晶型均一,易于干燥保藏运输,制备过程安全可靠,工艺简化、设备常规可操作性强且物耗低。

Description

一种从乙醇溶液中结晶阿洛酮糖的方法
技术领域
本发明涉及一种从乙醇溶液中结晶阿洛酮糖的方法,属于生化分离技术领域。
背景技术
随着肥胖、糖尿病、“三高”等慢性病在全球范围内的蔓延,饮食中糖分的“健康摄取”成为新的健康课题,其中,低热量甜味剂的开发和应用是最为有效的途径之一。
阿洛酮糖(D-psicose,Psi)是D-果糖(D-fructose,Fru)C-3的差向异构体,甜度相当于蔗糖的70%,热量相当于蔗糖0.3%,容积特性及口感与蔗糖相近,可作为食药行业中蔗糖的替代品。相对于高果糖浆具有引发肥胖和糖尿病的风险,阿洛酮糖具有控制肥胖和糖尿病的功效,能明显抑制体重的增加和腹部脂肪的堆积,可以通过肝葡糖激酶的核输出,维持葡萄糖的耐受性和胰岛素的敏感性,控制体重和腹部脂肪,达到控制肥胖和糖尿病的功效。
韩国希杰第一制糖株式会社于2011年向美国食品药品监督管理局(FDA)申请D-阿洛酮糖的“一般认为安全”(GRAS)认定,于2012年6月得到“没有问题”的答复(GRAS NoticeNo.GRN000400)。
松谷集团于2013年向FDA申请其产品D-阿洛酮糖的GRAS认定,并于2014年6月得到“没有问题”的回复(GRAS Notice No.GRN000498)。该报告总结,人体实验每日摄入31-33gD-阿洛酮糖是没有任何副作用的。因此,D-阿洛酮糖被归类为一种常规的碳水化合物替代品,且不会构成任何安全问题。2011年FDA认可甜味剂D-阿洛酮糖可以作为食品添加剂使用。自此D-阿洛酮糖得到了迅速发展,市场上出现了多种含D-阿洛酮糖的产品,像糖尿病患者可以选择此类低热量安全性高的甜味剂,从而在维持健康膳食的前提下同样享受甜蜜滋味。由2012-2016年的亚洲新产品开发活动中糖和甜味剂的使用情况看,蔗糖的使用比例逐渐降低,而其他天然甜味剂的比例逐步上升,2016年达到17%。国内关于D-阿洛酮糖的研究工作起步较晚,主要进行了菌种筛选、酶基因克隆和酶的固定化研究等,尚无产业化报道。因此,阿洛酮糖市场空间广阔。
但阿洛酮糖结晶难度较大,喷雾干燥易潮解,品相不佳,因此,开发适用的结晶工艺对阿洛酮糖产业的发展十分重要。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于针对现有技术的不足,提供一种乙醇中结晶阿洛酮糖的方法,所述方法实现了阿洛酮糖的结晶,提高了阿洛酮糖的商品附加值。
本发明所要解决的技术问题是通过如下技术方案实现的:
一种从乙醇溶液中结晶阿洛酮糖的方法,包括如下步骤:
步骤(1):取纯化的阿洛酮糖溶液,减压浓缩,得到浓缩液I;
步骤(2):将所述步骤(1)得到的浓缩液I加热,加入无水乙醇,再次减压浓缩,使乙醇带走阿洛酮糖溶液中的水分,成为阿洛酮糖的乙醇浓缩液II;
步骤(3):将所述步骤(2)得到的乙醇浓缩液II再加无水乙醇,加热至阿洛酮糖完全溶解,缓慢降温,析出晶体后继续缓慢降温,至晶体不再增多为止,得到含有阿洛酮糖晶体的混合液III;
步骤(4):将所述步骤(3)中得到的混合液III固液分离,得到固体IV和清液体V,其中,固体IV为含有少量乙醇的阿洛酮糖晶体,阿洛酮糖纯度为95%-100%,清液体V为阿洛酮糖的乙醇溶液;
步骤(5):所述步骤(4)中的固体IV减压干燥,得到阿洛酮糖晶体;
步骤(6):所述步骤(4)中清液体V继续浓缩,重复上述步骤,结晶得到剩余阿洛酮糖晶体。
具体来说,所述阿洛酮糖溶液中溶解的阿洛酮糖为化学合成或者生物催化转化中的一种或者两种的组合。
更具体地,所述步骤(1)中的阿洛酮糖溶液需要浓缩到比重为1.1-1.3,例如,比重为1.10、1.15、1.20、1.25、1.30;所述比重是指在4℃下等体积的阿洛酮糖溶液与水的比重;
所述步骤(1)中的加热温度为30-80℃,例如:30℃、40℃、50℃、60℃、70℃、80℃,优选为40-70℃,最佳温度为65℃;
所述步骤(1)中的减压浓缩过程的真空度为0.06-0.10MPa,例如:0.06MPa、0.07MPa、0.08MPa、0.09MPa、0.10MPa。
所述步骤(2)中加入的无水乙醇的体积为阿洛酮糖溶液体积的0.2-3.0倍,例如:0.2倍、0.5倍、1.0倍、1.5倍、2.0倍、2.5倍、3.0倍;优选为0.5倍。
所述步骤(2)中的加热温度为30-70℃,例如:30℃、40℃、50℃、60℃、70℃;优选40-65℃,最佳温度为60℃;
所述步骤(2)中乙醇浓缩液II浓缩后的比重为1.1-1.3。
所述步骤(3)中加入的无水乙醇的体积为阿洛酮糖溶液体积的1.0-10.0倍;优选为2.0-5.0倍;最佳为3.0倍;
所述步骤(3)中的加热温度为30-80℃,例如:30℃、40℃、50℃、60℃、70℃、80℃;优选50-70℃,最佳温度为60℃;
所述步骤(3)中降温速率为0.5-10.0℃/h,例如:0.5℃/h、1.0℃/h、2.0℃/h、3.0℃/h、4.0℃/h、5.0℃/h、6.0℃/h、7.0℃/h、8.0℃/h、9.0℃/h、10.0℃/h;优选1.0-5.0℃/h,最佳为2℃/h。
所述步骤(4)中的固液分离方式为过滤或离心其中之一;
采用过滤方式进行固液分离时,过滤目数为60-500目;
采用离心方式进行固液分离时,离心转速为2000-5000rpm,例如:2000rpm、3000rpm、4000rpm、5000rpm。
所述步骤(5)中的干燥方式为真空加热干燥或真空冷冻干燥其中之一;
采用真空加热干燥时,干燥温度为40℃-70℃,例如:40℃、50℃、60℃、70℃;优选50℃-65℃,最佳为60℃,真空度为0.06-0.10MPa;
采用真空冷冻干燥时,冷冻温度-50℃-0℃,真空度为0.09-0.1MPa。
综上所述,本发明提供一种从乙醇溶液中结晶阿洛酮糖的方法,通过阿洛酮糖在乙醇溶液中降温结晶,一次结晶率高,可达50%以上;结晶晶型均一,易于固液分离,后期干燥简单易行;制备过程中不使用任何有毒有害试剂,安全可靠,且结晶母液和乙醇均可回收重复利用;本发明工艺简单、设备常规、简单,可操作性强且物耗低。
具体实施方式
下面通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。
实施例一
取纯化的阿洛酮糖溶液20L,减压浓缩到比重为1.20(体积为2L),将浓缩液加热至65℃,加入无水乙醇1L,60℃减压浓缩使乙醇带走阿洛酮糖溶液中的水,得到比重为1.20的浓缩液(体积为2L),加无水乙醇6L,加热至60℃,阿洛酮糖完全溶解,缓慢降温,约每2℃/h,析出晶体后继续缓慢降温至40℃,得到含有阿洛酮糖晶体的混合液。100目滤布过滤,固体50℃下真空加热干燥,真空度为0.10MPa,得晶体400g;透过液浓缩至1.5L,二次降温结晶,重复上述结晶过程,晶体干燥回收,滤液与下批次合并套用。
实施例二
取纯化的阿洛酮糖溶液40L,减压浓缩到比重为1.20(体积为2L),将浓缩液加热至80℃,加入无水乙醇0.4L,65℃减压浓缩使乙醇带走阿洛酮糖溶液中的水分,得到比重为1.30的浓缩液(体积为1.5L),加无水乙醇15L,加热至30℃,阿洛酮糖完全溶解,缓慢降温,约每0.5℃/h,析出晶体后继续缓慢降温至10℃,得到含有阿洛酮糖晶体的混合液。60目滤布过滤,固体40℃下真空加热干燥,真空度为0.10MPa,得晶体300g;透过液浓缩至1.2L,二次降温结晶,重复上述结晶过程,晶体干燥回收,滤液与下批次合并套用。
实施例三
取纯化的阿洛酮糖溶液10L,减压浓缩到比重为1.10(体积为1.0L),将浓缩液加热至30℃,加入无水乙醇1.5L,70℃减压浓缩使乙醇带走阿洛酮糖溶液中的水分,得到比重为1.25的浓缩液(体积为0.5L),加无水乙醇2.5L,加热至80℃,阿洛酮糖完全溶解,缓慢降温,约每10℃/h,析出晶体后继续缓慢降温至30℃,得到含有阿洛酮糖晶体的混合液。500目滤布过滤,固体60℃下真空加热干燥,真空度为0.090MPa,得晶体80g;透过液浓缩至0.4L,二次降温结晶,重复上述结晶过程,晶体干燥回收,滤液与下批次合并套用。
实施例四
取纯化的阿洛酮糖溶液100L,减压浓缩到比重为1.25(体积为8L),将浓缩液加热至70℃,加入无水乙醇16L,30℃减压浓缩使乙醇带走阿洛酮糖溶液中的水分,得到比重为1.30的浓缩液(体积为6L),加无水乙醇12L,加热至30℃,阿洛酮糖完全溶解,缓慢降温,约每1.0℃/h,析出晶体后继续缓慢降温至10℃,得到含有阿洛酮糖晶体的混合液。200目滤布过滤,固体70℃下真空加热干燥,真空度为0.10MPa,得晶体1300g;透过液浓缩至5L,二次降温结晶,重复上述结晶过程,晶体干燥回收,滤液与下批次合并套用。
实施例五
取纯化的阿洛酮糖溶液20L,减压浓缩到比重为1.20(体积为2L),将浓缩液加热至30℃,加入无水乙醇2L,40℃减压浓缩使乙醇带走阿洛酮糖溶液中的水分,得到比重为1.10的浓缩液(体积为2.5L),加无水乙醇12.5L,加热至80℃,阿洛酮糖完全溶解,缓慢降温,约每5.0℃/h,析出晶体后继续缓慢降温至10℃,得到含有阿洛酮糖晶体的混合液。300目滤布过滤,固体60℃下真空加热干燥,真空度为0.09MPa,得晶体450g;透过液浓缩至5L,二次降温结晶,重复上述结晶过程,晶体干燥回收,滤液与下批次合并套用。
实施例六
取纯化的阿洛酮糖溶液50L,减压浓缩到比重为1.30(体积为3L),将浓缩液加热至50℃,加入无水乙醇2L,60℃减压浓缩使乙醇带走阿洛酮糖溶液中的水分,得到比重为1.20的浓缩液(体积为2.5L),加无水乙醇2.5L,加热至60℃,阿洛酮糖完全溶解,缓慢降温,约每5.0℃/h,析出晶体后继续缓慢降温至10℃,得到含有阿洛酮糖晶体的混合液。3000rpm离心,固体-50℃下真空冷冻干燥,真空度为0.09MPa,得晶体600g;上清液浓缩至1.5L,二次降温结晶,重复上述结晶过程,晶体干燥回收,滤液与下批次合并套用。
实施例七
取纯化的阿洛酮糖溶液30L,减压浓缩到比重为1.30(体积为1.5L),将浓缩液加热至50℃,加入无水乙醇2L,60℃减压浓缩使乙醇带走阿洛酮糖溶液中的水分,得到比重为1.30的浓缩液(体积为1.5L),加无水乙醇1.5L,加热至60℃,阿洛酮糖完全溶解,缓慢降温,约每1.0℃/h,析出晶体后继续缓慢降温至10℃,得到含有阿洛酮糖晶体的混合液。2000rpm离心,固体0℃下真空冷冻干燥,真空度为0.09MPa,得晶体100g;上清浓缩至1.5L,二次降温结晶,重复上述结晶过程,晶体干燥回收,滤液与下批次合并套用。
实施例八
取纯化的阿洛酮糖溶液50L,减压浓缩到比重为1.30(体积为3L),将浓缩液加热至50℃,加入无水乙醇2L,60℃减压浓缩使乙醇带走阿洛酮糖溶液中的水分,得到比重为1.20的浓缩液(体积为2.5L),加无水乙醇2.5L,加热至60℃,阿洛酮糖完全溶解,缓慢降温,约每5.0℃/h,析出晶体后继续缓慢降温至10℃,得到含有阿洛酮糖晶体的混合液。3000rpm离心,固体-50℃下真空冷冻干燥,真空度为0.09MPa,得晶体600g;上清液浓缩至1.5L,二次降温结晶,重复上述结晶过程,晶体干燥回收,滤液与下批次合并套用。
实施例九
取纯化的阿洛酮糖溶液50L,减压浓缩到比重为1.30(体积为2.5L),将浓缩液加热至60℃,加入无水乙醇2L,60℃减压浓缩使乙醇带走阿洛酮糖溶液中的水分,得到比重为1.30的浓缩液(体积为2.5L),加无水乙醇1.5L,加热至70℃,阿洛酮糖完全溶解,缓慢降温,约每3.0℃/h,析出晶体后继续缓慢降温至10℃,得到含有阿洛酮糖晶体的混合液。5000rpm离心,固体-20℃下真空冷冻干燥,真空度为0.09MPa,得晶体300g;上清浓缩至2.4L,二次降温结晶,重复上述结晶过程,晶体干燥回收,滤液与下批次合并套用。
以上所述仅为本发明的实施例而已,并不用于限制本发明。对于本领域技术人员来说,本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的权利要求范围之内。
综上所述,本发明提供一种从乙醇溶液中结晶阿洛酮糖的方法,通过阿洛酮糖在乙醇溶液中降温结晶,一次结晶率高,可达50%以上;结晶晶型均一,易于固液分离,后期干燥简单易行;制备过程中不使用任何有毒有害试剂,安全可靠,且结晶母液和乙醇均可回收重复利用;本发明工艺简单、设备常规、简单,可操作性强且物耗低。

Claims (7)

1.一种从乙醇溶液中结晶阿洛酮糖的方法,其特征在于,所述方法包括如下步骤:
步骤(1):取纯化的阿洛酮糖溶液,减压浓缩,得到浓缩液I;
步骤(2):将所述步骤(1)得到的浓缩液I加热,加入无水乙醇,再次减压浓缩,使乙醇带走阿洛酮糖溶液中的水分,成为阿洛酮糖的乙醇浓缩液II;
步骤(3):将所述步骤(2)得到的乙醇浓缩液II再加无水乙醇,加热至阿洛酮糖完全溶解,缓慢降温,析出晶体后继续缓慢降温,至晶体不再增多为止,得到含有阿洛酮糖晶体的混合液III;
步骤(4):将所述步骤(3)中得到的混合液III固液分离,得到固体IV和清液体V,其中,固体IV为含有少量乙醇的阿洛酮糖晶体,阿洛酮糖纯度为95%-100%,清液体V为阿洛酮糖的乙醇溶液;
步骤(5):所述步骤(4)中的固体IV减压干燥,得到阿洛酮糖晶体;
步骤(6):所述步骤(4)中清液体V继续浓缩,重复上述步骤,结晶得到剩余阿洛酮糖晶体。
2.如权利要求1所述的方法,其特征在于,所述阿洛酮糖溶液中溶解的阿洛酮糖为化学合成或者生物催化转化中的一种或者两种的组合。
3.如权利要求1或2所述的方法,其特征在于,所述步骤(1)中的阿洛酮糖溶液需要浓缩到比重为1.1-1.3;所述比重是指在4℃下等体积的阿洛酮糖溶液与水的比重;
所述步骤(1)中的加热温度为30-80℃,优选为40-70℃,最佳温度为65℃;
所述步骤(1)中的减压浓缩过程的真空度为0.06-0.10MPa。
4.如权利要求1-3任一项所述的方法,其特征在于,所述步骤(2)中加入的无水乙醇的体积为阿洛酮糖溶液体积的0.2-3.0倍;
优选为0.5倍。
所述步骤(2)中的加热温度为30-70℃,优选40-65℃,最佳温度为60℃;
所述步骤(2)中乙醇浓缩液II浓缩后的比重为1.1-1.3。
5.如权利要求1-4任一项所述的方法,其特征在于,所述步骤(3)中加入的无水乙醇的体积为阿洛酮糖溶液体积的1.0-10.0倍;
优选为2.0-5.0倍;最佳为3.0倍;
所述步骤(3)中的加热温度为30-80℃;优选50-70℃,最佳温度为60℃;
所述步骤(3)中降温速率为0.5-10.0℃/h,优选1.0-5.0℃/h,最佳为2℃/h。
6.如权利要求1-5任一项所述的方法,其特征在于,所述步骤(4)中的固液分离方式为过滤或离心其中之一;
采用过滤方式进行固液分离时,过滤目数为60-500目;
采用离心方式进行固液分离时,离心转速为2000-5000rpm。
7.如权利要求1-6任一项所述的方法,其特征在于,所述步骤(5)中的干燥方式为真空加热干燥或真空冷冻干燥其中之一;
采用真空加热干燥时,干燥温度为40℃-70℃,优选50℃-65℃,最佳为60℃,真空度为0.06-0.10MPa;
采用真空冷冻干燥时,冷冻温度-50℃-0℃,真空度为0.09-0.1MPa。
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