CN110627847B - 一种阿洛酮糖晶体的制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种阿洛酮糖晶体的制备方法，包括步骤如下：将酶转化完成的阿洛酮糖液经过色谱分离，将阿洛酮糖提纯至纯度为98.5％以上；提纯后的阿洛酮糖浓缩至固形物质量含量75‑85％，迅速降温至35‑45℃；加入晶种，保持35‑45℃，真空度‑0.03～‑0.09MPa，进行恒温、蒸发结晶；离心分离，得到粒径大于60目的晶体，经洗涤、干燥，即得阿洛酮糖晶体。本发明采用可控蒸发、恒温结晶等技术手段，解决了阿洛酮糖在高过饱和度的情况下产生细小晶体的弊端，大大提高了晶体的粒径，一次结晶收率达到60‑70％，不仅大大简化了制备工艺，而且提高了结晶收率。

Description

一种阿洛酮糖晶体的制备方法

技术领域

本发明属于功能糖制备技术领域，具体涉及一种阿洛酮糖晶体的生产方法。

背景技术

阿洛酮糖(D-psicose)是自然界中含量非常低的六碳糖，是D-果糖C-3位点的差向异构体。D-阿洛酮糖很难被消化吸收，几乎不为生命活动提供能量，因此是一种非常有用的低卡路里的甜味剂。在医药健康领域，D-阿洛酮糖可以抑制脂肪肝酶和肠道α-糖苷酶，从而降低体内脂肪的积累和抑制血糖浓度的上升。在膳食中添加D-阿洛酮糖可以降低餐后血糖反应，提高胰岛素的敏感性和葡萄糖耐受性。另外，相对其他稀有糖，D-阿洛酮糖能更加有效地清除活性氧自由基。在小鼠试验中，发现D-阿洛酮糖可以通过抑制活性氧的产生来阻止双-(2-乙基己基)-邻苯二甲酸诱发的对睾丸的伤害。此外D-阿洛酮糖对6-羟基多巴胺诱导的细胞凋亡有神经保护的作用，同时还能抑制高浓度葡萄糖诱导下的单核细胞趋化蛋白MCP-1的表达。这就预示着D-阿洛酮糖具有治疗神经组织退化和动脉粥样硬化等相关疾病的潜在功能。

目前市售多为液体产品及粉末状固体产品，因为阿洛酮糖在高过饱和度时，晶体生成较晶体生长快，容易产生细小晶体，而导致溶液粘度增大，不利于大晶体的生长，多数在生产过程中加入大量酒精作为活性剂，造成生产麻烦且有安全隐患，不添加酒精的工艺采用多次结晶、补加物料来弥补晶体难生长的问题，生产工艺繁琐，收率低，成本高，且结晶收率仅40％左右。

此外，CN102250157A公开了制造D-阿洛酮糖晶体的方法，更具体地涉及由D-阿洛酮糖溶液通过利用过饱和制造D-阿洛酮糖晶体的方法。CN108290917A公开了一种D-阿洛酮糖的制造方法。所述D-阿洛酮糖的制造方法包含使D-果糖通过D-阿洛酮糖表异构化以产生含D-阿洛酮糖的溶液，使所述含D-阿洛酮糖的溶液通过第一冷却及离子纯化，使经纯化的含D-阿洛酮糖的溶液通过第一浓缩及第二冷却，使已通过第一浓缩及第二冷却的含D-阿洛酮糖的溶液通过层析以获得含D-果糖的母液及含D-阿洛酮糖的分离溶液；以及使所述含D-阿洛酮糖的分离溶液通过第二浓缩及第三冷却以获得D-阿洛酮糖晶体，其中在所述D-阿洛酮糖表异构化中再使用由层析产生的含D-果糖的母液。CN106852145A一种用于制备具有98％(w/w)以上的纯度和MA 200以上的晶粒尺寸的高纯度D-阿洛酮糖晶体的方法，其包括如下步骤：从D-阿洛酮糖溶液除去杂质以得到纯化的D-阿洛酮糖溶液；浓缩所述纯化的D-阿洛酮糖溶液；通过热交换器将所述浓缩的D-阿洛酮糖溶液冷却至30℃至40℃；将30℃至40℃的D-阿洛酮糖溶液预结晶以得到糖膏；以及使用所述预结晶的糖膏来结晶。

以上技术均采用了多次反复加热、冷却的工艺制备阿洛酮糖晶体，工艺复杂，不易操作，给实际生产带来麻烦，且生成的晶体颗粒度小，收率低。

发明内容

为了解决现有技术不足，本发明提供一种阿洛酮糖晶体的制备方法。本发明采用可控蒸发、恒温结晶，解决了阿洛酮糖在高过饱和度的情况下产生细小晶体的弊端，获得高纯度、粒度分布范围小的晶体。

原料说明：

本发明所用原料为酶转化完成的阿洛酮糖液，按照现有技术即可。具体可参考中国专利文件CN106520746A(201611095914.6)公开的方法，原料阿洛酮糖液中阿洛酮糖质量含量为25-35％。

为了实现本发明的目的，本发明采用如下技术手段：

一种阿洛酮糖晶体的制备方法，包括步骤如下：

将酶转化完成的阿洛酮糖液经过色谱分离，将阿洛酮糖提纯至纯度为95％以上，优选提纯至98.5％以上；

提纯后的阿洛酮糖浓缩至固形物质量含量75-85％，迅速降温至35-45℃；

加入晶种，保持35-45℃，真空度-0.03～-0.09MPa，进行恒温、蒸发结晶；

离心分离，得到粒径大于60目的晶体，经洗涤、干燥，即得阿洛酮糖晶体。

根据本发明，优选的，色谱分离过程采用SSMB系统(顺序式模拟移动色谱分离)，填充钙型色谱分离树脂。优选的，色谱分离过程中控制水料质量比为1:1～1:3。经过色谱分离，可将阿洛酮糖的纯度由25-35％，提纯到98.5％以上。

根据本发明，优选的，通过加热搅拌的方式将提纯后的阿洛酮糖浓缩至质量浓度75-85％，然后按照35-45℃/h的降温速率，迅速降温至35-45℃。

根据本发明，优选的，晶种的加入量为浓缩后物料质量的0.1-5％，进一步优选2-3％。

恒温、蒸发结晶过程中，保持温度恒定在35-45℃。

根据本发明，优选的，恒温、蒸发结晶时间为30-60小时。

根据本发明，优选的，离心分离过程为采用60目滤布进行离心分离，可有效除掉细小晶体，含有细小晶体的母液可作为下批次的晶种，循环使用。

根据本发明，优选的，离心后的晶体采用4℃冷水进行洗涤，流化床40-60℃烘干。

根据本发明，一种优选的实施方式，包括步骤如下：

(1)提纯

酶转化完成的阿洛酮糖液经过精制后，通过色谱分离，将阿洛酮糖提纯至98.5％以上；

其中色谱分离设备为SSMB系统，填充的钙型色谱分离树脂，提纯前阿洛酮糖纯度为25-35％，提纯后纯度≥98.5％；

(2)浓缩

将上述提纯后的阿洛酮糖浓缩至质量浓度75-85％，迅速降温至35-45℃；

(3)结晶

按照浓缩后物料质量0.1-5％加入晶种，保持35-45℃，真空度-0.03～-0.09MPa，进行恒温、蒸发结晶；

(4)离心、洗涤

采用60目滤布进行离心分离，可有效除掉细小晶体，含有细小晶体的母液可作为下批次的晶种，离心后的晶体采用4℃冷水进行洗涤；

(5)干燥

将洗涤后的晶体采用流化床40-60℃烘干，即得阿洛酮糖晶体。

本发明的有益效果：

本发明采用可控蒸发、恒温结晶等技术手段，解决了阿洛酮糖在高过饱和度的情况下产生细小晶体的弊端，在不使用酒精的情况下，获得高纯度、粒度分布范围小的晶体，制备的阿洛酮糖晶体纯度达到98.5％以上，晶体颗粒度分布在20-40目，大大提高了晶体的粒径，一次结晶收率达到60-70％，不仅大大简化了制备工艺，而且提高了结晶收率。

本发明将结晶温度控制在35-45℃，保持该温度范围恒定，可以有效解决产生细小晶体的问题，可使晶体粒径慢慢提高，得到大粒径晶体。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明作进一步说明，但不限于此。

实施例中所用原料为酶转化精制的阿洛酮糖液，可参考中国专利文件CN106520746A(201611095914.6)公开的方法。

采用枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)BLCY-005，2016年10月26日保存于中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心，地址：北京市朝阳区北辰西路1号院3号中国科学院微生物研究所，保藏号CGMCC No.13152。

对枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)BLCY-005进行培养，步骤如下：

(a)取枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)BLCY-005接种于LB培养基中，在35℃的条件下，活化培养12h，制得活化菌株

(b)取步骤(a)制得的活化菌株，接种于种子培养基中，在35℃的条件下，增殖培养12h，制得种子液；

所述种子培养基组分如下，均为重量百分比：

蛋白胨1％，酵母浸粉0.5％，氯化钠1％，无水硫酸镁0.01％，磷酸二氢钾0.02％，余量水，pH6.8；

(c)取步骤(b)制得的种子液，按体积比5％的比例接种于发酵培养基中，在35℃，扩大培养48h，即得枯草芽孢杆菌的发酵液；

所述发酵培养基组分如下，均为重量百分比：

酵母浸粉3％，玉米浆粉2％，葡萄糖1％，无水硫酸镁0.01％，磷酸氢二铵0.02％，硫酸铵0.02％，余量水，pH＝6.8。

将枯草芽孢杆菌的发酵液经20℃、转速3000r/min的条件下离心30分钟后，取菌体在温度20℃、压力30mPa的条件下均质10min，得到含有D-阿洛酮糖3-差向异构酶的混合液；配制质量浓度为60％的果糖溶液，加入含有D-阿洛酮糖3-差向异构酶的混合液，含有D-阿洛酮糖3-差向异构酶的混合液的加入量为果糖溶液体积百分比的5％，调pH值5.5，按质量百分比0.005％的比例添加氯化钴，在40℃条件下，保温反应30小时，然后向反应液中流加果糖溶液，维持反应液中果糖质量浓度为20％，继续反应30h，停止反应，制得质量含量为25-35％的D-阿洛酮糖粗液。

实施例1、

通过酶转化精制的阿洛酮糖液，其中阿洛酮糖纯度32％。采用SSMB色谱分离系统，水料质量比为1.5，温度55℃，提纯后纯度99.1％，浓缩至固形物质量含量85％，加入1％的晶种，保持温度为45℃，真空度为-0.04MPa，搅拌转速为15转/分钟，结晶40小时，离心后采用4℃冷水洗涤，60℃流化床烘干，经筛分，20目以上晶体数量百分比为8％，20-40目晶体为61％，40-60目晶体为20.5％，60目以下为10.5％，晶体收率70％，晶体纯度99.6％。

实施例2、

通过酶转化精制的阿洛酮糖液，其中阿洛酮糖纯度30％。采用SSMB色谱分离系统，水料质量比为1.6，温度60℃，提纯后纯度99.0％，浓缩至固形物质量含量75％，加入0.5％的晶种，保持温度为35℃，真空度为-0.05MPa，搅拌转速为10转/分钟，结晶60小时，离心后采用4℃冷水洗涤，40℃流化床烘干，经筛分，20目以上晶体数量百分比为10％，20-40目晶体为58％，40-60目晶体为22％，60目以下为10％，晶体收率65％，晶体纯度99.8％。

实施例3、

通过酶转化精制的阿洛酮糖液，其中阿洛酮糖纯度28％。采用SSMB色谱分离系统，水料质量比为1.8，温度58℃，提纯后纯度99.2％，浓缩至固形物质量含量80％，加入0.5％的晶种，保持温度为45℃，真空度为-0.05MPa，搅拌转速为12转/分钟，结晶50小时，离心后采用4℃冷水洗涤，50℃流化床烘干，经筛分，20目以上晶体数量百分比为12％，20-40目晶体为63％，40-60目晶体为15％，60目以下为10％，晶体收率61％，晶体纯度99.7％。

对比例1

如实施例1所述，不同的是：结晶温度保持25℃。

结果：20目以上晶体数量百分比为9％，20-40目晶体为20％，40-60目晶体为11％，60目以下为60％，晶体收率35％，晶体纯度91.2％。

对比例2

如实施例1所述，不同的是：结晶温度保持55℃。

结果：20目以上晶体数量百分比为13％，20-40目晶体为18％，40-60目晶体为12％，60目以下为57％，晶体收率32％，晶体纯度65.7％。

对比例3

如实施例1所述，不同的是：真空度-0.01MPa。

结果：反应时间延长至180h。20目以上晶体数量百分比为7％，20-40目晶体为55％，40-60目晶体为17％，60目以下为21％，晶体收率54％，晶体纯度98.7％。

对比例4

如实施例1所述，不同的是：真空度-0.12MPa。

结果：20目以上晶体数量百分比为15％，20-40目晶体为21％，40-60目晶体为16％，60目以下为48％，晶体收率38％，晶体纯度93.5％。

结果分析：

对比例1、2、4可以得出，由于结晶温度过高或过低以及真空度过高，都会使阿洛酮糖溶液进入高过饱和度状态，从而产生细小晶体，造成晶体颗粒度变小，同时晶体收率和纯度也受到影响，对比例2由于温度过高，会造成阿洛酮糖热变性，造成晶体纯度大幅度下降。

对比例3虽然真空度过低对晶体颗粒度和收率，纯度影响较小，但是反应时间延长至180h；是实施例1的3倍，会造成生产效率下降，生产成本上升。

Claims (8)

1.一种阿洛酮糖晶体的制备方法，包括步骤如下：

将酶转化完成的阿洛酮糖液经过色谱分离，将阿洛酮糖提纯至纯度为95％以上；

提纯后的阿洛酮糖浓缩至固形物质量含量75-85％，迅速降温至35-45℃；

加入晶种，保持35-45℃，真空度-0.04～-0.05MPa，进行恒温、蒸发结晶，恒温、蒸发结晶时间为30-60小时；

离心分离，得到粒径大于60目的晶体，经洗涤、干燥，即得阿洛酮糖晶体。

所述色谱分离采用SSMB系统，填充钙型色谱分离树脂。

2.根据权利要求1所述的阿洛酮糖晶体的制备方法，其特征在于，色谱分离过程中控制水料质量比为1:1～1:3。

3.根据权利要求1所述的阿洛酮糖晶体的制备方法，其特征在于，通过加热搅拌的方式将提纯后的阿洛酮糖浓缩至质量浓度75-85％，然后按照35-45℃/h的降温速率，迅速降温至35-45℃。

4.根据权利要求1所述的阿洛酮糖晶体的制备方法，其特征在于，晶种的加入量为浓缩后物料质量的0.1-5％。

5.根据权利要求1所述的阿洛酮糖晶体的制备方法，其特征在于，晶种的加入量为浓缩后物料质量的2-3％。

6.根据权利要求1所述的阿洛酮糖晶体的制备方法，其特征在于，恒温、蒸发结晶过程中，保持温度恒定在35-45℃。

7.根据权利要求1所述的阿洛酮糖晶体的制备方法，其特征在于，离心分离过程为采用60目滤布进行离心分离，含有细小晶体的母液可作为下批次的晶种，循环使用。

8.根据权利要求1所述的阿洛酮糖晶体的制备方法，其特征在于，离心后的晶体采用4℃冷水进行洗涤，流化床40-60℃干燥。