CN111741962A

CN111741962A - 生产功能性晶体甜味剂的方法

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Publication number: CN111741962A
Application number: CN201980013137.1A
Authority: CN
Inventors: 金*訚; 金㚖訚; 梁宰炅; 柳京宪; 朴成原; 朴智远; 崔垠修
Original assignee: Samyang Corp
Current assignee: Samyang Corp
Priority date: 2017-06-30
Filing date: 2019-02-07
Publication date: 2020-10-02
Anticipated expiration: 2039-02-07
Also published as: AU2023201711A1; KR20190003308A; CN111741962B; TW201904445A; AU2019217136A1; CA3090459A1; KR20220110671A; KR102424913B1; AU2021286421A1; JP7178417B2; TWI713821B; KR102643143B1; JP2021512882A; JP2022118140A; JP2023001356A; TW202003538A; KR102016701B1; KR20190098040A; AU2021286421B2

Abstract

本发明涉及一种结晶的功能性甜味剂的制备方法，更具体地，涉及一种用于制备结晶的功能性甜味剂的方法，其通过控制杂质的含量或包含在用于制备晶体的溶液中的杂质的产生来提高结晶收率和增加粒径。

Description

生产功能性晶体甜味剂的方法

技术领域

本发明涉及结晶的功能性甜味剂的制备方法，涉及一种通过控制杂质的含量来提高结晶收率和增加粒径的用于制备阿洛酮糖晶体的方法，其中所述杂质是在制备结晶的功能性甜味剂(例如阿洛酮糖晶体)的过程中从阿洛酮糖转化得到的。

背景技术

以糖和淀粉糖为代表的普通糖类构成了世界上最大的市场，约65万亿韩元，但是随着消费者对以健康为导向的功能性和高级产品的需求在世界范围内增强，功能性甜味剂(例如包括木糖醇的糖醇、包括低聚果糖的低聚糖、包括结晶果糖的功能性糖、包括三氯蔗糖或阿斯巴甜的甜味剂等)的市场已经增长。

甜味剂是调味料和提供甜味的食品添加剂的总称。在众多甜味剂中，糖、葡萄糖、果糖等作为天然成分分布最广泛，并且最广泛用于制备加工食品。然而，随着糖的消极方面如蛀牙、肥胖、糖尿病等变得越来越突出，用于糖的替代功能性甜味剂已受到全世界的关注。

近来，有一种作为替代糖的阿洛酮糖，其可以替代作为功能性甜味剂的糖或果糖。可以通过化学或生物学方法来制备阿洛酮糖，但是由于产物中包含的阿洛酮糖的量很少，因此需要纯化和浓缩的过程。然而，由于浓缩的糖浆的用途有限，因此对结晶粉末的需求很高。由于其结晶度低，因此难以结晶阿洛酮糖。

因此，迫切需要一种制备阿洛酮糖晶体的方法，其通过最小化包含在用于结晶的阿洛酮糖溶液中的杂质的含量或在阿洛酮糖的制备过程中的杂质的产生、以及控制从阿洛酮糖转化得到的杂质的含量来提高结晶收率和增加粒径。

发明内容

【技术问题】

本发明涉及一种制备阿洛酮糖晶体的方法，其通过控制杂质的含量或包含在用于制备晶体的溶液中的杂质的产生来提高结晶收率和增加粒径。

此外，本发明提供了一种阿洛酮糖晶体的制备方法，其可以通过适当地控制晶体颗粒的生长来生产具有均匀粒径的阿洛酮糖，从而减少回收过程中的损失并提高结晶收率以实现更高的生产率。

此外，本发明提供了一种用于结晶阿洛酮糖的组合物，其中将阿洛酮糖转化物质(杂质-S(Impurity-S))的含量控制在特定的含量范围内，从而增加了结晶收率，粒径均匀，并减少回收过程中的损失。

【技术方案】

本发明涉及一种用于阿洛酮糖结晶的组合物，其用于提供均一的粒径并通过降低回收过程中的损失来提高结晶收率，其中将阿洛酮糖转化物质(杂质-S)的含量控制在特定的含量范围内；以及使用该组合物制备阿洛酮糖晶体的方法。此外，本发明涉及制备阿洛酮糖晶体的方法，其通过控制杂质的含量或包含在用于制备晶体的溶液中的杂质的产生来提高结晶收率和增加粒径.

由于阿洛酮糖更加不稳定，因此当pH较低且温度较高时(图2、图3)，在实际生产过程中，特别是在浓缩步骤中，阿洛酮糖的含量发生变化。该问题降低了高纯度阿洛酮糖的纯度，因此在很大程度上影响了结晶步骤。可以证实，由于实际上在该过程中降低了阿洛酮糖的含量，额外产生的阿洛酮糖转化物质(杂质)的含量变得更高，并且该组分在很大程度上影响了阿洛酮糖的结晶。发明人发现，当在各种阿洛酮糖转化物质中包含杂质-S的含量时，这可能充当阿洛酮糖晶体颗粒生长的抑制剂，从而在很大程度上影响晶体颗粒的粒径和结晶收率。

因此，本发明可以通过在高纯度分离过程之后的浓缩之前或之后的步骤中将杂质(杂质-S)含量控制为特定含量以下，来防止减小阿洛酮糖的粒径，并提供具有均匀粒径的阿洛酮糖以进行阿洛酮糖结晶过程。此外，具有均匀粒径的颗粒的生长可以减少回收过程中的损失并提高结晶收率，从而提高生产率。

在作为阿洛酮糖结晶过程中使用的原料的阿洛酮糖浆中，可以包括各种阿洛酮糖转化物质，这些物质是在制备阿洛酮糖过程中产生的除阿洛酮糖以外的杂质。或者，阿洛酮糖转化物质可能在阿洛酮糖结晶过程中产生。通过将转化物质中的特定转化物质(以下称为杂质-S)调节(控制)为低于特定量，例如低于2重量％，可以提高阿洛酮糖晶体颗粒的形状、结构和尺寸、晶体纯度、晶体产率和结晶收率。杂质-S充当抑制剂，阻止阿洛酮糖晶体颗粒的生长，因此降低了结晶收率。在本发明中，可以通过控制阿洛酮糖的生产过程在不生产阿洛酮糖转化物质的条件下进行来增加阿洛酮糖晶体的粒径和产率的方法。

所述阿洛酮糖转化物质(杂质-S)可以为具有通过LC/MS分析测得的质荷比为10-600m/z、10-550m/z、10-500m/z、10-450m/z、10-400m/z、20-600m/z、20-550m/z、20-500m/z、20-450m/z、20-400m/z、30-600m/z、30-550m/z、30-500m/z、30-450m/z、30-400m/z、40-600m/z、40-550m/z、40-500m/z、40-450m/z、40-400m/z、50-600m/z、50-550m/z、50-500m/z、50-450m/z或50-400m/z的物质、或通过HPLC分析测得的在31±2min的洗脱时间具有最大峰的物质。LC/MS分析是对通过分离具有通过HPLC分析测得的在31±2min的洗脱时间具有最大峰的物质获得的物质进行分析。

此外，所述阿洛酮糖转化物质(杂质-S)可以是阿洛酮糖的变性产物、阿洛酮糖的变性产物的聚合物、或在阿洛酮糖降解期间产生或转化的中间物质。所述阿洛酮糖转化物质(杂质-S)的分子量的下限可以为阿洛酮糖分子量的0.2倍以上、0.3倍以上、0.4倍以上、0.5倍以上、0.6倍以上、0.7倍以上、0.8倍以上、0.9倍以上、1倍以上、1.1倍以上、1.2倍以上、1.3倍以上、1.4倍以上、1.5倍以上、1.6倍以上、1.7倍以上、1.8倍以上、1.9倍以上或2倍以上。所述阿洛酮糖转化物质(杂质-S)的分子量的上限可以为阿洛酮糖分子量的10倍以下、9倍以下、8倍以下、7倍以下、6倍以下、5倍以下、4倍以下、3倍以下、2倍以下、低于1.5倍、1.5倍以下、1.4倍以下、1.3倍以下、1.2倍以下、1.1倍以下、1倍以下、0.9倍以下、0.8倍以下、0.7倍以下、0.6倍以下、0.5倍以下、0.4倍以下、0.3倍以下、0.2倍以下。所述阿洛酮糖转化物质(杂质-S)的分子量可以在由下限值和上限值的组合设定的范围内。例如，所述阿洛酮糖转化物质(杂质-S)的分子量可以为具有阿洛酮糖分子量的0.4倍以上至10倍、0.5倍以上至10倍、0.53倍以上至10倍、0.4倍以上至9倍、0.5倍以上至9倍、0.53倍以上至9倍、0.4倍以上至8倍、0.5倍以上至8倍、0.53倍以上至8倍、0.4倍以上至7倍、0.4倍以上至6倍、0.4倍以上至5倍、0.4倍以上至4倍、0.4倍以上至3倍、0.4倍以上至2倍、0.4倍以上至小于1.5倍、0.4倍以上至1.5倍以下、0.4倍以上至1.4倍、0.4倍以上至1.3倍、0.4倍以上至1.2倍、0.4倍以上至1.1倍、0.4倍以上至1倍、0.4倍以上至0.9倍、0.4倍以上至0.8倍、0.4倍以上至0.7倍、0.4倍以上至0.6倍、0.4倍以上至0.5倍、0.5倍以上至7倍、0.53倍以上至7倍、0.4倍以上至6倍、0.5倍以上至6倍、0.5倍以上至5倍、0.5倍以上至4倍、0.5倍以上至3倍、0.5倍以上至2倍、0.5倍以上至小于1.5倍、0.5倍以上至1.5倍以下、0.5倍以上至1.4倍、0.5倍以上至1.3倍、0.5倍以上至1.2倍、0.5倍以上至1.1倍、0.5倍以上至1倍、0.5倍以上至0.9倍、0.5倍以上至0.8倍、0.5倍以上至0.7倍、0.5倍以上至0.6倍、0.53倍以上至6倍、0.4倍以上至5倍、0.5倍以上至5倍、0.53倍以上至5倍、0.4倍以上至4倍、0.5倍以上至4倍、0.53倍以上至4倍、1.5倍以上至10倍、2倍以上至10倍、2倍以上至4倍的分子量的阿洛酮糖的变性产物、阿洛酮糖的变性产物的聚合物、或阿洛酮糖的降解过程中产生或转化的中间物质。

在一个实施方案中，由于阿洛酮糖转化物质(杂质-S)在外部应力(stress)例如高温或酸性条件下连续暴露，因此作为阿洛酮糖转化物质(杂质-S)的阿洛酮糖变性聚合物可以转化为具有与二聚体相似的分子量的阿洛酮糖变性聚合物(阿洛酮糖的四聚物类似物)。这是因为由于阿洛酮糖易于因外部应力而变性，因此，由于其被转化为变性聚合物的机理，所以阿洛酮糖或阿洛酮糖转化物质随机地重复脱水和缩合反应。可替代地，所述阿洛酮糖转化物质(杂质-S)可以为在阿洛酮糖降解期间产生或转化的中间物质。

具体地，在分子量341m/z中检测到的组分是含量增加的组分，这是因为对含阿洛酮糖的结晶原料进行了严格处理，并且阿洛酮糖的二聚体状结构的物质通过脱水或缩合反应变性。作为通过LC-MS分析推断结构的结果，可以预测该物质具有化学式为C12H22O11，并且是阿洛酮糖变性的聚合物。证实了随着热处理的进行，具有与阿洛酮糖变性聚合物的二聚体相似的分子量的阿洛酮糖变性聚合物(阿洛酮糖的四聚体类似物)C25H28O11、C24H42O21或C24H44O22与阿洛酮糖的二聚体状结构的物质一起增加。可以认为，阿洛酮糖很容易因外部应力(例如热处理)而变性，阿洛酮糖或阿洛酮糖转化物质随机地重复进行脱水和缩合反应，从而转化为上述物质。

具体而言，作为LC-MS分析的结果，在阿洛酮糖转化物质(杂质-S)中检测出的成分可能包含在己糖的降解过程(例如阿洛酮糖通过脱水反应分解为HMF)中产生的中间物质(呋喃醛中间体)、Na⁺离子键合到阿洛酮糖上的[C₆H₁₂O₆+Na]⁺、或Na⁺离子键合到阿洛酮糖二聚体分子上的[C₆H₁₂O₆+Na]⁺)。

此外，通过LC-MS分析推断化学结构的结果，阿洛酮糖转化物质可包含分子式为CxHyOz的化合物，其中x可以为3-15、3-14、3-13、3-12、4-15、4-14、4-13、4-12、5-15、5-14、5-13或5-12的整数，y可以为1-15、1-14、1-13、1-12、2-15、2-14、2-13、2-12、3-15、3-13、3-12、4-15、4-14、4-13或4-12的整数，并且z可以为1-10、1-9、1-8、1-7或1-6的整数。

例如，阿洛酮糖转化物质可包含具有分子式为C₅H₄O₃、C₅H₆O₄、C₅H₈O₃、C₅H₄O₂、C₅H₁₀O₃、C₆H₄O₅、C₆H₁₀O₃、C₆H₄O₄、C₆H₆O₃、C₆H₈O、C₆H₄O₅、C₆H₆O₄、C₆H₄O₄、C₆H₄O₃、C₆H₈O₃、C₁₁H₈O₆、C₁₂H₁₂O₅或C₁₂H₁₀O₅的化合物。

具体地，所述阿洛酮糖转化物质可以包含一种或多种选自以下的化合物：乙酰丙酸(4-氧代戊酸)、糠醛、羟甲基糠醛(HMF)、γ-羟基戊酸(GVB)、2,5-二甲基呋喃、2,5-呋喃二甲酸(FDCA)、5-羟甲基-2-糠酸、2,5-甲酰基呋喃甲酸、2,5-呋喃二甲醛、2,5-双-(羟甲基)呋喃、双(5-甲酰基-2-糠基)醚、2-糠酸、3-糠酸、5-羟基糠醛、2,5-二氢-2,5-二甲氧基呋喃、(2R)-5-氧代四氢-2-呋喃甲酸、2,5-甲酰基呋喃甲酸、5,5'-亚甲基二(2-糠酸)和双(5-甲基糠基)醚。

根据本发明，提供了一种用于通过在不产生阿洛酮糖转化物质的条件下进行阿洛酮糖的生成、分离和/或纯化过程，去除或降低包含在用作阿洛酮糖结晶过程的原料的阿洛酮糖浆中的转化物质(杂质-S)的含量的方法，因此，通过减少结晶原料中的杂质-S的含量并降低阻止晶体生长的杂质的含量，可以改善晶体形状和提高结晶收率。

具体地，可以通过用于防止或减少杂质-S的产生、或去除或减少所产生的杂质-S的方法可以控制转化物质(杂质-S)的含量。在本发明的一个实施方案中，由于控制阿洛酮糖的生产过程在抑制或减少阿洛酮糖转化物质的产生的条件下进行的方法，可以增加阿洛酮糖晶体的粒径，并且可以将晶体形成为接近四边形的形状，并且可以提高阿洛酮糖的产率。更具体地，当结晶未稀释的溶液中的阿洛酮糖转化物质(杂质-S)组分的含量为2重量％以下时，可以提高阿洛酮糖晶体颗粒的生长和收率。

抑制或减少杂质-S的产生的方法可以通过控制不产生阿洛酮糖转化物质的条件，特别是在浓缩过程中的阿洛酮糖的生产过程的条件(例如控制pH、温度、电导率)来实现。此外，用于去除或减少产生的杂质-S的方法可以使用进行活性碳处理的方法或通过重新溶解初次结晶中获得的晶体的二次结晶的方法等，并且可以使用去除阿洛酮糖浆中的杂质的方法。

具体地，控制杂质的产生或含量的方法可以用以下方法中的一种或多种方法进行。

作为一个实施方案，用于抑制或减少在阿洛酮糖生产过程中阿洛酮糖转化物质(杂质-S)的产生的方法的一个实施方案可以是在pH 4以上和/或70℃以下的温度下进行阿洛酮糖生成过程的方法。具体而言，由于在pH 4-7或pH 4-6以及温度为70℃以下、优选为60℃以下的条件下阿洛酮糖相对稳定，因此优选在阿洛酮糖生产过程(例如脱色、离子纯化、高纯度分离等)中通过控制反应溶液的温度为不超过70℃、优选不超过60℃，尤其是将浓缩过程分为两个以上的步骤进行，来始终控制其不受外部应力的影响。

为了抑制或减少在阿洛酮糖生产过程中杂质-S的产生，阿洛酮糖生产可以在40-70℃以下的温度条件下对SMB色谱分离过程中获得的阿洛酮糖馏分进行，并且选择性地，浓缩过程可以分为至少两个步骤以上的步骤。例如，当将浓缩过程分为两个步骤进行时，可以将阿洛酮糖浆浓缩至30-50Bx浓度，然后可以将初次浓缩物再次浓缩至60-85Bx浓度，优选在初次浓缩过程和二次浓缩过程之间还可以包括活性碳处理过程，从而去除浓缩物中包含的杂质-S或降低其含量。

在另一个实施方案中，用于去除或降低作为阿洛酮糖晶体原料的阿洛酮糖浆中所含的作为杂质的转化物质(杂质-S)含量的方法是通过活性碳处理，或通过吸附高分子或小分子有机物、有色离子材料或蛋白质等(它们均可引起阿洛酮糖的变性)将其去除。

详细地，在浓缩通过对由底物获得的阿洛酮糖反应溶液进行SMB色谱分离工艺而获得的阿洛酮糖馏分之前，可以通过进行活性碳处理的工艺来去除或减少转化物质(杂质-S)的含量。在进行在SMB色谱分离过程中获得的阿洛酮糖馏分的离子纯化过程之后，可以额外进行活性碳处理。

活性碳处理可以在使活性碳接触到阿洛酮糖溶液并使它们在40-50℃的温度下反应0.5至5小时之后，对包含活性碳的反应溶液进行固液分离过程，从而收集剩余物，并且杂质可以作为过滤残余物被去除。可以通过使用压滤机等过滤设备进行过滤。

在活性碳反应过程中，可以选择性地进行搅拌，并且反应溶液的搅拌速率可以为5-500rpm，优选为50-300rpm。搅拌速度可以考虑到活性碳的分散度和搅拌费用来适当选择。活性碳与反应溶液的接触时间可以考虑活性碳的分散度和杂质去除效率等来适当选择，例如可以为0.5-5小时，优选为0.5-2小时。如果接触时间短，则不能充分地去除杂质，例如不能充分地脱色，而如果接触时间长，则可能引起主要成分的破坏和褐变。

用于活性碳处理过程的活性碳可以衍生自石碳系(Carboniferoussystem)或木质纤维素体系(Lignocellulosic system)，并且可以根据活性碳的孔径大小选择性地去除杂质。

作为其他实施方案，用于抑制或减少所述阿洛酮糖晶体组合物的阿洛酮糖转化物质(杂质-S)的生成的方法是进行重结晶。对经过高纯度分离和浓缩过程的阿洛酮糖溶液进行初次结晶，并将通过从脱水的初次结晶未稀释溶液中出去上清液回收的阿洛酮糖晶体再次溶于水，将其输入到二次结晶过程中，从而可以去除或减少在初次结晶过程中的阿洛酮糖转化物质(杂质-S)的含量。

因此，本发明的一个实施方案提供了一种基于组合物的固含量，将用于结晶的阿洛酮糖组合物中所含的阿洛酮糖转化物质(杂质-S)的含量控制为2重量％以下的方法。

该方法可以通过控制选自pH条件和温度条件中的一种或多种条件来进行，并且pH条件可以在pH 4-7的范围内，或者温度条件可以在70℃以下。

可以通过用SMB色谱分离工艺处理含有阿洛酮糖的反应溶液并在40-70℃以下的温度条件下浓缩所得的阿洛酮糖溶液来制备用于结晶的阿洛酮糖组合物。浓缩过程可以分为至少两个步骤，并且可以进行阿洛酮糖溶液的初次浓缩至30-50Bx，再进行初次浓缩物的二次浓缩至60-85Bx。可以在进行浓缩过程之前进一步进行活性碳处理过程。

本发明的另一个实施方案涉及一种用于结晶阿洛酮糖的组合物，基于组合物的总固含量的100重量％，其包含2重量％以下、1.9重量％以下、1.8重量％以下、1.7重量％以下、1.6重量％以下、1.5重量％以下、1.4重量％以下、1.3重量％以下、1.2重量％以下、1.1重量％以下、1.0重量％以下、0.9重量％以下、0.8重量％％以下、0.7重量％以下、0.65重量％以下、0.6重量％以下、0.5重量％以下、0.4重量％以下、0.3重量％以下、0.2重量％以下、0.1重量％以下、优选1.0重量％以下的阿洛酮糖转化物质(杂质-S)，更优选其不包含杂质。

优选地，基于组合物的总固含量的100重量％，用于结晶阿洛酮糖的组合物可以包含90重量％以上、91重量％以上、92重量％以上、93重量％以上、94重量％以上、或95重量％以上的阿洛酮糖。

在45℃的组合物温度下，用于结晶的阿洛酮糖组合物的粘度可以为2cps至200cps，并且电导率可以为1,000uS/cm以下，例如0.01-1,000uS/cm，优选为30uS/cm以下，例如0.1-30uS/cm。用于结晶阿洛酮糖的组合物的电导率优选较低。阿洛酮糖浆的电导率是基于30Bx的固含量测得的值。

用于结晶的阿洛酮糖溶液可以具有60以上至85Bx以下的固含量，例如高于60Bx至80Bx、65至85Bx、65至80Bx或68至85Bx。

本发明的一个实施方案涉及一种通过使用用于结晶的阿洛酮糖溶液来制备阿洛酮糖晶体的方法，更具体地，一种制备阿洛酮糖晶体的方法，该方法包括以下步骤：提供用于结晶阿洛酮糖的组合物，基于组合物的总固含量的100重量％，该组合物包含2重量％以下、1.9重量％以下、1.8重量％以下、1.7重量％以下、1.6重量％以下、1.5重量％以下、1.4重量％以下、1.3重量％以下、1.2重量％以下、1.1重量％以下、1.0重量％以下、0.9重量％以下、0.8重量％％以下、0.7重量％以下、0.65重量％以下、0.6重量％以下、0.5重量％以下、0.4重量％以下、0.3重量％以下、0.2重量％以下、0.1重量％以下、优选1.0重量％以下的阿洛酮糖转化物质(杂质-S)，以及通过冷却阿洛酮糖水溶液制备阿洛酮糖晶体的步骤。

在本发明的一个具体实施方案中，制备阿洛酮糖晶体的方法可以包括：对SMB色谱分离过程中获得的阿洛酮糖馏分进行二次离子纯化的步骤，浓缩离子纯化的阿洛酮糖馏分的步骤；以及通过从浓缩物中结晶出阿洛酮糖而获得阿洛糖晶体和阿洛糖结晶母液的步骤，选择性地，可进一步包括阿洛酮糖晶体的回收过程、洗涤过程和干燥过程。

此外，在浓缩步骤之前，可以通过用活性碳处理在SMB色谱分离过程中获得的阿洛酮糖馏分本身的溶液或离子纯化阿洛酮糖馏分的溶液，来减少或去除阿洛酮糖转化物质(杂质-S)的含量。此外，可以通过在浓缩用于结晶的阿洛酮糖溶液之后进行一次结晶并通过溶解所获得的晶体来进行二次结晶，来减少或去除阿洛酮糖转化物质(杂质-S)的含量。

在本发明的一个具体实施方案中，制备阿洛酮糖晶体的方法可以包括：对阿洛酮糖馏分进行二次离子纯化的步骤，其中阿洛酮糖馏分通过使用SMB色谱分离工艺处理由底物制备的含阿洛酮糖的反应溶液而获得；和浓缩离子纯化的阿洛酮糖馏分的步骤，或者可以包括离子纯化处理通过SMB色谱分离工艺而得到的阿洛酮糖馏分的过程、活性碳处理过程、或活性碳处理过程以及离子纯化过程两者。

提供用于结晶的阿洛酮糖组合物的步骤涉及制备阿洛酮糖晶体的方法，基于包含在用于结晶的组合物中的总固含量，用于结晶的阿洛酮糖组合物包含2重量％以下、1.9重量％以下、1.8重量％以下、1.7重量％以下、1.6重量％以下、1.5重量％以下、1.4重量％以下、1.3重量％以下、1.2重量％以下、1.1重量％以下、1.0重量％以下、0.9重量％以下、0.8重量％％以下、0.7重量％以下、0.65重量％以下、0.6重量％以下、0.5重量％以下、0.4重量％以下、0.3重量％以下、0.2重量％以下、0.1重量％以下、优选1.0重量％以下的阿洛酮糖转化物质(杂质-S)，或不包含阿洛酮糖转化物质(杂质-S)。

根据本发明的阿洛酮糖晶体的制备方法可以具有45％以上、优选48％以上、50％以上、53％以上、54％以上、更优选55％以上、56％以上、57％以上、58％以上、59％以上或60％以上的阿洛酮糖的结晶收率。

可以通过控制选自由pH条件和阿洛酮糖溶液的温度中的一种或多种来控制阿洛酮糖转化物质的含量，并且可以在pH 4-7、pH 4.5-7的范围内实现pH控制，以及可以将温度控制在80℃以下、75℃以下、70℃以下、优选30-70℃以下、30℃-69℃、30-65℃或30-60℃的范围内来进行温度控制。

由于在pH低且温度高的情况下阿洛酮糖不稳定，因此在实际生产过程中在浓缩步骤中阿洛酮糖的含量发生变化。该问题降低了高纯度阿洛酮糖的纯度，因此在很大程度上影响了结晶步骤。证实了实际上，在此过程中，在阿洛酮糖的含量降低的同时，又产生了特定的阿洛酮糖转化物质(杂质)，并且该成分在很大程度上影响了阿洛酮糖的结晶。证实了当各种杂质转化物质中的杂质-S成分的含量超过2％时，可能成为杂质结晶颗粒生长的主要的阻碍因素，从而在很大程度上影响晶体颗粒的粒径和结晶收率。

具体地，如图1和图2所示，随着储存温度的升高，阿洛酮糖的含量降低，而阿洛酮糖转化物质(杂质-S)的含量增加。如图3和图4所示，随着在70℃的温度下pH值的降低，阿洛酮糖的含量降低，而阿洛酮糖转化物质的产生增加。

根据本发明的用于结晶的阿洛酮糖组合物可以是含有通过生物或化学方法获得的阿洛酮糖的反应物、通过SMB色谱分离反应物而得到的阿洛酮糖馏分、或浓缩阿洛酮糖的馏分的浓缩物。在进行用于制备阿洛酮糖浓缩物的浓缩过程之前，可以进一步进行离子纯化和/或活性碳处理过程，并且可以将浓缩过程分为至少两个步骤来进行。可以通过生物或化学方法从果糖底物获得含有阿洛酮糖的反应物，并且作为生物方法，优选可以通过使用阿洛酮糖转化酶或产生该酶的微生物来制备含有阿洛酮糖的反应物。

对于阿洛酮糖反应溶液，阿洛酮糖转化反应物的分离过程包括离子纯化和模拟移动床(SMB)色谱分离工艺。在一个具体的实施方案中，通过进行离子纯化和SMB色谱分离工艺，将阿洛酮糖转化反应物分离为具有比经转化的反应物和果糖残液更高的阿洛酮糖含量的阿洛酮糖馏分，并且通过阿洛酮糖浓缩过程将阿洛酮糖馏分输入到结晶过程中。

用以收集阿洛酮糖晶体的阿洛酮糖溶液中的阿洛酮的含量应为处于过饱和状态的高浓度，但是由于阿洛酮糖转化反应物的阿洛酮糖的含量低，因此不能直接进行结晶，并且为了在结晶步骤之前增加阿洛酮糖的含量，应当进行所需水平的纯化和浓缩过程。

获得组合物的方法可以为在90℃以下、85℃以下、80℃以下、75℃以下、70℃以下、低于70℃、例如40-70℃以下温度下对高纯度阿洛酮糖溶液进行浓缩处理，并且具体地通过使用薄膜蒸发器或多效蒸发器来进行浓缩。在本发明的一个具体实施方案中，浓缩纯化的阿洛酮糖溶液的步骤可以在40-70℃以下的温度条件下进行。当浓缩物的温度高于70℃时，会引起D-阿洛酮糖的热变性，因此，可能产生或增加根据本发明的阿洛酮糖转化物质(杂质-S)。此外，由于随着浓缩的进行，反应物的温度因汽化热而迅速升高，因此，应将浓缩物的温度保持在70℃以下以迅速浓缩。

具体地，可以通过各种方法进行在SMB色谱分离过程中获得的阿洛酮糖馏分的浓缩过程，并且可以以使得浓缩物的固含量为70Brix以上的方式进行浓缩过程。例如，通过模拟移动床分离方法获得的阿洛酮糖馏分(例如，20-30重量％的固含量)可以通过浓缩过程以60Brix以上的固含量浓缩。根据本发明的用于结晶阿洛酮糖的组合物可以具有60-85Bx或更小的固含量，例如高于60Bx至85Bx、65-85Bx、70-85Bx、75-85Bx、高于60Bx-83.5Bx、65-83.5Bx、70-83.5Bx或75-83.5Bx。

作为一个实施方案，用于结晶的组合物可以为通过进行模拟移动床(SMB)色谱分离工艺而获得的阿洛酮糖馏分，所述SMB色谱分离工艺通过使用填充有连接有钙活性基团的阳离子交换树脂的柱色谱仪进行，具体而言，可以为通过以下步骤获得的阿洛酮糖馏分：使用生物催化剂将含果糖的原料转化为阿洛酮糖以获得阿洛酮糖转化反应物，对该阿洛酮糖转化反应物进行活性碳处理、离子纯化和模拟移动床(SMB)色谱分离工艺。阿洛酮糖馏分可以在SMB色谱分离过程本身中获得，也可以通过离子纯化过程来收集。基于固体的总含量的100重量％，含果糖的原料中的果糖含量为85重量％以上，并且可以使用阿洛酮糖转化反应的阿洛酮糖转化率为15％-70％的生物催化剂。

对于在SMB色谱分离过程中获得的阿洛酮糖馏分，在进行浓缩过程之前，可以进一步进行离子纯化和/或活性碳处理过程。

根据本发明的制备阿洛酮糖晶体的方法可以控制阿洛酮糖浓缩物的温度和溶液的浓度来使阿洛酮糖结晶，并且具体地，可以通过降低阿洛酮糖溶液的温度或改变D-阿洛酮糖溶液中的D-阿洛酮糖的浓度来保持结晶所需的过饱和条件。在本发明的一个特定实施方案中，可以通过用肉眼或显微镜观察在结晶步骤中以恒定间隔采集的样品、或分析通过离心样品收集的上清液中糖的浓度，来监测结晶过程。根据该结果，可以控制D-阿洛酮糖的温度或浓度。为了制备阿洛酮糖晶体，当将阿洛酮糖浓缩物的溶液冷却并结晶时，在通过热交换器在10-25℃的温度范围内快速冷却之后，可以通过反复进行升温和冷却来诱导晶体生长。

根据本发明的制备阿洛酮糖晶体的方法可以控制将阿洛酮糖浓缩物的温度和溶液的浓度来结晶阿洛酮糖晶体，并且具体地，可以通过降低阿洛酮糖溶液的温度或改变D-阿洛酮糖溶液中的D-阿洛酮糖的浓度来保持结晶所需的过饱和条件。可以通过各种方法，优选通过冷却法来进行根据本发明的制备阿洛酮糖晶体的方法。根据本发明的冷却法的一个实施方案可以通过将阿洛酮糖溶液冷却至35℃-10℃的温度范围而诱导过饱和状态来产生晶体。最好将冷却速率保持在0.01-20℃/min，并且当冷却速率低时，形成晶体的时间较长，因此生产率可能会降低，而当冷却速率高时，形成了小粒径的晶体，因此可能难以回收晶体。

阿洛酮糖晶体的制备方法可包括：在包含90重量％以上的阿洛酮糖且具有60-85Brix和1000uS/cm以下的电导率的阿洛酮糖溶液中产生晶核的步骤，以及通过降低溶液温度来生长晶体的步骤。

具体地，阿洛酮糖晶体的制备方法可以包括：通过在20-40℃或30-40℃(例如35℃)的温度下缓慢搅拌包含90重量％以上的阿洛酮糖并且具有60-85Brix的阿洛酮糖溶液来产生晶核的步骤，以及通过降低溶液温度来生长晶体的步骤。该方法可以进一步包括：通过将溶液的温度升高至30-35℃的范围来一次或多次重新溶解在冷却期间产生的微晶的步骤。阿洛酮糖晶体的制备方法可以进一步包括添加种子的过程。种子添加步骤和再溶解步骤可以分别选择性地包括在阿洛酮糖晶体的制备方法中，或者两个步骤均包括在阿洛酮糖晶体的制备方法中。

通常已知的是，阿洛酮糖晶体的尺寸越大，性能越好，使用便利性就越高，并且为了制备大尺寸的晶体，通过转移过程和主结晶过程分类的晶种应该全部执行，但是根据本发明的结晶过程仅通过一个步骤就可以容易地以高产率制备较大尺寸的晶体。

此外，结晶过程可以通过将溶液的温度升高至30-35℃的范围来进行溶解微晶体的过程，以重新溶解在晶体生长过程的冷却中形成的微晶体。在根据本发明的结晶过程中，晶体生长过程和微晶溶解过程可以重复进行一次或多次。

在制备晶体的方法中，可以进一步添加晶种以增加晶体的产生速率和尺寸。

在本发明的一个具体实施方案中，阿洛酮糖晶体可以通过如下方法制的：在通过在35℃的温度下搅拌包含90重量％以上的阿洛酮糖并具有60-85Brix的总固含量的阿洛酮糖溶液产生少量的晶核后，通过将温度以每小时降低1℃的速度冷却至10℃来生长晶体，以及任选地，还包括进一步包括通过将溶液的温度升高至30-35℃来至少一次或更多次溶解冷却过程中产生的微晶以重新溶解微晶的步骤，以制备阿洛酮糖晶体。

根据本发明的制备阿洛酮糖晶体的方法可以进一步包括：利用各种固液分离方法(例如，离心分离)回收在结晶步骤中收集的阿洛糖晶体的步骤，用去离子水洗涤的步骤，以及干燥的步骤。干燥步骤可以在流化床干燥机或真空干燥机中进行，但不限于此。

可以通过冷却根据本发明的用于结晶的阿洛酮糖组合物的方法来制备阿洛酮糖晶体。用于结晶的阿洛酮糖组合物与上述相同。

相对于100重量％的总固含量，在阿洛酮糖晶体中可以以94重量％以上、95重量％以上、96重量％以上、97重量％以上、98重量％以上或99重量％以上包含的阿洛酮糖。

在此，“晶体纯度”是指阿洛酮糖晶体的纯度。可以通过例如X射线粉末衍射分析、差示扫描量热法(DSC)分析、红外光谱(FTIR)分析、HPLC分析、LC/MS分析等方法获得包括本发明的晶体的性质(包括纯度)，并且纯度可以通过HPLC色谱法具体分析。

根据本发明的一个实施方案的阿洛酮糖晶体可以为具有如下所述的X射线光谱的阿洛酮糖晶体：其在X射线光谱中在衍射角(2θ)为15.24、18.78和30.84±0.2°处具有峰。在本发明的一个实施方案中，X射线光谱可以为具有如下所述的X射线光谱学的阿洛酮糖晶体：其在15.24、18.78、30.84和28.37±0.2°的衍射角(2θ)，在15.24、18.78、30.84和31.87±0.2°的衍射角(2θ)，或在15.24、18.78、30.84和47.06的衍射角(2θ)处具有峰。在阿洛酮糖晶体的X射线光谱中具有峰的衍射角是通过选择并表示上部(相对强度％)主峰和形态特定峰的X射线衍射分析的结果。

可以通过各种结晶方法来获得根据本发明的阿洛酮糖晶体，但是可以用通过冷却方法制得的阿洛酮糖晶体来测量特性。

根据DSC分析，根据本发明的阿洛酮糖晶体可以具有125.8℃±5℃的Tm温度或200-220J/g的熔融焓(△H)，并且Tm可以为125.8℃±3℃。差示扫描量热分析(DSC)根据温度梯度进行操作，并测量提供的能量以保持阿洛酮糖粉末样品的温度升高。可以预见，在DSC分析中，晶体的热容量越高，越难溶解，并且热容量越高，吸热峰的宽度越窄，晶体形成得更均匀且更坚硬。

本发明的另一个实施方案为使用用于阿洛酮糖结晶的组合物制得的阿洛酮糖晶体，并且可以为具有选自以下(1)-(5)中的一种或多种特征的阿洛酮糖：

(1)X射线光谱，在X射线光谱中的15.24、18.78和30.84±0.2°的衍射角(2θ)处具有峰，

(2)根据差示扫描量热分析(DSC)，Tm温度为125.8℃±5℃，

(3)根据差示扫描量热分析，熔融焓(△H)为200-220J/g，

(4)平均长径为350μm以上，优选为350-2,000μm，和

(5)晶体的长径长度(微米)与短径的比率(＝长径/短径)在1.0-8.0的范围内。

根据本发明的阿洛酮糖晶体，晶体的平均短径(小直径)可以为50-1,000μm，优选为50-500μm，并且平均长径(大直径)可以为350μm以上，优选为350-2,000μm，更优选为400μm以上至2,000μm。

此外，根据本发明的阿洛酮糖晶体的长径长度(微米)与短径的比率(＝长径/短径)可以为1.0-8.0、1.0-6.9、1.0-6.0、1.0-5.5、1.0-5.0、1.1-8.0、1.1-6.9、1.1-6.0、1.1-5.5、1.1-5.0、1.3-8.0、1.3-6.9、1.3-6.0、1.3-5.5、1.3-5.0、1.5-8.0、1.1-6.9、1.5-6.0、1.5-5.5、1.5-5.0、2.0-8.0、2.0-6.9、2.0-6.0、2.0-5.5、或2.0-5.0。

通过对根据本发明的阿洛酮糖晶体的粉末的XRD图谱分析的结果，根据本发明的阿洛酮糖晶体是纯晶体颗粒，并且具有矩形六面体或接近六面体的结构。更优选地，因为随着本发明的晶体结构接近立方晶系，晶体的均匀性和坚固性增加。

此外，由于在阿洛酮糖的结晶过程中制备的晶体是均匀的，所以晶体的强度增加并且颗粒破裂最小化，因此粒径分布变得均匀，因此可以增强流动性。另一方面，当均匀度低时，它可能在干燥和转移阶段因晶体颗粒的破裂而微粉化，并且可能相对容易地溶解，因此对产品质量产生负面影响。

与微粉化的粉末相比，本发明的阿洛酮糖晶体具有更好的流动性，由于其不易结块而在贮存期间是稳定的，并且具有易于分配和处理的特征。此外，阿洛酮糖粉末的热量低于糖，其甜度与糖相似，因此可方便、有利地用于混合甜味剂、固体混合甜味剂、巧克力、口香糖、速溶果汁、速溶汤，颗粒剂，片剂等的制备。此外，可将阿洛酮糖晶体粉末包含在各种组合物中使用，例如食品和饮料、喜欢的美食、饲料、化妆品、药品等。

【发明效果】

根据本发明的制备阿洛酮糖晶体的方法可以通过控制用于制备晶体的溶液中包含的阿洛酮糖转化物质(杂质-S)的含量来防止阿洛酮糖粒径的减小，并且可以通过适当地控制晶体颗粒的生长来生产具有均匀颗粒的阿洛酮糖。此外，通过使颗粒生长为均匀的尺寸，可以减少回收过程中的损失并且可以提高结晶收率，从而提高生产率。

附图说明

图1为示出当存储pH 5和70Brix浓度的阿洛酮糖浆时，阿洛酮糖的含量随温度变化的图。

图2为示出当存储pH 5和70Brix浓度的阿洛酮糖浆时，阿洛酮糖转化物质的含量随温度变化的图。

图3为示出当在70℃的温度下存储不同pH和70Brix浓度的阿洛酮糖浆时，阿洛酮糖的含量变化的图。

图4为示出当在70℃的温度下存储不同pH和70Brix浓度的阿洛酮糖浆时，阿洛酮糖转化物质的含量变化的图。

图5为以放大倍率X100测得的实施例5中获得的阿洛酮糖粉末的光学显微镜照片。

图6为以放大倍率X50测得的实施例5中获得的阿洛酮糖粉末的扫描电子显微镜(SEM)照片。

图7为实施例5中获得的阿洛酮糖晶体的红外光谱(IR)图谱。

具体实施方式

通过以下实施例将更详细地描述本发明。然而，以下实施例是本发明的期望的实施例，并且本发明不限于此。

实施例1：阿洛酮糖晶体的制备

由果糖底物以与韩国未决专利申请第2014-0054997号中公开的制备方法基本相同的生物学方法制备阿洛酮糖浆。使阿洛酮糖浆以每小时2倍(1-2倍)离子交换树脂体积的速率通过室温下的色谱柱(填充有阳离子交换树脂、阴离子交换树脂以及阳离子交换树脂和阴离子交换树脂的混合树脂)以对阿洛酮糖浆进行脱盐从而去除有色和离子成分等杂质，然后通过使用填充有Ca²⁺型离子交换树脂的色谱法分别收集高纯度的阿洛酮糖溶液。

通过高纯度分离工艺(SMB)获得含有97重量％阿洛酮糖的具有35Bx(重量％)的高纯度阿洛酮糖浆，并浓缩，从而制备含有97重量％阿洛酮糖的具有81Bx(重量％)和12uS/cm的电导率的用于结晶的阿洛酮糖浆。阿洛酮糖浆的电导率是基于30Bx的固含量测得的值。

将浓缩的用于结晶的阿洛酮糖浆从过饱和状态的35℃缓慢冷却至10℃，以生长晶体。此时，添加阿洛酮糖晶种，然后在35℃的温度下缓慢搅拌产生少量晶核，然后通过每小时降低1℃的温度生长晶体，并通过将温度升高至30-35℃范围内来溶解微晶，以重新溶解在冷却以使晶体生长过程中产生的微晶。晶体生长过程和微晶溶解过程重复至少一次或多次以进行结晶。通过离心脱水去除母液并用冷却水洗涤通过初次结晶获得的晶体，然后通过干燥来回收在此产生的阿洛酮糖晶体。

在以下分析条件下分析了用于结晶的原料中的阿洛酮糖的含量和阿洛酮糖转化物质(杂质-S)的含量以及阿洛酮糖晶体的纯度。

分析柱：Biolad Aminex HPX-87C柱

流动相：水

流量：0.6ml/分钟

柱温：80℃

探测器：RI探测器

HLPC分析的结果为，用于结晶的阿洛酮糖水溶液中的阿洛酮糖转化物质(杂质-S)的含量为0.4重量％，阿洛酮糖的含量为97.0重量％。

通过该方法制备的阿洛酮糖晶体的产率为63.6％。收率表示为回收的阿洛酮糖晶体粉末的重量与用于结晶的原料阿洛酮糖浆的固体重量的百分比。

实施例2和3：阿洛酮糖晶体的制备

通过实施与实施例1的阿洛酮糖制备基本相同的方法，在实施例2中，以35Bx(重量％)的浓度获得包含96.6重量％的阿洛酮糖的高纯度阿洛酮糖浆，在实施例3中，将包含95.8重量％的阿洛酮糖的高纯度阿洛酮糖浆浓缩以获得35Bx(重量％)的糖浆，以及在实施例6中，将包含95.5重量％的阿洛酮糖的高纯度阿洛酮糖浆浓缩以获得35Bx(重量％)的糖浆。通过浓缩，实施例2制得包含96.6重量％阿洛酮糖的具有81Bx(重量％)和14uS/cm的电导率的用于结晶的81Bx(重量％)的阿洛酮糖浆，实施例3制得包含95.8重量％阿洛酮糖的具有81Bx(重量％)和14uS/cm的电导率的用于结晶的81Bx(重量％)的阿洛酮糖浆，以及在实施例6中制得包含95.5重量％阿洛酮糖的具有81Bx(重量％)和12uS/cm的电导率的用于结晶的阿洛酮糖浆。阿洛酮糖浆的电导率是基于30Bx的固含量测得的值。

按照与实施例1相同的结晶方法，使浓缩的阿洛酮糖浆结晶，并用冷却水洗涤晶体，并干燥以回收晶体。

按照与实施例1相同的方法，分析了用于结晶的原料中的阿洛酮糖含量和阿洛酮糖转质化物质(杂-S)含量，以及阿洛酮糖晶体的纯度，结果示于下表1。

具体而言，在实施例2中，由用于结晶的阿洛酮糖浆制备的阿洛酮糖晶体(阿洛酮糖转化物质的含量为0.3重量％，阿洛酮糖的含量为96.6重量％)的收率为61.9％，在实施例3中，由用于结晶的阿洛酮糖浆制备的阿洛酮糖晶体(阿洛酮糖转化物质的含量为0.5重量％，阿洛酮糖的含量为95.8重量％)的收率为61.6％，以及在实施例6中，由用于结晶的阿洛酮糖浆制备的阿洛酮糖晶体(阿洛酮糖转化物质的含量为0.25重量％，阿洛酮糖的含量为95.5重量％)的收率为62.1％。

实施例4：阿洛酮糖晶体的制备

通过进行与实施例1的阿洛酮糖制备基本相同的方法，通过高纯度分离方法(SMB)，获得包含97.0重量％的阿洛酮糖的浓度为35Bx(重量％)高纯度阿洛酮糖浆。

为了使阿洛酮糖浆中所含的杂质最少，使用适量的活性碳在40℃下处理30分钟，然后过滤。将活性碳处理后的阿洛酮糖浆浓缩至81Bx(重量％)，从而制备用于结晶的阿洛酮糖浆，其包括97.3重量％的阿洛酮糖并具有81Bx(重量％)的浓度和10uS/cm的电导率。

将浓缩的阿洛酮糖浆从过饱和状态的35℃缓慢冷却至10℃，以生长晶体。然后，添加阿洛酮糖晶种，并在35℃的温度下缓慢搅拌产生少量晶核，然后通过每小时降低1℃的温度生长晶体，并通过将温度升高至30-35℃范围内来溶解微晶，以重新溶解在冷却以使晶体生长的过程中产生的微晶。晶体生长过程和微晶溶解过程重复至少一次或多次以进行结晶。通过离心脱水除去母液并用冷却水洗涤通过初次结晶获得的晶体，然后通过干燥来回收在此产生的阿洛酮糖晶体。

实施例5：阿洛酮糖晶体的制备

通过进行与实施例1的阿洛酮糖制备基本相同的方法，通过高纯度分离方法(SMB)浓缩包含97.0重量％的阿洛酮糖的高纯度阿洛酮糖浆以获得35Bx(重量％)的浓度。

将阿洛酮糖浆浓缩，并且将基于100重量％的固含量包括97重量％的阿洛酮糖的高纯度阿洛酮糖浆浓缩至81Bx(重量％)的浓度，从而制备具有8uS/cm的导电性的用于结晶的阿洛酮糖浆。按照与实施例1相同的结晶方法，使浓缩的阿洛酮糖浆结晶，并用冷却水洗涤晶体，并干燥以回收晶体。

将获得的初次晶体溶解在水中，从而制备81.2Bx的阿洛酮糖溶解溶液，并且作为通过实施例1中所述的HPLC分析来分析阿洛酮糖溶解溶液的结果，阿洛酮糖转化物质(杂质-S)的含量为0.07重量％，阿洛酮糖的含量为99.5重量％。

以制得的阿洛酮糖溶解溶液作为二次结晶工序的原料通过与第一次结晶法基本相同的方法进行二次结晶工序。通过离心脱水去除母液并用冷却水洗涤通过二次结晶获得的晶体，然后通过干燥来回收在此制得的二次晶体。二次晶体的收率为62.5％。

[表1]

如表1所示，证实了实施例1-3的阿洛酮糖结晶收率超过60％，另一方面，当阿洛酮糖转化物质(杂质-S)的含量大于2重量％时，比较例1无法得到适当的结晶。尽管结晶未稀释溶液中的阿洛酮糖含量高，但由于晶体较小，结晶收率急剧下降。

比较例1：当阿洛酮糖转化物质的含量超过2重量％时的阿洛酮糖晶体的制备

为了确定当结晶溶液中的阿洛酮糖转化物质的含量大于2重量％时的阿洛酮糖晶体的收率，在实施例5中将酸性pH条件或热处理条件应用于二次结晶的结晶溶液以触发阿洛酮糖转化物质的形成。

具体地，通过将在实施例5中进行初次结晶而获得的阿洛酮糖晶体溶解在水中来制备用于二次结晶的起始原料，然后在pH 3.5和80℃的温度下热处理3小时。按照与实施例1相同的结晶方法，使浓缩的阿洛酮糖浆结晶，用冷却水洗涤晶体，并干燥以回收晶体。

按照与实施例1相同的方法，对用于结晶的原料中的阿洛酮糖含量和阿洛酮糖转化物质(杂质-S)的含量以及阿洛酮糖晶体的纯度进行分析，结果示于下表2。

比较例2和实施例7-8：通过阿洛酮糖转化物质的含量制备阿洛酮糖晶体的方法

通过将在实施例5中进行初次结晶而获得的阿洛酮糖晶体溶解在水中来制备用于二次结晶的起始原料，然后在pH 4.5和70℃的温度的条件下处理6、13或24小时。表2中示出了用于结晶的原料中的阿洛酮糖含量和阿洛酮糖转化物质(杂质-S)的含量。

以与实施例1基本相同的方法进行使用制备的结晶溶液结晶的方法。具体地，在比较例2和实施例7-8中，使用表2中所示的具有不同热处理时间、不同的阿洛酮糖含量和阿洛酮糖转化物质的不同的阿洛酮糖结晶溶液进行阿洛酮糖结晶过程。

[表2]

分类结晶未稀释溶液中的阿洛酮糖含量(％)结晶未稀释溶液中的杂质-S的含量(％)结晶收率(％)

在比较例2的情况下，由于阿洛酮糖的纯度低且阿洛酮糖转化物质的含量高，所以晶体颗粒的生长不顺利并且产生了微晶，因此非常难以进行晶体的脱水和洗涤。在比较例1的情况下，与比较例2相同，证实了由于阿洛酮糖转化物质的含量较高，所以结晶粒径的生长不顺利，并产生了微晶。在实施例7和实施例8的情况下，证实了阿洛酮糖转化物质的含量低于2重量％，与比较例相比，晶体产率高。

实验例1：

阿洛酮糖转化物质(杂质-S)的LC-MS分析

(1)实施例2的阿洛酮糖转化物质(杂质-S)的分析

在对实施例2中使用的用于结晶的阿洛酮糖浆进行的HPLC分析中，直接收集洗脱时间为31±2分钟的峰中分离出的杂质馏分，并将在分离中稀释的溶液冷冻干燥并浓缩至约100倍浓度用于分析。通过使用液相色谱/质量分析仪(LC/MS系统，型号名称：LTQ，制造商：Thermo Finnigan，USA)进行杂质的分子量分析而通过LC/MS分析测得的阿洛酮糖转化物质(杂质-S)的分子量为300-400m/z(质荷比)的物质。

(2)比较例2和实施例7-8的阿洛酮糖转化物质(杂质-S)的分析

根据与LC-MS分析方法基本相同的方法，使用在比较例2和实施例7-8中使用的热处理的结晶未稀释溶液。对于随热处理而引起的阿洛酮糖和阿洛酮糖转化物质的分子量变化，进行了LC-MS分析，并且比较例2和实施例7-8中使用的结晶未稀释溶液中所含的阿洛酮糖含量和阿洛酮糖转化物质的含量(％)的分析结果示于下表3中。

下表3是按照热处理时间(实施例7、实施例8、比较例2)的阿洛酮糖浆的LC-MS分析的数据，并且将针对各分子量(m/z)检测出的峰面积的值转换成百分比的数值示于表中。表3的第1行的179.1m/z的分子量为阿洛酮糖。下表3中的第4行、第8行和第10行表示在热处理之后阿洛酮糖转化物质(杂质-S)的含量升高，而其他行表示在热处理后阿洛酮糖转化物质(杂质-S)的含量降低。

[表3]

如分析结果所示，证实了随着热处理时间的增加，分子量分析中的阿洛酮糖含量降低，杂质含量升高。表3的第1行的179.1m/z的分子量为阿洛酮糖，并证实了热处理后的峰面积的数值降低。另一方面，证实了在分子量为341m/z的情况下(表行5)检测到的成分是通过对含有阿洛酮糖的结晶未稀释溶液进行热处理而增加的成分，即阿洛酮糖通过脱水或缩合反应被修饰而获得的二聚体状结构材料。作为通过LC-MS分析推断结构的结果，可以预测其为具有化学式为C12H22O11的材料，并且是阿洛酮糖变性聚合物。证实了随着热处理的进行，具有与阿洛酮糖变性聚合物的二聚体相似的分子量的阿洛酮糖变性聚合物(阿洛酮糖四聚体类似物)C25H28O11、C24H42O21或C24H44O22的含量增加。可以认为，在比较例1或2中，由于外部应力(例如，酸性pH和/或热处理)容易使阿洛酮糖变性，并且用阿洛酮糖或阿洛酮糖转化物质随机地重复脱水和缩合反应，从而转化为以上物质。

(3)实施例3的阿洛酮糖转化物质的分析

在实施例3中所用的用于结晶的阿洛酮糖浆的HPLC分析中，在31+/-2分钟的洗脱时间的峰处直接获得分离出的杂质馏分，并且将在HPLC分析期间稀释的馏分冻干并浓缩约100倍，并用于分析。

-分析仪名称：Ultimate-3000ISQ EC(Thermo Fisher)

-分析柱：Bio-rad A minex HPX-87C

-柱温：80℃

-流速：0.3mL/min

-溶剂：蒸馏水

-注射量：5μl

作为阿洛酮糖转化物质的LC-MS分析结果，在55.22m/z，60.24m/z，74.14m/z，79.25m/z，82.22m/z，83.23m/z，109m/z，117m/z，124.26m/z，127.1m/z，141.5m/z，144m/z，163.23m/z，203.16m/z和365.16m/z附近处存在峰，主峰接近127m/z，163m/z，198.2-203m/z和365m/z。

因此，阿洛酮糖转化物质是来自由具有5-12个碳原子(C)的C、H和O组成的分子的阿洛酮糖的衍生材料，具有50m/z以上至400m/z以下的质荷比，包含HMF和乙酰丙酸成分，并且包含具有呋喃结构的衍生物质。具体地，在163m/z峰的情况下，认为其为通过脱水反应将诸如阿洛酮糖的己糖的分解为HMF的过程中的中间物质(呋喃醛中间体)。在198.2-203m/z的峰的情况下，它被认为是其中Na⁺离子键合到阿洛酮糖分子上的[C₆H₁₂O₆+Na]⁺分子，而在365m/z峰的情况下，它被认为是其中Na⁺离子键合到阿洛酮糖二聚体分子上的[C₆H₁₂O₆+Na]⁺。

根据阿洛酮糖转化物质的LC/MS分析结果，阿洛酮糖转化物质所含的化合物示于下表4中。

【表4】

名称	分子式	分子量(g/mol)
			乙酰丙酸(4-氧代戊酸)	C5 H8 O3	116.1
糠醛	C5 H4 O2	96.08
			HMF	C6 H6 O3	126.1
γ-羟基戊酸GVB	C5 H10 O3	118.13
			2,5-二甲基呋喃	C6 H8 O	96.13
2,5-呋喃二甲酸	C6 H4 O5	156.09
			5-羟甲基-2-糠酸	C6 H6 O4	142.1
2,5-甲酰基呋喃甲酸	C6 H4 O4	140
			2,5-呋喃二甲醛	C6 H4 O3	124
2,5-双-(羟甲基)呋喃	C6 H8 O3	128
			双(5-甲酰基-2-糠基)醚	C12 H10 O5	234
2,5-呋喃二甲酸	C6 H4 O5	156
			2-糠酸	C5 H4 O3	112
5-羟基糠醛	C5 H4 O3	112
			3-糠酸	C5 H4 O3	112
2,5-二氢-2,5-二甲氧基呋喃	C6 H10 O3(C6H12O3)	130(132)
			(2R)-5-氧代四氢-2-呋喃甲酸	C5 H6 O4(C6H8O4)	130(132)
2,5-甲酰基呋喃甲酸	C6 H4 O4	138
			5,5'-亚甲基二(2-糠酸)(二聚体形式)	C11 H8 O6	236(234)
双(5-甲基糠基)醚(-OH形式)	C12 H12 O5	236(234)

(4)5-HMF的LC/MS分析

进行了5-HMF的LC/MS分析，以确认5-HMF包含在阿洛酮糖转化物质中。

作为5-HMF分析样品，购买并使用了标准物质(SIGMA-ALDRICH，CAS第67-47-0号)。

结果，测量了在水溶液状态下由5-HMF通过电荷转移、消除和脱水生成的结构的分子量m/z值，其峰值分别为79.09m/z、109m/z、124.22m/z、127m/z、144.15m/z等，这与阿洛酮糖转化物质的LC/MS分析结果部分相同，表明阿洛酮糖转化物质中含有5-HMF。

实验例2：阿洛酮糖稳定性分析

为了测试阿洛酮糖和阿洛酮糖转化物质的温度效果，将实施例1的包含97重量％的阿洛酮糖的阿洛酮糖浆分成几份，并且每份以相同的30g的量放置，并分别储存在不同温度的恒温水浴中。然后，按时间采样，从而分析含量变化，结果示于图1和图2中。

图1为示出当存储pH 5的70％Brix浓度的阿洛酮糖浆时，阿洛酮糖的含量随温度变化的图。图2为示出当存储pH 5的70％Brix浓度的阿洛酮糖浆时，阿洛酮糖转化物质的含量随温度变化的图。如图1和图2所示，随着储存温度的升高，阿洛酮糖的含量减少，而阿洛酮糖转化物质(杂质-S)的含量增加。

此外，为了测试pH对阿洛酮糖和阿洛酮糖转化物质的效果，通过使用苛性钠和盐酸溶液分别控制实施例1的阿洛酮糖含量为97.0％的糖浆分别为不同的pH，将其在相同温度(70℃)下保存，并按时采样，从而分析其含量变化，结果示于图3和图4中。

图3为示出当在70℃的温度下存储不同pH的70％Brix浓度的阿洛酮糖浆时，阿洛酮糖的含量变化的图。图4为示出当在70℃的温度下存储不同pH和70Brix浓度的阿洛酮糖浆时，阿洛酮糖转化物质的含量变化的图。如图3和图4所示，在70℃下，pH值降低，阿洛酮糖含量降低，阿洛酮糖转化物质(杂质-S)含量升高。

因此，由于随着pH值的降低和温度的升高，阿洛酮糖是不稳定的，因此在实际生产过程中，特别是浓缩步骤中，阿洛酮糖的含量发生了变化。该问题降低了高纯度阿洛酮糖的纯度，因此在很大程度上影响了结晶步骤。证实了实际上在此过程中，随着阿洛酮糖含量降低，还产生了特定的阿洛酮糖转化物质(杂质)，并且该成分极大地影响了阿洛酮糖的结晶。证实了当各种阿洛酮糖转化物质中的杂质-S成分的含量超过2％时，可能成为阿洛酮糖晶体颗粒生长的主要的阻碍因素，从而在很大程度上影响晶体颗粒的粒径和结晶收率。

实施例3：阿洛酮糖晶体特性的分析

(1)：晶体粒径分布分析

使用Mesh公司的标准筛，确认实施例5中得到的阿洛酮糖晶体的粒径分布。标准筛的筛孔尺寸为20、30、40、60、80、100目，并且通过标准筛的孔尺寸来测量晶体颗粒的尺寸分布。

每个筛孔的标准筛孔尺寸分别为850、600、425、250、180和150μm。收集每种样品100g，并按目数放入标准筛中，并通过振动使其通过标准筛。百分数值在表5中通过测量每种筛目尺寸留在筛子中的样品的重量来描述。在下面的表5中，每个筛孔的粒径分布由具有数值的颗粒的重量％表示。

[表5]

筛孔尺寸(目)

过100目

100目↑

80目↑

60目↑

40目↑

30目↑

20目↑

粒径(μm)

＝150

150<

180<

250<

425<

600<

850<

实施例5

0.9

2.6

5.9

20.2

70.0

0.4

0

如表5所示，证实了实施例5的阿洛酮糖晶体的分布非常狭窄，收敛到颗粒分布的90.2重量％，实施例3的阿洛酮糖晶体在40↑中表现出最大的分布，但是颗粒分布以在80↑、60↑、40↑和30↑中的均匀分布且广泛分布。证实了如实施例5那样，长径/短径之比低的硬质晶体颗粒的微粉化产物的含量较低、粒径分布均匀。此外，长径/短径之比高且均质性低的颗粒可以在干燥和转移过程中通过颗粒破裂而微粉化，并且粒径可以是不均匀的，从而具有宽范围的粒径分布。

(2)晶体形态和晶体粒径的分析

以放大倍率X100测得的实施例5中获得的阿洛酮糖晶体的光学显微镜照片示于图2。以放大倍率X50测得的实施例5中获得的阿洛酮糖晶体的扫描电子显微镜(SEM)照片示于图6中。

此外，测量实施例5中得到的9个阿洛酮糖晶体的样品的长径(高)和短径(宽)，求出粒径比(＝长径/短径)，并示于下表6中。具体而言，对于5个晶体，以短径长度(μm)为1，示出了长径(μm)的长度比。

[表6]

晶体	实施例5
		#1	1.3
#2	1.5
		#3	1.2
#4	1.2
		#5	2.1
#6	1.7
		#7	1.7
#8	1.4
		#9	2.4
平均值	1.6

如图6所示，本发明的阿洛酮糖晶体具有矩形的六面体或接近其的晶体结构。表5中的晶体的长径长度(μm)与短径长度(μm)1的比率显示实施例5中的平均值为1.6。实施例5随着每个晶体侧面均均匀地生长，形成接近四边形的菱形体系的晶体形式。此外，证实了随着晶体侧均匀地生长，长径/短径之比趋于减小。这表明由于除阿洛酮糖外的其他成分作为杂质破坏了纯阿洛酮糖的晶体生长，因此，由于用于结晶的原料中的阿洛酮糖纯度低，它们影响了晶体形状。

(3)差示扫描量热法(DSC)分析

在特定的DSC分析条件下进行实施例5中得到的阿洛酮糖晶体的DSC分析。

设备名称：DSC[差示扫描量热法]

制造商：Perkin Elmer

方法：30-250℃，升温10℃/分钟，氮气吹扫

(标准方法：请参见ASTM D 3418)

下表7显示了对阿洛酮糖晶体的DSC分析结果。

[表7]

分类	Tm(℃)	ΔH(J/g)
			实施例5	127.89	207.5

DSC分析的结果是，实施例5的晶体的Tm值最高，且热容量最高。可以预见，在晶体的DSC分析中，随着热容量的增加，其不易溶解；并且随着热容量的增加，吸热峰的宽度变窄，晶体均匀而牢固地形成。考虑到实施例5的热容量和吸热峰焓值，证实了实施例5的晶体形成得相对更均匀且牢固。

(4)红外吸收(IR)光谱分析

为了确认所制备的阿洛酮糖晶体，在测量条件下对实施例5的晶体进行了红外吸收(IR)光谱分析。

分析设备：具有铂金ATR的TENSOR II，制造商；布鲁克(德国)

检测器：具有液氮冷却功能的高灵敏度光伏MCT检测器。

扫描次数：20kHz下64次扫描

扫描范围：800-4,000cm^-1，平均分辨率为4cm^-1。

根据本发明的阿洛酮糖晶体的红外吸收(IR)光谱分析结果，该阿洛酮糖晶体具有独特的结构特征，因为该阿洛酮糖分子在阿洛酮糖的分子结构中包含官能团-OH、以及C-O-C、C-C、C-OH等。表明实施例5的晶体是相同的阿洛酮糖晶体。IR分析光谱示于图7中。

(5)X射线衍射(XRD)分析

对于实施例5中得到的阿洛酮糖晶体，按照以下特定的分析条件进行X射线衍射分析，通过选择较高(相对强度％)的五个峰和形态学特定峰，将实施例5中得到的阿洛酮糖晶体的X射线衍射分析结果示于表8中。

分析设备：D/MAX-2200Ultima/PC

制造商：日本理学国际公司(Rigaku International Corporation(Japan))

X射线源系统靶(X-ray sauce system target)：密封管Cu

管电压：45kV/管电流：200mA

扫描范围：5-80°2θ

步长：0.019°

扫描速度：5°/min

[表8]

角度2-θ度	相对强度％
		18.78	100.0
15.24	97.6
		28.37	9.5
30.84	18.8
		31.87	9.0
47.06	4.1

如表8所示，可以确认实施例5中得到的阿洛酮糖晶体在X射线光谱中在2θ值为15.24、18.78和30.84；15.24、18.78、30.84和28.37；15.24、18.78、30.84和31.87；15.24、18.78、30.84和47.06；或15.24、18.78、30.84、28.37、31.87和47.06处具有特定的峰。

Claims

1.一种制备阿洛酮糖晶体的方法，其包括提供含有阿洛酮糖的用于结晶的阿洛酮糖组合物，以及通过冷却所述用于结晶的阿洛酮糖组合物制备阿洛酮糖晶体，

其中，基于所述用于结晶的阿洛酮糖组合物中所包含的总固含量，提供所述用于结晶的阿洛酮糖组合物的步骤将阿洛酮糖转化物质的含量控制为2重量％以下。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述阿洛酮糖转化物质包含通过LC/MS分析方法测得的质荷比为10-600m/z。

3.根据权利要求1所述的方法，其中，所述阿洛酮糖转化物质包含通过HPLC分析方法测得的在31min±2min的洗脱时间具有最大峰的物质。

4.根据权利要求1所述的方法，其中，提供所述用于结晶的阿洛酮糖组合物的步骤通过调节选自所述用于结晶的阿洛酮糖组合物的pH条件和温度条件中的一种或多种来提供所述阿洛酮糖转化物质的含量为2重量％以下的所述用于结晶的阿洛酮糖组合物，

其中所述pH条件为4-7，和

其中所述温度条件为40℃以上至70℃以下。

5.根据权利要求1所述的方法，其中，所述阿洛酮糖转化物质包含由分子式CxHyOz表示的化合物，其中x为3-15的整数，y为1-15的整数，并且z为1-10的整数。

6.根据权利要求1所述的方法，其中所述阿洛酮糖转化物质包含选自以下中的一种或多种：

乙酰丙酸(4-氧代戊酸)、

糠醛、

羟甲基糠醛(HMF)、

γ-羟基戊酸(GVB)、

2,5-二甲基呋喃、

2,5-呋喃二甲酸(FDCA)、

5-羟甲基-2-糠酸、

2,5-甲酰基呋喃甲酸、

2,5-呋喃二甲醛、

2,5-双-(羟甲基)呋喃、

双(5-甲酰基-2-糠基)醚、

2-糠酸、

3-糠酸、

5-羟基糠醛、

2,5-二氢-2,5-二甲氧基呋喃、

(2R)-5-氧代四氢-2-呋喃甲酸、

2,5-甲酰呋喃甲酸、

5,5'-亚甲基二(2-糠酸)和

双(5-甲基糠基)醚。

7.根据权利要求1所述的方法，其中，基于所述组合物中包含的总固含量，所述用于结晶的阿洛酮糖组合物包含90重量％以上的阿洛酮糖。

8.根据权利要求1所述的方法，其中，制备所述阿洛酮糖晶体的步骤包括：通过在20-40℃的温度下搅拌所述用于结晶的阿洛酮糖组合物来形成核晶体，以及通过降低所述溶液的温度来使所述晶体生长。

9.根据权利要求8所述的方法，其中，制备所述阿洛酮糖晶体的步骤包括：通过将用于结晶的阿洛酮糖组合物的温度升高至30℃-35℃的范围内来一次或多次重新溶解在冷却中形成的晶体的步骤。

10.根据权利要求8所述的方法，其中，所述方法还包括添加种子。

11.根据权利要求1所述的方法，其中，所述阿洛酮糖晶体的产率为45％以上。

12.根据权利要求1所述的方法，其中，提供所述用于结晶的阿洛酮糖组合物的步骤是通过用SMB色谱分离工艺处理含有阿洛酮糖的反应溶液并在40℃至70℃以下的温度条件下浓缩所获得的阿洛酮糖馏分来进行的。

13.根据权利要求12所述的方法，其中，所述浓缩过程被分为至少两个阶段来进行。

14.根据权利要求12所述的方法，其进一步包括在所述浓缩过程之前用活性碳处理。

15.根据权利要求1所述的方法，其中提供所述用于结晶的阿洛酮糖组合物的步骤是提供阿洛酮糖晶体或粉末溶于水中的溶液。

16.根据权利要求15所述的方法，其中所述阿洛酮糖晶体是通过使通过浓缩来自SMB色谱分离工艺的所述阿洛酮糖馏分而获得的浓缩物结晶而获得的晶体。

17.一种用于结晶阿洛酮糖的组合物，基于组合物的总固含量，其包含90重量％以上的阿洛酮糖和2重量％以下的阿洛酮糖转化物质(杂质-S)。

18.根据权利要求17所述的组合物，其中，所述用于结晶阿洛酮糖的组合物在45℃的温度下具有2cps至200cps的粘度。

19.根据权利要求17所述的组合物，其中，所述用于结晶阿洛酮糖的组合物的电导率为1000uS/cm以下。

20.根据权利要求17所述的组合物，其中，所述阿洛酮糖转化物质(杂质-S)为通过LC/MS分析法测得的质荷比为10-600m/z的物质。

21.根据权利要求17所述的组合物，其中，所述阿洛酮糖转化物质为通过HPLC分析法测得的在31min±2min的洗脱时间具有最大峰的物质。

22.根据权利要求17所述的组合物，其中所述阿洛酮糖转化物质(杂质-S)包括分子量为阿洛酮糖分子量的0.2倍至10倍的阿洛酮糖变性聚合物。

23.根据权利要求17所述的用于结晶阿洛酮糖的组合物，其中所述组合物的pH为4-7。

24.根据权利要求17所述的用于结晶阿洛酮糖的组合物，其中将所述组合物的温度控制在70℃以下。

25.一种将用于结晶阿洛酮糖的组合物中包含的阿洛酮糖转化物质(杂质-S)的含量控制为基于固含量的2重量％以下的方法。

26.根据权利要求25所述的方法，其中，所述方法是通过控制选自pH条件和温度条件中的一种或多种来进行的，

其中所述pH条件为4-7，以及

其中所述温度条件为40℃以上至70℃以下。

27.根据权利要求25所述的方法，其中，所述阿洛酮糖转化物质包含分子式为CxHyOz的化合物，

其中x为3-15的整数，y为1-15的整数，并且z为1-10的整数。

28.根据权利要求25所述的方法，其中所述阿洛酮糖转化物质包含选自以下中的一种或多种：

乙酰丙酸(4-氧代戊酸)、

糠醛、

羟甲基糠醛(HMF)、

γ-羟基戊酸(GVB)、

2,5-二甲基呋喃、

2,5-呋喃二甲酸(FDCA)、

5-羟甲基-2-糠酸、

2,5-甲酰基呋喃甲酸、

2,5-呋喃二甲醛、

2,5-双-(羟甲基)呋喃、

双(5-甲酰基-2-糠基)醚、

2-糠酸、

3-糠酸、

5-羟基糠醛、

2,5-二氢-2,5-二甲氧基呋喃、

(2R)-5-氧代四氢-2-呋喃甲酸、

2,5-甲酰呋喃甲酸、

5,5'-亚甲基二(2-糠酸)和

双(5-甲基糠基)醚。

29.根据权利要求25所述的方法，其中，通过用SMB色谱分离工艺处理含有阿洛酮糖的反应溶液，并在40-70℃以下的温度条件下浓缩所获得的阿洛酮糖馏分，来制备所述阿洛酮糖溶液的组合物。

30.根据权利要求29所述的方法，其中，所述浓缩过程被分为至少两个阶段来进行，其中，所述阿洛酮糖溶液的初次浓缩进行至30-50Bx以获得初次浓缩物，并且所述初次浓缩物随后被浓缩至60-85Bx。

31.根据权利要求29所述的方法，其进一步包括在进行所述浓缩过程之前用活性处理碳。

32.根据权利要求25所述的方法，其中，所述阿洛酮糖溶液组合物以阿洛酮糖晶体或粉末溶于水的溶解溶液的形式提供。

33.根据权利要求25所述的方法，其中，所述阿洛酮糖溶液组合物的电导率为1,000uS/cm以下。

34.一种阿洛酮糖晶体，其通过冷却根据权利要求17-24中任一项所述的制得的阿洛酮糖溶液组合物而制得，

其中，所述阿洛酮糖晶体的X射线光谱在15.24°、18.78°和30.84°±0.2°的衍射角(2θ)处具有峰。

35.根据权利要求34所述的阿洛酮糖晶体，其具有选自以下(1)-(4)中的一种或多种特征。

(1)根据差示扫描量热分析(DSC)，Tm温度为125.8℃±5℃，

(2)根据差示扫描量热分析，熔融焓(△H)为200-220J/g，

(3)平均长径为350μm以上，350-2000μm，以及

(4)晶体的长径长度(微米)与短径的比例(＝长径/短径)在1.0-8.0的范围内。