CN112457166A

CN112457166A - 一种赤藓糖醇发酵液的分离纯化方法

Info

Publication number: CN112457166A
Application number: CN202011337247.4A
Authority: CN
Inventors: 叶朋; 陈志英; 王晓东; 邬菊花
Original assignee: Inner Mongolia Biok Biology Co ltd
Current assignee: Inner Mongolia Biok Biology Co ltd
Priority date: 2020-11-25
Filing date: 2020-11-25
Publication date: 2021-03-09
Anticipated expiration: 2040-11-25
Also published as: CN112457166B

Abstract

本发明公开了一种赤藓糖醇发酵液的分离纯化方法，包括：S1、发酵液预处理：向赤藓糖醇发酵液中添加絮凝剂，压滤，得到菌体和滤液；所述絮凝剂由三聚磷酸钠、壳聚糖、氯化亚铁和活性炭组成；S2、初步净化：将步骤S1得到的滤液，经膜过滤，得到清液；S3、高度纯化：将步骤S2得到的清液先经过阴离子树脂，再经过阳离子树脂，收集料液；S4、浓缩、结晶：将步骤S3得到的料液浓缩至原体积的50％，得到浓缩液，对浓缩液进行晶析，离心，烘干，得到所述赤藓糖醇。本发明的分离纯化方法简单，成本低，分离得到的赤藓糖醇的产率为88.6‑95.4％，产品的纯度达到99.6‑99.8％，更适合工业化生产。

Description

一种赤藓糖醇发酵液的分离纯化方法

技术领域

本发明涉及生物工程领域，具体来说，涉及一种赤藓糖醇发酵液的分离纯化方法。

背景技术

赤藓糖醇(1，2，3，4-丁四醇)是一种天然的四碳糖醇。它广泛存在于海藻、蘑菇、瓜类、葡萄、梨以及发酵食品中；同时，也存在于人和动物的组织及体液中。它外观为白色的结晶性粉末，无异味，具有蔗糖甜度约75％甜度物质。

赤藓糖醇作为一种最热门的天然低热值甜味料如今在食品工业中已广泛应用。由于赤藓糖醇的溶解热比较低，溶解时的吸热作用很强，入口中时会产生清凉感觉，因此将其使用在巧克力、八宝粥、糖果等食品中，品尝之后会有一种冰凉清爽感觉。除此之外，赤藓糖醇还具有低能量值、高耐受量、无副作用、糖尿病人可食用、非致龋齿性等优越特性，极其适合应用于功能性食品中。

目前，工业化制备赤藓糖醇的方法大多是以葡萄糖为原料，经过耐高渗酵母菌株发酵而得，发酵液中含有赤藓糖醇及少量的核糖醇、丙三醇等副产物，需经过菌体分离、一次浓缩、一次结晶、一次离心、溶解、粉末活性炭脱色、离交、二次浓缩、二次结晶、二次离心、干燥得到赤藓糖醇产品(纯度99.5～100.5％)，产品整体得率约为60-70％，整个工艺过程中需要经过两次浓缩、结晶、离心，工艺繁琐、生产周期长，同时多次结晶工艺产生大量的分离母液，虽然母液也可经过再次结晶回收部分晶体，但因母液中杂醇、杂质较多，结晶工艺为更复杂。同时赤藓糖醇生产过程中微生物代谢产生的气味在后期精制过程中吸附不彻底也会给晶体产品带来异味，对产品品质的提升带来一定问题。

有关从发酵液中分离提纯赤藓糖醇的研究文献和专利技术比较少。CN101182282A公开了一种从发酵液中分离提纯赤藓糖醇的方法，包括发酵液菌体分离、发酵液澄清和初步净化，发酵液脱色和净化、发酵液浓缩结晶和重结晶制赤藓糖醇纯品等步骤，该发明采用碟片式离心机分离菌体，用陶瓷膜除蛋白质等分子量较大的杂质，并首次采用纳滤分离引入赤藓糖醇的分离提纯，可省却脱色和离子交换等工序，减少排污量。

CN110903165A公开了一种赤藓糖醇的高收率制备方法，发酵后赤藓糖醇粗液经过陶瓷膜微滤、纳滤，再经颗粒炭脱色、一次离交、色谱分离、二次离交、浓缩、蒸发结晶、离心、干燥得到赤藓糖醇产品；结晶前采用颗粒炭脱色，大大降低发酵液异味，显著提高透光率，同时采用色谱分离制备高纯度赤藓糖醇料液，浓缩后一步结晶制备赤藓糖醇晶体，大大缩短工艺周期。

但是，已有的工艺方法都存在提取效率低，生产成本高，不适合工业化生产等问题。因此，研究如何在现有的技术基础上，将发酵液中赤藓糖醇高效、安全、低成本地提纯为符合国际标准要求的合格赤藓糖醇具有重要意义。

发明内容

为了解决以上技术问题，本发明提供了一种赤藓糖醇发酵液的分离纯化方法。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种赤藓糖醇发酵液的分离纯化方法，包括以下步骤：

S1、发酵液预处理

向赤藓糖醇发酵液中添加絮凝剂，压滤，得到菌体和滤液；

所述絮凝剂由三聚磷酸钠、壳聚糖、氯化亚铁和活性炭组成；

S2、初步净化

将步骤S1得到的滤液，经膜过滤，得到清液；

S3、高度纯化

将步骤S2得到的清液先经过阴离子树脂，再经过阳离子树脂，收集料液；

S4、浓缩、结晶

将步骤S3得到的料液浓缩至原体积的50％，得到浓缩液，对浓缩液进行晶析，离心，烘干，得到所述赤藓糖醇。

优选地，步骤S1中所述絮凝剂的加入量为赤藓糖醇发酵液质量的0.3-0.5％。

优选地，步骤S1中所述压滤为全自动板框压滤机。

优选地，步骤S2中所述膜为粒径为50nm的陶瓷膜。

优选地，步骤S2中所述陶瓷膜的膜面流速为2-5m/s。

优选地，步骤S4中所述晶析为：在280-330r/m的转速下，向浓缩液中加入-10～-4℃的溶析剂。

优选地，所述溶析剂由乙醇、赤藓糖醇和水组成。

以上技术方案均能够实现本发明所述的技术效果，但在一些优选的实施方案中，所达到的技术效果优于其他方案。

例如：

当步骤(1)中所述的絮凝剂中三聚磷酸钠、壳聚糖、氯化亚铁和活性炭的质量比为2-3:3-5:1:0.5-0.8，所达到的技术效果更佳。

当溶析剂由质量比为80-85:20-25:100的乙醇、赤藓糖醇和水组成时，所达到的技术效果更佳。

本发明提供了一种赤藓糖醇发酵液的分离纯化方法在制备赤藓糖醇中的应用。

本发明的有益效果为：

(1)本发明的分离纯化方法简单，成本低，分离得到的赤藓糖醇的产率为88.6-95.4％，产品的纯度达到99.6-99.8％，更适合工业化生产。

(2)本发明通过絮凝剂的优化，得到清亮的滤液，减少了后续处理负担的同时可以有效避免赤藓糖醇的损失，提高了收率。

(3)本发明通过优化结晶工艺，提高了结晶收率及产品质量。

具体实施方式

以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。

在进一步描述本发明具体实施方式之前，应理解，本发明的保护范围不局限于下述特定的具体实施方案；还应当理解，本发明实施例中使用的术语是为了描述特定的具体实施方案，而不是为了限制本发明的保护范围。

当实施例给出数值范围时，应理解，除非本发明另有说明，每个数值范围的两个端点以及两个端点之间任何一个数值均可选用。除非另外定义，本文中使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同意义。

所述赤藓糖醇发酵液是由工业上常用赤藓糖醇生产菌株假丝酵母发酵与原料发酵后获得的；所述阳离子交换树脂为强酸性苯乙烯系阳离子交换树脂；阴离子交换树脂为强碱性苯乙烯系阴离子交换树脂；阳离子交换树脂、阴离子交换树脂分开装柱，树脂装柱后的高径比均为5，柱温为35℃。

实施例1

一种赤藓糖醇发酵液的分离纯化方法，包括以下步骤：

S1、发酵液预处理

向赤藓糖醇发酵液中添加絮凝剂，采用全自动板框压滤机压滤，得到菌体和滤液；

所述絮凝剂的加入量为赤藓糖醇发酵液质量的0.3％；

所述絮凝剂由质量比为3:5:1:0.8的三聚磷酸钠、壳聚糖、氯化亚铁和活性炭组成；

S2、初步净化

将步骤S1得到的滤液，经粒径为50nm的陶瓷膜过滤，得到清液；

所述陶瓷膜的膜面流速为2m/s；

S3、高度纯化

S4、浓缩、结晶

将步骤S3得到的料液浓缩至原体积的50％，得到浓缩液，对浓缩液进行晶析，离心，烘干，得到所述赤藓糖醇；

所述晶析为：在280r/m的转速下，向浓缩液中加入-10℃的溶析剂；

所述溶析剂由质量比为80:20:100的乙醇、赤藓糖醇和水组成；

所述溶析剂与浓缩液的质量比为1.2:1。

得到的赤藓糖醇的收率为88.6％，HPLC检测其纯度达到99.6％。

实施例2一种赤藓糖醇发酵液的分离纯化方法，包括以下步骤：

S1、发酵液预处理

所述絮凝剂的加入量为赤藓糖醇发酵液质量的0.5％；

所述絮凝剂由质量比为2:5:1:0.5的三聚磷酸钠、壳聚糖、氯化亚铁和活性炭组成；

S2、初步净化

所述陶瓷膜的膜面流速为5m/s；

S3、高度纯化

S4、浓缩、结晶

所述晶析为：在330r/m的转速下，向浓缩液中加入-4℃的溶析剂；

所述溶析剂由质量比为85:25:100的乙醇、赤藓糖醇和水组成；

所述溶析剂与浓缩液的质量比为1.2:1。

得到的赤藓糖醇的收率为89.2％，HPLC检测其纯度达到99.7％。

实施例3

一种赤藓糖醇发酵液的分离纯化方法，包括以下步骤：

S1、发酵液预处理

所述絮凝剂的加入量为赤藓糖醇发酵液质量的0.4％；

所述絮凝剂由质量比为2.5:4:1:0.6的三聚磷酸钠、壳聚糖、氯化亚铁和活性炭组成；

S2、初步净化

所述陶瓷膜的膜面流速为3.5m/s；

S3、高度纯化

S4、浓缩、结晶

所述晶析为：在300r/m的转速下，向浓缩液中加入-7℃的溶析剂；

所述溶析剂由质量比为83:22:100的乙醇、赤藓糖醇和水组成；

所述溶析剂与浓缩液的质量比为1.2:1。

得到的赤藓糖醇的收率为95.4％，HPLC检测其纯度达到99.9％。

对比例1

本对比例与实施例3的不同之处在于：步骤S1中絮凝剂由质量比为5:7:1:1的三聚磷酸钠、壳聚糖、氯化亚铁和活性炭组成；S2、初步净化中所述陶瓷膜的膜面流速为6m/s。

得到的赤藓糖醇的收率为80.4％，HPLC检测其纯度达到95.3％。

对比例2

本对比例与实施例3的不同之处在于：步骤S1中絮凝剂由质量比为1:2:1:0.4的三聚磷酸钠、壳聚糖、氯化亚铁和活性炭组成；S2、初步净化中所述陶瓷膜的膜面流速为2m/s。

得到的赤藓糖醇的收率为83.0％，HPLC检测其纯度达到96.1％。

对比例3

本对比例与实施例3的不同之处在于：步骤S4中所述晶析为：在300r/m的转速下，向浓缩液中加入-12℃的溶析剂；

所述溶析剂由质量比为70:30:100的乙醇、赤藓糖醇和水组成.。

得到的赤藓糖醇的收率为88.6％，HPLC检测其纯度达到94.0％。

对比例4

本对比例与实施例3的不同之处在于：步骤S4中所述晶析为：在300r/m的转速下，向浓缩液中加入0℃的溶析剂；

所述溶析剂由质量比为90:15:100的乙醇、赤藓糖醇和水组成.。

得到的赤藓糖醇的收率为87.1％，HPLC检测其纯度达到93.2％。

对比例5

采用CN102249856A实施例3的分离纯化方法进行分离纯化，得到的赤藓糖醇的收率为86.2％，HPLC检测其纯度达到95.1％。

以上是结合具体实施例对本发明进一步的描述，但这些实施例仅仅是范例性的，并不对本发明的范围构成任何限制。本领域技术人员应该理解的是，在不偏离本发明的精神和范围下可以对本发明技术方案的细节和形式进行修改或替换，但这些修改和替换均落入本发明的保护范围内。

Claims

1.一种赤藓糖醇发酵液的分离纯化方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、发酵液预处理

向赤藓糖醇发酵液中添加絮凝剂，压滤，得到菌体和滤液；

S2、初步净化

将步骤S1得到的滤液，经膜过滤，得到清液；

S3、高度纯化

S4、浓缩、结晶

2.根据权利要求1所述的分离纯化方法，其特征在于，步骤S1中所述絮凝剂的加入量为赤藓糖醇发酵液质量的0.3-0.5％。

3.根据权利要求2所述的分离纯化方法，其特征在于，所述絮凝剂中三聚磷酸钠、壳聚糖、氯化亚铁和活性炭的质量比为2-3:3-5:1:0.5-0.8。

4.根据权利要求1所述的分离纯化方法，其特征在于，步骤S1中所述压滤为全自动板框压滤机。

5.根据权利要求1所述的分离纯化方法，其特征在于，步骤S2中所述膜为粒径为50nm的陶瓷膜。

6.根据权利要求5所述的分离纯化方法，其特征在于，步骤S2中所述陶瓷膜的膜面流速为2-5m/s。

7.根据权利要求1所述的分离纯化方法，其特征在于，步骤S4中所述晶析为：在280-330r/m的转速下，向浓缩液中加入-10～-4℃的溶析剂。

8.根据权利要求7所述的分离纯化方法，其特征在于，所述溶析剂由乙醇、赤藓糖醇和水组成。

9.根据权利要求8所述的分离纯化方法，其特征在于，所述乙醇、赤藓糖醇和水的质量比为80-85:20-25:100。

10.根据权利要求1-9任一项所述的分离纯化方法在制备赤藓糖醇中的应用。