CN117069776A - 一种从液体木糖醇里制备l-阿拉伯糖的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种从液体木糖醇里制备L‑阿拉伯糖的方法，包括如下步骤：(1)将木糖母液稀释，加入氮源和无机盐，灭菌，备用；(2)接种假丝酵母进行发酵，所述假丝酵母可以分解除阿拉伯糖以外的其他糖；(3)发酵结束后，将发酵液进行离心、过滤，获得上清液；(4)将上述清液通过离子交换树脂脱盐；(5)将所述清液脱除色素后浓缩结晶，分离结晶物料得到木糖醇晶体和木糖醇母液；(6)将所得木糖醇母液经色谱系统分离，得到木糖醇相和L‑阿拉伯糖相；(7)将所得L‑阿拉伯糖相浓缩结晶后，分离结晶物料，得到L‑阿拉伯糖晶体和L‑阿拉伯糖液体；采用本发明的方法可以获得较高得率的木糖醇，并从中分离到高纯度高得率的L‑阿拉伯糖。
Description
技术领域
本发明涉及生物技术领域，具体涉及一种从液体木糖醇里制备L-阿拉伯糖的方法。
背景技术
L-阿拉伯糖，又称左旋阿拉伯糖和L-阿戊糖，分子式C5H10O5。L-阿拉伯糖可以从植物半纤维素如玉米芯、玉米皮、果皮、甘蔗渣、小麦、稻米及苹果果浆的果胶物质中分离提取出来；其外观呈白色，甜度只有蔗糖的一半；自然界中天然存在的阿拉伯糖是L型阿拉伯糖，其不被动物代谢，因而L-阿拉伯糖是一种低热量的单糖。L-阿拉伯糖是与木糖醇结构相似、分子量相近的还原糖，能非竞争性的抑制小肠对蔗糖的吸收，被广泛的应用在减肥和“三高”领域。作为功能性糖配料已广泛应用于各类健康食品及饮料中，市场前景较好。
L-阿拉伯糖的制备方法主要有水解法、微生物法、化学合成法等。水解法制备L-阿拉伯糖的工艺发展虽然较成熟，但是如果将其用于生产食品、药品，既不合适也不环保。微生物法生产稀有糖类的工艺由于其具有温和的操作条件、环保因素及酶的特异性及高效性使得微生物(酶)法得到了广泛的发展及应用。但是通常利用半纤维素植物(玉米芯)通过微生物发酵的方法制得的木糖醇发酵液，其成分较复杂，除了主产物木糖醇外，还含有许多其他的成分，从其中分离L-阿拉伯糖醇工序复杂。因此，开发新的制备L-阿拉伯糖方法具有重要意义。
发明内容
本发明的目的是提供一种从液体木糖醇里制备L-阿拉伯糖的方法，可以获得较高得率的木糖醇同时，分离到高纯度高得率的L-阿拉伯糖，且方法简单，易操作，易于产业化。
为此，本发明采用如下技术方案：
本发明提供一种从液体木糖醇里制备L-阿拉伯糖的方法，包括如下步骤：
(1)将木糖母液稀释，加入氮源和无机盐，灭菌，备用；
(2)接种假丝酵母进行发酵，所述假丝酵母可以分解除阿拉伯糖以外的其他糖；
(3)发酵结束后，将发酵液进行离心、过滤，获得上清液；
(4)将上述清液通过离子交换树脂脱盐；
(5)将所述清液脱除色素后浓缩结晶，分离结晶物料得到木糖醇晶体和木糖醇母液；
(6)将所得木糖醇母液经色谱系统分离，得到木糖醇相和L-阿拉伯糖相；
(7)将所得L-阿拉伯糖相浓缩结晶后，分离结晶物料，得到L-阿拉伯糖晶体和L-阿拉伯糖液体。
进一步的，所述木糖母液稀释的浓度为40-200g/L；
优选地，浓度为50-180g/L；
更优选地，浓度为80-150g/L。
进一步地，所述氮源为蛋白胨、酵母提取物、尿素和(NH4)2SO4中的一种或多种。
进一步地，所述假丝酵母能够利用木糖产生木糖醇。
作为优选的，所述步骤(4)中脱盐的方法还可以采用超滤或进一步超滤脱盐。
进一步的，所述步骤(5)中脱除色素的方法为活性炭脱色、离子交换树脂脱色、膜处理脱色以及絮凝脱色。
作为优选的，所述步骤(5)中进行二次脱除色素后浓缩结晶。
进一步的，所述步骤(6)中色谱系统为装填有对糖和醇有分离作用的树脂或分子筛的色谱系统。
作为优选的，所述步骤(6)中色谱系统为交联的磺酸化苯乙烯二乙烯基苯阳离子交换(PS-DVB)树脂、钙型的离子交换树脂或二者的组合。
进一步的，所述步骤(6)所得L-阿拉伯糖母液再经色谱分离后进一步浓缩结晶得L-阿拉伯糖晶体。
进一步的，所述步骤(6)得到的L-阿拉伯糖相返回与步骤(5)的木糖醇母液混合，再进一步浓缩结晶，分离。
进一步的，所述步骤(7)得到的L-阿拉伯糖液体进一步浓缩、重结晶，得到L-阿拉伯糖晶体。
与现有技术相比，本发明的有益效果：
本发明工艺路线简单，易于操作，通过利用假丝酵母对木糖进行发酵，将除L-阿拉伯糖以外的糖进行分解，及转化为木糖醇，经过除去菌体、无机盐、色素等成分后，采用色谱分离技术，从木糖醇母液中分离得到L-阿拉伯糖，在回收木糖醇结晶母液中木糖醇的同时，提取了木糖醇母液中的高附加值L-阿拉伯糖，所生产的L-阿拉伯糖晶体品质高。该方法易于产业化，L-阿拉伯糖在食品、药品领域具有较好的应用前景，可以产生较好的经济价值。
具体实施方式
下面结合具体实施方式，对本发明的权利要求做进一步的详细说明，但不构成对本发明的任何限制，任何人在本发明权利要求保护范围内所做的有限次的修改，仍在本发明的权利要求保护范围之内。
实施例1
一种从液体木糖醇里制备L-阿拉伯糖的方法，包括如下步骤：
(1)将木糖母液稀释至浓度为200g/L，加入蛋白胨5g/L和无机盐，灭菌，备用；
(2)接种假丝酵母进行发酵，所述假丝酵母可以分解除阿拉伯糖以外的其他糖，将木糖转化为木糖醇，所述假丝酵母为热带假丝酵母KCCM 50091；
(3)发酵结束后，将发酵液进行离心、过滤，获得上清液；
(4)将上述清液通过钙型的离子交换树脂脱盐；
(5)将所述清液膜处理脱除色素后浓缩结晶，分离结晶物料得到木糖醇晶体和木糖醇母液；
(6)将所得木糖醇母液经色谱系统分离，得到木糖醇相和L-阿拉伯糖相；
(7)将所得L-阿拉伯糖相浓缩结晶后，分离结晶物料，得到L-阿拉伯糖晶体和L-阿拉伯糖液体。
实施例2
一种从液体木糖醇里制备L-阿拉伯糖的方法，包括如下步骤：
(1)将木糖母液稀释至浓度为40g/L，加入酵母提取物3g/L和无机盐，灭菌，备用；
(2)接种假丝酵母进行发酵，所述假丝酵母可以分解除阿拉伯糖以外的其他糖，将木糖转化为木糖醇，所述假丝酵母为热带假丝酵母CJ-F ID KCTC10457BP；
(3)发酵结束后，将发酵液进行离心、过滤，获得上清液；
(4)将上述清液通过钙型的离子交换树脂脱盐，进一步超滤脱盐；
(5)将所述清液膜处理脱色素后浓缩结晶，分离结晶物料得到木糖醇晶体和木糖醇母液；
(6)将所得木糖醇母液经色谱系统分离，得到木糖醇相和L-阿拉伯糖相；
(7)将所得L-阿拉伯糖相浓缩结晶后，分离结晶物料，得到L-阿拉伯糖晶体和L-阿拉伯糖液体。
实施例3
一种从液体木糖醇里制备L-阿拉伯糖的方法，包括如下步骤：
(1)将木糖母液稀释至浓度为50g/L，加入(NH4)2SO43 g/L和无机盐，灭菌，备用；
(2)接种假丝酵母进行发酵，所述假丝酵母可以分解除阿拉伯糖以外的其他糖，将木糖转化为木糖醇，所述假丝酵母为热带假丝酵母KCCM 50091；
(3)发酵结束后，将发酵液进行离心、过滤，获得上清液；
(4)将上述清液通过钙型的离子交换树脂脱盐；
(5)将所述清液膜处理脱色素后浓缩结晶，分离结晶物料得到木糖醇晶体和木糖醇母液；
(6)将所得木糖醇母液经色谱系统分离，得到木糖醇相和L-阿拉伯糖相；
(7)将所得L-阿拉伯糖相浓缩结晶后，分离结晶物料，得到L-阿拉伯糖晶体和L-阿拉伯糖液体。
实施例4
一种从液体木糖醇里制备L-阿拉伯糖的方法，包括如下步骤：
(1)将木糖母液稀释至浓度为180g/L，加入(NH4)2SO45 g/L和无机盐，灭菌，备用；
(2)接种假丝酵母进行发酵，所述假丝酵母可以分解除阿拉伯糖以外的其他糖，将木糖转化为木糖醇，所述假丝酵母为热带假丝酵母CJ-F ID KCTC10457BP；
(3)发酵结束后，将发酵液进行离心、过滤，获得上清液；
(4)将上述清液通过钙型的离子交换树脂脱盐；
(5)将所述清液膜处理脱色素后浓缩结晶，分离结晶物料得到木糖醇晶体和木糖醇母液；
(6)将所得木糖醇母液经色谱系统分离，得到木糖醇相和L-阿拉伯糖相；
(7)将所得L-阿拉伯糖相浓缩结晶后，分离结晶物料，得到L-阿拉伯糖晶体和L-阿拉伯糖液体。
实施例5
一种从液体木糖醇里制备L-阿拉伯糖的方法，包括如下步骤：
(1)将木糖母液稀释至浓度为150g/L，加入(NH4)2SO44 g/L和无机盐，灭菌，备用；
(2)接种假丝酵母进行发酵，所述假丝酵母可以分解除阿拉伯糖以外的其他糖，将木糖转化为木糖醇，所述假丝酵母为热带假丝酵母KCCM 50091；
(3)发酵结束后，将发酵液进行离心、过滤，获得上清液；
(4)将上述清液通过交联的磺酸化苯乙烯二乙烯基苯阳离子交换(PS-DVB)树脂脱盐；
(5)将所述清液膜处理二次脱色素后浓缩结晶，分离结晶物料得到木糖醇晶体和木糖醇母液；
(6)将所得木糖醇母液经色谱系统分离，得到木糖醇相和L-阿拉伯糖相；
(7)将所得L-阿拉伯糖相浓缩结晶后，分离结晶物料，得到L-阿拉伯糖晶体和L-阿拉伯糖液体。
实施例6
一种从液体木糖醇里制备L-阿拉伯糖的方法，包括如下步骤：
(1)将木糖母液稀释至浓度为80g/L，加入(NH4)2SO43 g/L和无机盐，灭菌，备用；
(2)接种假丝酵母进行发酵，所述假丝酵母可以分解除阿拉伯糖以外的其他糖，将木糖转化为木糖醇，所述假丝酵母为热带假丝酵母KCCM 50091；
(3)发酵结束后，将发酵液进行离心、过滤，获得上清液；
(4)将上述清液通过离子交换树脂脱盐；
(5)将所述清液脱除色素后浓缩结晶，分离结晶物料得到木糖醇晶体和木糖醇母液；
(6)将所得木糖醇母液经色谱系统分离，得到木糖醇相和L-阿拉伯糖相；
(7)将所得L-阿拉伯糖相浓缩结晶后，分离结晶物料，得到L-阿拉伯糖晶体和L-阿拉伯糖液体。
实施例7
一种从液体木糖醇里制备L-阿拉伯糖的方法，包括如下步骤：
(1)将木糖母液稀释至浓度为100g/L，加入(NH4)2SO44 g/L和无机盐，灭菌，备用；
(2)接种假丝酵母进行发酵，所述假丝酵母可以分解除阿拉伯糖以外的其他糖，将木糖转化为木糖醇，所述假丝酵母为热带假丝酵母KCCM 50091；
(3)发酵结束后，将发酵液进行离心、过滤，获得上清液；
(4)将上述清液通过交联的磺酸化苯乙烯二乙烯基苯阳离子交换(PS-DVB)树脂脱盐；
(5)将所述清液膜处理二次脱色素后浓缩结晶，分离结晶物料得到木糖醇晶体和木糖醇母液；
(6)将所得木糖醇母液经色谱系统分离，得到木糖醇相和L-阿拉伯糖相；
(7)将所得L-阿拉伯糖相浓缩结晶后，分离结晶物料，得到L-阿拉伯糖晶体和L-阿拉伯糖液体；
(8)将得到的L-阿拉伯糖液体进一步浓缩、重结晶，得到L-阿拉伯糖晶体，与上述已得L-阿拉伯糖晶体混合。
对比例1
与实施例1相比，区别在于，木糖母液稀释至浓度为20g/L，不添加氮源和无机盐。
对比例2
与实施例2相比，区别在于，木糖母液稀释至浓度为350g/L，不添加氮源和无机盐。
对比例3
与实施例3相比，区别在于，直接将步骤(3)获得的发酵上清液进行重结晶，分离获得木糖醇相和L-阿拉伯糖相。
计算木糖醇和L-阿拉伯糖的产率，结果如表1所示。
表1木糖醇和L-阿拉伯糖的产率(％)
本发明实施例制备得到的木糖醇和L-阿拉伯糖都显著高于对比例。本发明的目的是从木糖醇中获得L-阿拉伯糖，通过采用本发明的工艺方法可以控制木糖醇的转化率在一个合适的范围，便于从中分离获得较高产量的L-阿拉伯糖。
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种从液体木糖醇里制备L-阿拉伯糖的方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)将木糖母液稀释，加入氮源和无机盐，灭菌，备用；
(2)接种假丝酵母进行发酵，所述假丝酵母可以分解除阿拉伯糖以外的其他糖；
(3)发酵结束后，将发酵液进行离心、过滤，获得上清液；
(4)将上述清液通过离子交换树脂脱盐；
(5)将所述清液脱除色素后浓缩结晶，分离结晶物料得到木糖醇晶体和木糖醇母液；
(6)将所得木糖醇母液经色谱系统分离，得到木糖醇相和L-阿拉伯糖相；
(7)将所得L-阿拉伯糖相浓缩结晶后，分离结晶物料，得到L-阿拉伯糖晶体和L-阿拉伯糖液体。
2.根据权利要求1所述的从液体木糖醇里制备L-阿拉伯糖的方法，其特征在于，所述木糖母液稀释的浓度为40-200g/L。
3.根据权利要求1所述的从液体木糖醇里制备L-阿拉伯糖的方法，其特征在于，所述氮源为蛋白胨、酵母提取物、尿素和(NH4)2SO4中的一种或多种。
4.根据权利要求1所述的从液体木糖醇里制备L-阿拉伯糖的方法，其特征在于，所述假丝酵母能够利用木糖产生木糖醇。
5.根据权利要求1所述的从液体木糖醇里制备L-阿拉伯糖的方法，其特征在于，所述步骤(5)中脱除色素的方法为活性炭脱色、离子交换树脂脱色、膜处理脱色以及絮凝脱色。
6.根据权利要求1所述的从液体木糖醇里制备L-阿拉伯糖的方法，其特征在于，所述步骤(5)中进行二次脱除色素后浓缩结晶。
7.根据权利要求1所述的从液体木糖醇里制备L-阿拉伯糖的方法，其特征在于，所述步骤(6)中色谱系统为装填有对糖和醇有分离作用的树脂或分子筛的色谱系统；
优选地，所述树脂为交联的磺酸化苯乙烯二乙烯基苯阳离子交换树脂、钙型的离子交换树脂或二者的组合。
8.根据权利要求1所述的从液体木糖醇里制备L-阿拉伯糖的方法，其特征在于，所述步骤(6)所得L-阿拉伯糖母液再经色谱分离后进一步浓缩结晶得L-阿拉伯糖晶体。
9.根据权利要求1所述的从液体木糖醇里制备L-阿拉伯糖的方法，其特征在于，所述步骤(6)得到的L-阿拉伯糖相返回与步骤(5)的木糖醇母液混合，再进一步浓缩结晶，分离。
10.根据权利要求1所述的从液体木糖醇里制备L-阿拉伯糖的方法，其特征在于，所述步骤(7)得到的L-阿拉伯糖液体进一步浓缩、重结晶，得到L-阿拉伯糖晶体。
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