TWI659109B - 製造阿洛酮糖的方法 - Google Patents

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Abstract

本發明係關於一種在製備阿洛酮糖之製程中有效利用以高純度層析分離阿洛酮糖轉化產物之製程中所獲得之果糖萃餘物的方法，且更特定言之，其係用於製備含果糖原料溶液以便藉由將阿洛酮糖製備之分離步驟中所獲得之果糖萃餘物供應至阿洛酮糖轉化反應中來製備阿洛酮糖。

Description

製造阿洛酮糖的方法
本發明係關於利用阿洛酮糖製備製程中所獲得之果糖萃餘物，且更特定言之，藉由使用阿洛酮糖製備製程中所獲得之果糖萃餘物作為含果糖原料來製備阿洛酮糖之方法及設備。
阿洛酮糖為果糖(D-果糖)之差向異構體且為一種稱為稀有糖之功能性醣類，已知其具有預防及改良糖尿病之效應，因為其具有糖之約60至70%的甜度及幾乎零熱量。另外，已知阿洛酮糖具有極好的溶解性，且其為食品利用引起注意的材料之一。
在用於製備阿洛酮糖之方法中存在化學方法及生物方法，且最近，用生物方法製備阿洛酮糖之方法藉由使含果糖之受質溶液與阿洛酮糖差向異構酶或產生該酶之微生物接觸來進行阿洛酮糖轉化。
然而，由於包含D-阿洛酮糖之反應溶液為低純度產物，故需要以高純度分離阿洛酮糖。實際上，各種方法已應用於以高純度分離工業生產之材料，且在糖之情況下，主要藉由使用層析製造高純度溶液後藉由結晶產生產物，以獲得阿洛酮糖晶體。
為自阿洛酮糖轉化產物獲得高純度阿洛酮糖，需要以高純度分離阿洛酮糖。由於在阿洛酮糖分離製程中不僅產生阿洛酮糖，且亦產生包括高濃度果糖之果糖萃餘物，故需要一種提高阿洛酮糖之純度及產率且藉由使果糖萃餘物再循環來增加原料可用性的方法。
本發明之一個實施例為提供一種藉由使阿洛酮糖分離製程中所獲得之果糖萃餘物再循環用於阿洛酮糖轉化反應之反應物來製備阿洛酮糖的方法及設備，以便藉由使果糖萃餘物再循環提高阿洛酮糖之純度及產率。
本發明之另一個具體實例為提供一種藉由控制阿洛酮糖分離製程中所獲得之果糖萃餘物用於阿洛酮糖轉化反應之反應物之離子濃度來製備阿洛酮糖的方法及設備。
本發明之一個具體實例係關於一種用於製備阿洛酮糖之方法及設備，其包含使阿洛酮糖分離製程中所獲得之果糖萃餘物再循環用於阿洛酮糖轉化反應之反應物。含有高濃度果糖之果糖萃餘物係在阿洛酮糖分離製程中產生，且因此重複使用以提高阿洛酮糖之純度及產率且增加原料可用性。
本發明之一個具體實例係關於一種製備阿洛酮糖之方法，其包含以下步驟：用模擬移動床(SMB)層析分離阿洛酮糖轉化產物以獲得阿洛酮糖洗提份及果糖萃餘物，且使果糖萃餘物作為阿洛酮糖轉化反應之原料再循環。在本發明中，SMB層析中所獲得之果糖萃餘物或其加工產物可用作有待進入阿洛酮糖轉化反應之含果糖原料。本發明中之含果糖原料意指僅在阿洛酮糖轉化產物之SMB層析中所獲得之果糖萃餘物或其加工產物(在下文中，第一果糖反應物)及其與之前未使用之新的含果糖原料之混合物(在下文中，第二果糖反應物)。果糖萃餘物之加工產物可為可藉由用各種製程處理而獲得之各種含果糖原料或反應物，且例如可為藉由用選自由冷卻、pH處理、離子純化及濃度組成之群之一或多個步驟處理而獲得之產物。
在一個具體實例中，高純度分離製程中所獲得之果糖萃餘物可 例如藉由同時或依序處理離子純化及濃縮而用於阿洛酮糖轉化反應之反應物。
當阿洛酮糖分離製程中所獲得之果糖萃餘物直接提供至阿洛酮糖轉化製程中時，由於模擬移動床層析分離步驟中所用之強酸樹脂的影響，含有過量陽離子，尤其鈣離子。其可能對阿洛酮糖轉化反應具有不良影響。因此，果糖萃餘物可經離子純化以將鈣離子濃度調節至特定濃度範圍或特定濃度範圍以下，或將陽離子濃度控制在特定導電率值以下。
在本發明之一個具體實例中，該方法可包括在將果糖萃餘物添加至阿洛酮糖轉化反應中之前進行離子純化步驟，使得果糖萃餘物或果糖萃餘物與新鮮果糖起始物質之混合物的鈣離子濃度可較佳調節至0.05mM或更低。另外，該方法可包括在將果糖萃餘物添加至阿洛酮糖轉化反應中之前進行離子純化步驟，使得經加工之果糖萃餘物或果糖萃餘物與新鮮果糖起始物質之混合物的導電率可較佳調節至0至15μs/cm。
本發明之一個具體實例為提供一種製備阿洛酮糖之設備，其包含用於自含果糖原料進行阿洛酮糖轉化反應之阿洛酮糖轉化反應器：模擬移動床(SMB)層析分離器，其包含填充具有活性基團之陽離子交換樹脂的管柱、進料口及用於排出阿洛酮糖洗提份及果糖萃餘物的出口；用於自層析分離器排出之果糖萃餘物分離果糖的果糖分離裝置；裝備有填充離子交換樹脂之管柱的離子純化器；及濃縮器，其中自濃縮器獲得之加工產物再循環至阿洛酮糖轉化反應器中。
本發明藉由使用果糖萃餘物來有效製備阿洛酮糖，防止果糖異構化產物與果糖萃餘物混合而使產物劣化，且維持用於阿洛酮糖生產之果糖糖漿的果糖含量。
在下文中將更詳細地描述本發明。
用於製備阿洛酮糖之方法包括在用SMB層析分離阿洛酮糖轉化 產物之步驟中獲得阿洛酮糖洗提份及果糖萃餘物且使果糖萃餘物作為阿洛酮糖轉化反應之反應物再循環的步驟。
在一個特定具體實例中，用於製備阿洛酮糖之方法包含(1)藉由進行含果糖原料之生物轉化反應來製備阿洛酮糖轉化產物的阿洛酮糖轉化步驟；(2)藉由進行離子純化且用SMB層析分離阿洛酮糖轉化產物來獲得阿洛酮糖洗提份及果糖萃余物的阿洛酮糖分離步驟；及(3)藉由放入果糖萃餘物來使用果糖萃餘物作為含果糖反應物的步驟，及視情況選用之使用阿洛酮糖洗提份獲得阿洛酮糖晶體的步驟。
本發明之製備阿洛酮糖的方法可使用連續法及分批法，較佳連續法。
在本說明書中，術語「萃餘物(raffinate)」亦稱為「殘餘溶液」。作為由進料材料提供之分離製程獲得的產物包括兩份目標部分，其包括藉由分離製程增加其含量之目標材料及包括有待移除或降低其含量之材料的殘餘溶液。在本發明之一個具體實例中，阿洛酮糖轉化製程中所獲得之產物為作為原料之果糖及作為產物材料之阿洛酮糖的混合物。在阿洛酮糖轉化產物通過SMB層析分離之後，產生阿洛酮糖含量增加之阿洛酮糖洗提份及殘餘溶液。由於用作反應原料之果糖大量地包括在殘餘溶液中，故可獲得果糖萃餘物。
在下文中，將藉由每個步驟詳細描述根據本發明之阿洛酮糖製備製程，其包括使阿洛酮糖轉化產物之高純度分離製程中所獲得之果糖萃餘物再循環。
(1)阿洛酮糖轉化製程
阿洛酮糖轉化製程為藉由進行阿洛酮糖轉化反應自含果糖原料獲得阿洛酮糖的製程，且產生包括作為果糖轉化反應產物之阿洛酮糖的反應溶液。
在本發明之一個特定具體實例中，根據生物方法製備阿洛酮糖之方法可培養產生阿洛酮糖差向異構酶之菌株或包括編碼阿洛酮糖差向異構酶之基因的重組菌株，且使由此獲得之阿洛酮糖差向異構酶與含果糖原料反應以產生阿洛酮糖。阿洛酮糖差向異構酶反應可在液相反應或使用固定酶之固相中進行。
另外，阿洛酮糖可藉由獲得產生阿洛酮糖差向異構酶之菌株或包括編碼阿洛酮糖差向異構酶之基因的重組菌株，且使含果糖原料與用於阿洛酮糖製備之組成物反應而產生，該組成物包含選自由該菌株之微生物細胞、該菌株之培養物、該菌株之溶解物及該溶解物或培養物之提取物組成之群的一或多者。當藉由使用產生阿洛酮糖差向異構酶之菌株的微生物細胞製備阿洛酮糖時，可藉由液相反應或使用固定化微生物細胞之固相來進行。
在本發明之一個特定具體實例中，產生阿洛酮糖差向異構酶之菌株可為具有高穩定性且可將果糖以高產率轉化成阿洛酮糖或產生阿洛酮糖差向異構酶之菌株。菌株可為由自然界分離之菌株或其突變菌株、非GMO菌株或引入編碼阿洛酮糖差向異構酶之基因的重組菌株。在本發明之一個具體實例中，可使用各種已知株系作為非GMO菌株。重組菌株可藉由使用各種宿主細胞來製備，例如大腸桿菌、芽孢桿菌屬(Bacillus sp.)菌株、沙門氏菌屬(Salmonella sp.)菌株及棒狀桿菌屬(Corynebacterium sp.)菌株等，但較佳為GRAS菌株，諸如棒狀桿菌屬菌株，且可為麩胺酸棒狀桿菌(Corynebacterium glutaricum)。
根據本發明之一個具體實例的阿洛酮糖轉化製程係藉由生物方法來進行。舉例而言，在固相反應之情況下，其可進一步包括將支撐物上之固定化阿洛酮糖差向異構酶或微生物細胞填充至管柱中的步驟及提供果糖溶液至填充管柱中的步驟。管柱係由支撐物固定化酶或微生物細胞填充，且填充方法 可根據本發明所屬技術領域之技術者根據所用酶或微生物細胞、或固定載劑容易地選擇適當的填充方法來進行。在本發明之一個特定具體實例中，填充床管柱可藉由將固定化酶或微生物細胞填充至管柱中來製備。酶反應，亦即果糖轉化成阿洛酮糖可藉由將果糖溶液受質提供至填充床管柱來進行。
在阿洛酮糖之轉化反應中，反應可在pH 4.5至7.5之條件下進行，例如pH 4.7至7.0、或pH 5.0至6.0或pH 5.0至5.5。另外，反應可在30℃或更高的溫度條件下進行，例如40℃或更高。用於將果糖轉化成阿洛酮糖之酶活性(例如差向異構酶)可藉由金屬離子來控制，且因此在阿洛酮糖之生產中，當添加金屬離子時，可提高阿洛酮糖之生產速率中果糖至阿洛酮糖的轉化效率。因此，用於產生阿洛酮糖之組成物可進一步包含選自由以下組成之群的一或多種金屬離子：銅離子、錳離子、鈣離子、鎂離子、鋅離子、鎳離子、鈷離子、鐵離子、鋁離子等。
關於阿洛酮糖及其製備方法之詳細技術內容揭示於韓國專利公開案第2014-0021974號、韓國專利公開案第2014-0054997號、韓國專利公開案第2014-0080282號或韓國專利第10-1318422號中。
作為放入根據本發明之阿洛酮糖轉化製程之原料的果糖可藉由生物方法或化學方法、較佳藉由生物方法來製備。作為原料之果糖可以液相原料或諸如果糖粉末之粉末原料形式提供，且在果糖糖漿之情況下，其可為生物方法或化學製備方法中所獲得之產物，或藉由將果糖粉末溶解於諸如水之溶劑中所製備的產物。
在用生物方法製備果糖原料一個具體實例中，果糖可藉由進行果糖異構化製程來獲得，該果糖異構化製程用果糖異構酶或產生該酶之微生物細胞使含葡萄糖之原料異構化，且經由初級離子純化、高純度層析分離製程、果糖異構化製程產物之二級離子純化及濃縮來將其分離。
在用於產生阿洛酮糖之方法中，為有效產生阿洛酮糖，用作受質之果糖的濃度可為85w/v%或更高、90w/v%或更高、或95w/v%或更高，例如85至99w/v%、88至99w/v%、88至99w/v%、85至87%(w/v)、88至90%(w/v)、91至93%(w/v)、94至99%(w/v)或97至99%(w/v)，以總反應物計。果糖之濃度可藉由考慮製程之經濟性及果糖之溶解性來決定，且果糖可作為藉由將果糖溶解於緩衝溶液或水(例如蒸餾水)中所製備之溶液來使用。
為了說明根據本發明之一個實施例的果糖製備製程，可自糖或葡萄糖獲得果糖。因此，提供一種藉由使用廣泛且便宜的原料(諸如葡萄糖、果糖及糖)以高產率製備阿洛酮糖之方法，由此能夠大量生產阿洛酮糖。
為了說明本發明之果糖製備製程之一個具體實例，在將玉米澱粉與水混合至30至35wt%之後，藉由酶水解獲得具有88wt%或更高葡萄糖含量之糖化溶液。隨後，藉由經過移除糖化溶液之雜質的步驟及果糖異構化步驟，獲得果糖含量為40至44wt%的果糖糖漿。隨後，藉由使用SMB層析獲得葡萄糖萃餘物及果糖洗提份，並通過二級離子純化且進行果糖洗提份之濃縮，產生果糖含量為85wt%或更高、例如85至99wt%之含果糖溶液。SMB吸附分離方法描述於以下第(2)項中。用於移除雜質之方法可藉由移除不溶性材料之步驟、藉由使用活性碳脫色之步驟及將溶液傳遞至離子交換樹脂管柱中以移除有色組分及離子組分雜質之步驟等來進行。
果糖分離製程之一個特定具體實例可包含初級離子純化、高純度層析分離、二級離子純化、濃縮及結晶，且視情況進行轉化產物之脫鹽、脫色或脫色及脫鹽製程。
本發明之果糖製備製程中所包括之濃縮步驟可用各種方法進行，以使得果糖含量為85wt%或更高。舉例而言，藉由SMB吸附分離方法獲得之果糖洗提份(例如20~30%之固體濃度)可經由濃縮製程濃縮至45至55wt% 之固體濃度。
(2)阿洛酮糖轉化產物之分離製程
根據本發明之阿洛酮糖製備方法可包含阿洛酮糖轉化產物之分離製程，其包括阿洛酮糖轉化產物之離子純化及SMB層析分離。在一個特定具體實例中，對阿洛酮糖轉化產物進行SMB層析分離，由此產生阿洛酮糖含量高於阿洛酮糖轉化產物之阿洛酮糖洗提份及果糖萃餘物。將阿洛酮糖洗提份放入濃縮步驟或結晶步驟中，且將果糖萃餘物作為含果糖原料放入阿洛酮糖轉化製程中並再循環。
阿洛酮糖洗提份可進行分離/純化，以使得阿洛酮糖含量為85wt%或更高，例如85wt%至95%(w/w)。高純度分離製程中所獲得之果糖萃餘物的果糖含量可為85wt%或更高，例如85wt%至98wt%，阿洛酮糖含量可較佳為2wt%或更低。以總醣類之固體含量計，果糖萃餘物中包括雙糖或更高聚合度之醣類(除果糖及葡萄糖以外)的含量可較佳小於10wt%。雜質中包括雙糖或更高聚合度之醣類包括麥芽糖、異麥芽糖等，且可含有麥芽糖相關或異麥芽糖相關之寡糖。
當果糖萃餘物再循環用於阿洛酮糖轉化反應時，雜質含量隨著再循環次數的增加而增加。較佳進行該製程以使得果糖萃餘物之雜質含量調節至特定數值範圍以下。當雜質含量超過特定數值範圍時，藉由在阿洛酮糖製備製程中部分或全部排出果糖萃餘物來移除雜質。舉例而言，以果糖萃餘物之總糖固體之100wt%計，較佳將果糖萃餘物中包括雙糖或更高聚合度之醣類的含量維持在10wt%以下，例如小於8wt%、小於6wt%或小於5wt%。
阿洛酮糖製備製程中之離子純化步驟為移除阿洛酮糖轉化產物中所包含之離子的製程，且其可在SMB層析分離步驟之前及/或之後進行。在進行SMB層析分離之前進行離子純化製程的初級離子純化可藉由與以下阿洛酮糖 洗提份之二級離子純化相同或不同的方法來進行。舉例而言，其可藉由使用1、2或更多個填充有相同種類或不同種類之離子交換樹脂的分離管柱來進行。考慮到用於離子純化之樹脂的物理特性及離子純化效率，離子純化製程可在35至50℃、例如38至58℃之溫度下進行。
在本發明之一個具體實例中，在進行阿洛酮糖轉化產物之初級離子純化製程之前，可視情況進一步進行用活性碳處理阿洛酮糖轉化產物之製程。
在本發明之一個具體實例中，由於分離製程中沒有相變，故使用SMB層析之高純度分離步驟為用於確保材料穩定性之分離方法。在此等吸附分離方法中，已大量使用層析分離方法作為液相吸附分離方法。其中，模擬移動床(SMB)吸附分離方法為1961年美國專利第2,985,589號中提出的分離技術，且與習知分批層析相比，其優勢在於藉由使用許多管柱之連續分離，純度及生產率優異且可使用較少溶劑。模擬移動床(SMB)吸附分離製程為連續實施分離目標混合物之注入及萃餘物與萃取物之產生的製程。
SMB之基本原理為複製固定或移動之對流的流動且藉由以規則間隔移動管柱間之位置來實現連續分離。由於與吸附劑之親和力弱而快速移動之材料在液相之流動方向上移動且彙集於萃取物中，且由於與吸附劑之親和力強而緩慢移動之材料在固定相之流動方向上移動且彙集於萃餘物中。管柱連續連接，入口由混合物及移動相組成，且出口由目標萃取物及萃餘物組成。
由於使用廣泛用於單糖分離製程之添加有鹽的強酸陽離子交換樹脂作為SMB中之分離樹脂，故在進行分離製程之後所獲得之產物中包含金屬離子。強酸陽離子交換樹脂之實例可為連接有鈣活化基團之陽離子交換樹脂。
圖1展示通用模擬移動床(SMB)吸附分離設備之流程圖。通用模擬移動床(SMB)吸附分離設備由以下組成：位於由一或多個管柱組成之 4個部分中及每一部分之間的吸附劑進入口、用於強吸附物之萃取物排出口、分離目標混合物(進料)進入口及用於弱吸附物之萃餘物排出口。使用類似模擬移動床(SMB)吸附分離設備之混合物分離方法可應用於芳族烴混合物之分離、乙苯之分離製程、手性化合物之分離製程等，且其可應用於藥物製備製程中作為最終產物或中間物之外消旋混合物藥物的分離製程。
高純度分離製程可在45至70℃、例如50至65℃之溫度下進行。
(3)果糖萃餘物之再循環
在根據本發明之製備阿洛酮糖之方法中，SMB層析分離製程中所獲得之果糖萃餘物作為反應物再循環至阿洛酮糖轉化反應中，由此增加阿洛酮糖之生產產率且降低阿洛酮糖之生產成本。當SMB層析分離製程中所獲得之果糖萃餘物再循環至阿洛酮糖轉化反應中時，與無果糖萃餘物再循環相比，含果糖原料之量減少，由此降低原料之生產負荷。為了經由操作阿洛酮糖生產製程連續生產諸如阿洛酮糖之目標產物，生物轉化反應器可在維持相對於初始活性之適當生產力水準的同時進行操作。
在將果糖萃餘物用於阿洛酮糖轉化反應之反應物之前，可藉由冷卻、濃縮、離子純化及pH調節來進行，以便成為適用於阿洛酮糖轉化反應之反應物的條件，且隨後加工產物可藉由使其具有與新鮮果糖原料等效的固體含量(布里度)、pH值(亦即中性pH)及鈣離子濃度降低的特性而進行阿洛酮糖轉化反應。
在本發明之一個具體實例中，阿洛酮糖製備之高純度分離製程中所獲得之果糖萃餘物可單獨或與新鮮果糖起始物質組合作為阿洛酮糖轉化反應之反應物添加。當使用果糖萃餘物及新鮮果糖起始物質之混合物作為阿洛酮糖轉化反應之反應物時，可適當控制果糖萃餘物與新鮮果糖原料之混合比，以便使果糖萃餘物之利用率達到最大且使製程中所獲得之阿洛酮糖之產率達到最 大。在製程維持之態樣中，新鮮果糖含量可設定成最大值，但其由於果糖萃餘物之再循環而為不適當的。可較佳調節混合比率，以使得高純度分離製程中所獲得之果糖萃餘物的利用率達到最大。舉例而言，在用所供應之新鮮原料進行阿洛酮糖轉化反應之後，可以與減少量一樣多的補充量之量混合物果糖萃餘物，或將所用果糖萃餘物之量增加至特定值，以維持阿洛酮糖之產率。另外，隨著果糖萃餘物之再循環次數增加，除果糖以外之果糖萃餘物中包括雙糖或更高聚合度及葡萄糖之雜質的含量增加，可適當調節再循環次數及與新鮮果糖原料之混合比，以使此等雜質之含量維持在特定值或更小。
與果糖萃餘物混合之新鮮果糖原料之量可藉由考慮決定轉化比或將果糖起始物質轉化成阿洛酮糖之生產產率的生物催化劑(諸如酶、細胞、提取物或溶解物等)、生物催化劑之轉化比或阿洛酮糖製備製程中之各種因素(諸如果糖含量)來確定。舉例而言，新鮮果糖原料及/或果糖萃餘物中之含量可決定有待混合之新鮮果糖原料之量。亦即，當新鮮果糖原料中之果糖含量高時，果糖萃餘物與新鮮果糖原料之混合物的果糖含量增加，從而與具有低果糖含量之新鮮果糖原料相比，果糖萃餘物之量可增加。本發明之分離製程中所獲得之果糖萃餘物可具有85wt%或更高、例如85wt%至99wt%之果糖含量。另外，放入阿洛酮糖轉化反應之新鮮果糖原料的果糖含量可為85wt%或更高、例如85wt%至99wt%。
當果糖萃餘物與新鮮果糖原料之混合物用作阿洛酮糖轉化反應之反應物時，考慮到如上所述之各種因素，可確定與果糖萃餘物混合之新鮮果糖原料之量。其可考慮果糖含量、布里度、阿洛酮糖生產系統之操作模式、產率及其類似物來適當確定。考慮到阿洛酮糖製備之分離製程中所獲得之果糖萃余物的利用，所有果糖萃餘物均可用作以果糖原料減少之量補充新鮮果糖原料的反應物。果糖萃餘物之一部分亦可用作阿洛酮糖轉化系統之果糖原料，阿洛 酮糖製備系統僅用新鮮果糖原料進行操作。因此，果糖萃餘物可作為整體使用，或以最小量使用，且剩餘量可自系統排出。因此，只要允許系統操作，引入至阿洛酮糖轉化反應中之果糖萃餘物之量可與分離製程中所獲得之所有果糖萃餘物的最大含量一起再循環。
具體而言，考慮到果糖萃餘物之最大利用率，較佳使用所有果糖萃餘物。在此情況下，可補充新鮮果糖原料所減少之果糖源的不足。舉例而言，當將果糖萃餘物及新鮮果糖原料調節至50布里度時，以新鮮果糖原料之100體積份計，新的果糖原料之體積比可為5至150體積份，或較佳50至130體積份。舉例而言，當果糖萃餘物與新的果糖原料調節至50布里度時，果糖萃餘物與新的果糖原料之混合比(=果糖萃餘物：新的果糖原料)可為1：0.9至1.5之體積比。混合比可視新的果糖原料之果糖濃度而變化。舉例而言，當果糖萃餘物與新鮮果糖原料調節至50布里度時，果糖萃餘物與新鮮果糖原料之混合比為1：0.9至1.5之體積比、1：0.95至1.15之體積比、或1：0.98至1.05之體積比，且果糖萃餘物：新鮮果糖原料之混合比可為1：1.05至1.2或1：1.08至1.13之體積比。
當新鮮果糖原料與果糖萃餘物之添加量小於該範圍時，引入至阿洛酮糖轉化反應中之萃餘物的果糖純度隨著果糖萃餘物之再循環次數增加而降低，由此降低阿洛酮糖轉化比及阿洛酮糖之最終生產產率。因此，藉由考慮生產時間及阿洛酮糖產率，製程應經最佳化以維持阿洛酮糖之適當生產產率。當混合比滿足範圍條件時，阿洛酮糖轉化製程可繼續以將提供至阿洛酮糖轉化製程中之起始物質的果糖純度維持在適當範圍內，且可穩定維持阿洛酮糖之轉化比。
在本發明之一個具體實例中，果糖萃餘物之再循環增加鈣含量，由此降低阿洛酮糖轉化反應之活性。因此，較佳使用控制鈣離子濃度之製程。調節離子濃度之步驟可使用填充有離子交換樹脂之層析來進行。具體而 言，可進行使用經能夠結合金屬離子之羥基(OH-)取代之強鹼性或弱鹼性陰離子樹脂的離子交換製程。
在將果糖萃餘物提供至阿洛酮糖轉化反應之前，果糖萃餘物或包括果糖萃餘物之含果糖原料的鈣離子濃度可調節至0.01mM或更低、0.005mM或更低、或0.001mM或更低。在SMB層析製程中產生之果糖萃餘物的再利用中，當SMB層析製程中混合之鈣(Ca)離子未經純化時，活性與僅使用錳相比降低，由此對阿洛酮糖生產量產生不利影響。
由於在單糖分離製程中廣泛使用之強酸陽離子交換樹脂用於阿洛酮糖轉化產物之SMB高純度分離製程，故連接於樹脂之一部分鈣在使用時流出，在該製程後獲得之產物包括鈣離子。具體而言，過量之鈣離子不利地影響阿洛酮糖轉化。因此，為了將鈣離子濃度調節至特定濃度範圍或更低，需要果糖萃餘物。此亦與樹脂之耐久性相關。隨著黏性糖溶液通過，產生由黏度引起的摩擦，且連接至樹脂表面之金屬離子少量排出。因此，在填充後長時間使用離子交換樹脂之情況下，定期更換樹脂。
果糖萃餘物之離子純化可按照與第(2)項之分離阿洛酮糖轉化產物之步驟中進行的離子純化相同的方法來進行。
層析分離製程中所獲得之果糖萃餘物的導電率為20至200μs/cm，果糖萃餘物可藉由離子純化製程來處理，且經處理之產物的導電率為0至15μs/cm。
在本發明之一個具體實例中，阿洛酮糖製備之分離製程中所獲得之果糖萃餘物可進一步進行藉由在離子純化時或在離子純化後濃縮增加果糖含量之步驟。當阿洛酮糖製備之高純度分離製程中所獲得之果糖萃餘物具有低布里度時，可進行濃縮製程以調節固體含量，以便與新鮮果糖原料具有相同或類似的布里度。由於阿洛酮糖製備之高純度分離製程中所獲得之果糖萃餘物為 約15至25布里度，故考慮到供應至阿洛酮糖轉化製程之含果糖原料通常為45-55布里度、例如約50布里度，可藉由濃縮增加果糖含量。
濃縮步驟以與藉由以葡萄糖為原料進行果糖異構化產生果糖原料之果糖製備中所用的濃縮步驟相同的方式，或以與在SMB高純度分離後獲得之阿洛酮糖洗提份的濃縮步驟相同的方式來進行。由於果糖之熱穩定性高於阿洛酮糖，故果糖生產中之濃縮步驟可包括在70至85℃之溫度下濃縮10至15分鐘。
在本發明之一個特定實施例中，在將阿洛酮糖製備之分離步驟中所獲得之果糖萃餘物提供至阿洛酮糖轉化製程之前，藉由使用單獨的裝置進行離子純化步驟及/或果糖縮合步驟。
製備阿洛酮糖之方法進一步包括用選自由以下組成之群之至少一個步驟處理果糖的步驟：冷卻、濃縮、離子純化及pH調節以及放入儲槽、調節溫度或控制添加至阿洛酮糖轉化製程中之果糖萃餘物的量。
(4)阿洛酮糖濃縮或結晶製程
在本發明之阿洛酮糖製備製程中使用SMB層析之高純度分離製程中所獲得之阿洛酮糖洗提份可經由阿洛酮糖濃縮製程商業化為液相糖漿，或可經由阿洛酮糖結晶製程商業化為阿洛酮糖晶體。
其係製備濃縮物之步驟，該等濃縮物係藉由離子純化及濃縮步驟(2)之SMB層析分離中所獲得之阿洛酮糖洗提份而獲得。該等濃縮物可用作阿洛酮糖糖漿產物或藉由放入結晶製程製備阿洛酮糖晶體。
在本發明之一個具體實例中，可對使用SMB層析之高純度分離製程中所獲得之阿洛酮糖洗提份進行二級離子純化，且其可藉由與分離製程中進行之初級離子純化相同或不同的方法進行。
用於收集阿洛酮糖晶體之阿洛酮糖溶液中應在過飽和條件下含 有高濃度的阿洛酮糖含量，但阿洛酮糖轉化產物之阿洛酮糖含量低，因此無法進行阿洛酮糖轉化產物之直接結晶，且應在結晶步驟之前進行純化及濃縮至所需水準之製程來增加阿洛酮糖含量。
在本發明之一個特定具體實例中，濃縮經純化之阿洛酮糖溶液的步驟可在55至75℃下進行。當濃縮溶液之溫度升高超過75℃時，可能發生D-阿洛酮糖之熱改質，而當降低至低於55℃時，難以達到所需濃度水準。由於隨著濃縮之進行，產物之溫度因蒸發熱而迅速地升高，故應藉由將濃縮溶液之溫度維持在75或更低，迅速地對其進行濃縮。
在本發明之一個特定具體實例中，為了達成阿洛酮糖之熱改質及所需濃度水準，其可在55至75℃、較佳60至70℃之溫度範圍內進行濃縮。濃縮製程可進行一次或兩次或重複進行更多次，直至達到所需濃度水準。
具體而言，SMB層析分離製程中所獲得之阿洛酮糖洗提份的濃縮製程可藉由各種方法進行，且濃縮物之固體含量可為70布里度或更高。舉例而言，藉由SMB吸附分離方法獲得之阿洛酮糖洗提份(例如固體含量為20~30wt%)可經由濃縮製程濃縮至70布里度或更高之固體含量。阿洛酮糖濃縮物中之固體含量可為70布里度或更高，例如70布里度至85布里度。
阿洛酮糖製備製程中之濃縮製程可包含在55至75℃之溫度範圍內濃縮10至15分鐘。濃縮可以藉由使用降膜蒸發器或薄膜蒸發器在減壓或真空條件下進行濃縮。
阿洛酮糖濃縮物中所包含之阿洛酮糖含量與SMB層析分離製程中所獲得之阿洛酮糖洗提份之阿洛酮糖含量幾乎相同，且固體含量增加，由此能夠進行結晶製程。以固體總含量之100wt%計，阿洛酮糖濃縮物中所包含之阿洛酮糖含量可為94wt%或更高、95wt%或更高、96wt%或更高、97wt%或更高、98wt%或更高或99wt%或更高。
阿洛酮糖結晶製程包含高純度分離中所獲得之阿洛酮糖洗提份的二級離子純化步驟、濃縮經離子純化之阿洛酮糖洗提份的步驟及藉由自濃縮物結晶阿洛酮糖獲得阿洛酮糖晶體及阿洛酮糖結晶母液的步驟。阿洛酮糖分離製程之一個特定實施例可包括初級離子純化、高純度層析分離、二級離子純化、濃縮及結晶製程，且視情況可對阿洛酮糖轉化產物進行脫鹽製程、脫色或脫色及脫鹽製程。
其可包含分離/純化，使得阿洛酮糖洗提份中阿洛酮糖之含量為85wt%或更高、90wt%或更高、91wt%或更高、92wt%或更高、93wt%或更高、94wt%或更高或95wt%或更高，例如85wt%至99.9%(w/w)。
阿洛酮糖晶體中所含之阿洛酮糖純度可為90wt%或更高、95wt%或更高或99wt%或更高，且結晶母液中之阿洛酮糖含量可為85wt%或更高、90wt%或更高、93wt%或更高或95wt%或更高，例如85wt%至95wt%。
藉由本發明方法收集之阿洛酮糖可藉由常用方法純化及/或結晶，且此等純化及結晶對於熟習此項技術者屬常用技術。舉例而言，其可藉由選自由以下組成之群之一或多種方法來實施：離心、過濾、結晶、離子交換層析及其組合。
在一個具體實例中，可對使用SMB層析之高純度分離製程中所獲得之阿洛酮糖洗提份進行二級離子純化，且其可藉由與阿洛酮糖之分離製程中所用之初級離子純化相同或不同的方法進行。
根據本發明之製備D-阿洛酮糖晶體的方法可包含濃縮經純化之D-阿洛酮糖溶液的步驟。用於收集阿洛酮糖晶體之阿洛酮糖溶液中的阿洛酮糖含量應為70wt%或更高。由阿洛酮糖差向異構酶製備之阿洛酮糖溶液中阿洛酮糖的純度低至20至30wt%，因此無法進行直接結晶，且應在結晶步驟之前進行純化及濃縮至所需水準之製程以增加阿洛酮糖含量。在本發明之一個特定具體 實例中，為了達成阿洛酮糖之熱改質及所需濃度水準，可在55至75℃之溫度範圍內實施濃縮。濃縮製程可進行一次或兩次或重複進行更多次，直至達到所需濃度水準。
藉由冷卻結晶之步驟可包含在快速冷卻之後，在10至25℃之溫度範圍內經由熱交換器反覆進行升溫及冷卻誘導晶體生長。
根據本發明之用於製備D-阿洛酮糖晶體的方法可進一步包含在藉由離心回收結晶步驟中收集之阿洛酮糖晶體且將其用去離子水洗滌之後進行乾燥的步驟。
根據本發明之一個具體實例係關於一種藉由進行阿洛酮糖轉化反應及阿洛酮糖分離製程來製備阿洛酮糖的設備，其包含用於由含果糖原料進行阿洛酮糖轉化反應之阿洛酮糖轉化反應器， 裝備有離子交換樹脂填充管柱之離子純化器，其對自阿洛酮糖轉化反應器獲得之阿洛酮糖轉化產物進行離子純化， 模擬移動床(SMB)層析分離器，其包含填充具有活性基團之陽離子交換樹脂的管柱、進料口及用於排出阿洛酮糖洗提份及果糖萃餘物的出口、裝備有離子交換樹脂填充管柱之離子純化器及濃縮器，其中對自分離器排出之果糖萃餘物進行離子純化及濃縮，以便再循環至阿洛酮糖轉化反應器中。
阿洛酮糖製備設備可進一步包括混合容器，其連接至阿洛酮糖轉化反應器且經組態以將自濃縮器排出之果糖萃餘物與新鮮果糖原料混合。該設備可進一步包括熱交換器，其用於冷卻自層析分離器排出之果糖萃餘物。
根據本發明使用果糖萃餘物可有效產生阿洛酮糖及液體果糖。特定言之，可控制果糖萃餘物與新的果糖原料之混合比，以防止液體果糖原料之品質劣化，且維持具有高果糖含量之果糖糖漿的果糖含量，由此產生經長時 間段具有穩定高產率之阿洛酮糖。
圖1為展示通用SMB製程之一個實例的圖式。
圖2為根據本發明之一個具體實例製備阿洛酮糖之示意圖，其中將全部量之果糖萃餘物添加至阿洛酮糖轉化反應中。
圖3為根據本發明之一個具體實例製備阿洛酮糖之示意圖，其中將部分果糖萃餘物添加至阿洛酮糖轉化反應中。
在下文中，將藉由以下實施例更詳細地描述本發明。然而，此等實施例僅用於說明目的，且本發明之範疇不受此等實施例限制。
製備實施例1.製備阿洛酮糖糖漿
阿洛酮糖糖漿係藉由與韓國特許公開專利公開案第2014-0054997號中所揭示之製備方法實質上相同的生物方法由果糖受質製備。
具體而言，將來源於閃爍梭菌(Clostridiuim scindens ATCC 35704)之阿洛酮糖差向異構酶編碼基因(DPE基因；Gene bank：EDS06411.1)引入重組載體(pCES_sodCDPE)中，且藉由使用用電穿孔製備之重組載體(pCES_sodCDPE)質體轉型麩胺酸棒狀桿菌。製備包括經轉型之麩胺酸棒狀桿菌細胞的珠粒且填充於固定反應管柱中，並由40布里度之88wt%果糖或95wt%果糖製備阿洛酮糖糖漿。亦即，88wt%之含果糖受質之葡萄糖：果糖：阿洛酮糖：寡醣之重量比為41：39：15：5的21~23(w/w)%阿洛酮糖糖漿(阿洛酮糖糖漿A)，及來自包含95wt%之果糖含量之原料之葡萄糖：果糖：阿洛酮糖：寡醣= 6：67：25：2的24~26(w/w)%阿洛酮糖糖漿(阿洛酮糖糖漿B)。
製備實施例2.製備果糖萃餘物
自製備實施例1獲得之兩種阿洛酮糖糖漿在室溫下以每小時兩倍離子交換樹脂體積之速率流經填充有樹脂(陽離子交換樹脂、陰離子交換樹脂及陽離子及陰離子交換樹脂混合樹脂)之管柱，且脫鹽以移除雜質，諸如有色及離子組分等。
隨後，在藉由使用填充有鈣(Ca2+)型離子交換樹脂之層析分離高純度阿洛酮糖洗提份之後，收集其餘部分作為萃餘物。由自果糖含量為77wt%之原料獲得之阿洛酮糖糖漿(阿洛酮糖糖漿A)收集的萃餘物包括以醣類總固體含量之100重量份計，85至98wt%之果糖、1至10wt%之葡萄糖及1至5wt%之還原糖。
由自果糖含量為95wt%之原料獲得之阿洛酮糖糖漿(阿洛酮糖糖漿B)收集的萃餘物包括以醣類總固體含量之100重量份計，88至98wt%之果糖、1至8wt%之葡萄糖及1至4wt%之還原糖。
實施例1.使用果糖萃餘物生產阿洛酮糖
為了藉由使用製備實施例1及2中所獲得之果糖含量為88wt%之含果糖原料溶液生產10噸阿洛酮糖含量為95wt%之固體，以3.8m3/h流動速率進行阿洛酮糖轉化製程及分離製程。
經由阿洛酮糖轉化製程收集之產物的阿洛酮糖含量為20至23wt%，且在離子純化後，使其以45至50wt%之濃度通過分離製程。以每小時3m3產生萃餘物，該萃餘物係在使用Ca+型分離(SMB)樹脂分離時產生。
具體而言，使用具有88wt%果糖含量之原料受質溶液(阿洛酮糖糖漿A)經由阿洛酮糖轉化製程獲得阿洛酮糖含量為20至23wt%之阿洛酮糖糖漿。阿洛酮糖轉化產物在室溫下以按離子交換樹脂之比率計2倍(1至2倍) 體積之速度比率通過填充有陽離子交換樹脂之管柱、填充有陰離子交換樹脂之管柱及填充有陽離子及陰離子交換樹脂之混合物的管柱來脫鹽。隨後，濃縮產物以產生阿洛酮糖含量為45至50wt%之阿洛酮糖糖漿。阿洛酮糖糖漿通過使用Ca2+型分離樹脂之SMB高純度層析，以每小時3.1m3產生果糖萃餘物。
阿洛酮糖轉化製程及SMB層析中果糖之不足量0.9m3係用果糖製備製程中所獲得之果糖含量為88wt%之含果糖原料補充。亦即，當新鮮果糖原料與果糖萃餘物之總固體含量調節至50wt%(布里度)時，將以0.9：3.1(新鮮果糖：果糖萃餘物=0.29：1)之體積比混合的新鮮果糖原料及果糖萃餘物之混合物添加至阿洛酮糖轉化製程中以進行阿洛酮糖製備製程。
該製程重複10次，分析根據各製程之混合原料及萃餘物的糖組成且顯示於下表1中。
如表1中可見，顯示新鮮果糖原料與果糖萃餘物之混合比為0.9：3.1(新鮮果糖：果糖萃餘物=0.29：1)之體積比，隨著再循環次數增加，阿洛酮糖轉化比率及最終阿洛酮糖產率由於進入阿洛酮糖轉化製程之果糖萃餘物的果糖純度而降低。
實施例2.使用果糖萃餘物生產果糖
高純度分離步驟中所獲得之1.8m3/h之果糖萃餘物與2.0m3/h之新鮮果糖原料(果糖純度：88wt%，固體濃度：50wt%)混合且供應至離子純化步驟。新鮮果糖原料與果糖萃餘物之混合比為5.2至5.3：4.7至4.8(新鮮果糖：果糖萃餘物=1.08至1.13：1)。
該製程重複10次，分析根據各製程之混合原料及萃餘物的糖組成且顯示於下表2中。
如表2中可見，顯示新鮮果糖原料與果糖萃餘物之混合比為5.2至5.3：4.7至4.8(新鮮果糖：果糖萃餘物=1.08至1.13：1)之體積比，即使連續進行阿洛酮糖轉化製程，進入阿洛酮糖轉化製程之果糖萃餘物的果糖純度仍未顯著降低且自第5混合物穩定維持阿洛酮糖轉化比。
如表3中所示，當藉由使用果糖純度為88wt%之果糖原料進行阿洛酮糖轉化製程時，阿洛酮糖轉化比為約23%且藉由高純度分離製程獲得阿洛酮糖純度為95wt%或更高的阿洛酮糖糖漿。此時，阿洛酮糖之分離產率為90wt%或更高之阿洛酮糖含量
經分離之高純度阿洛酮糖洗提份可作為液體產物純化或進行結晶製程以產生阿洛酮糖含量為99.9wt%之結晶產物。當進行結晶製程時，如表3中所示，阿洛酮糖含量為95wt%或更高。將高純度分離製程後獲得之果糖萃餘物濃縮至50至77wt%之固體含量，且與果糖含量為42wt%(固體含量為50至77wt%)之新鮮果糖原料混合，以獲得純度為56.5wt%之液體果糖糖漿。
實施例3.使用果糖萃餘物生產阿洛酮糖
按照與實施例1相同的方法，但在3.8m3/h之流動速率下進行阿洛酮糖轉化製程及分離製程，以便使用95wt%果糖含量之糖漿生產10噸95wt%阿洛酮糖含量之固體。
通過阿洛酮糖轉化製程且收集之產物的阿洛酮糖含量為21至25wt%，且在離子純化後，使其以45至50wt%之濃度通過分離製程。以每小時3 m3產生萃餘物，該萃餘物係在使用Ca+型分離樹脂分離時產生。
供應0.8m3/h阿洛酮糖轉化製程及分離層析中缺乏的果糖原料且與自果糖製備製程獲得之新鮮果糖原料混合。亦即，當新的果糖原料及果糖萃餘物調節至50布里度時，在新的果糖原料與果糖萃餘物之混合體積比為0.9：3.1(新的果糖原料：萃餘物=0.29：1)之情況下進行阿洛酮糖生產。
該製程重複10次，分析根據各製程之混合原料及萃餘物的糖組成且顯示於下表4中。
如表4中可見，當使用95wt%果糖純度生產阿洛酮糖時，確認與實施例1不同，果糖含量沒有變化。隨著果糖萃餘物再循環次數增加，供應至阿洛酮糖轉化製程中之果糖純度高於95wt%之果糖原料未變化，以便維持最終阿洛酮糖生產。證實葡萄糖及雙醣之含量不高且果糖之含量保持不變，因為還原糖之一部分移入阿洛酮糖洗提份中。此等結果表明，在果糖原料中果糖含量為95%或更高之高純度條件下，可在高阿洛酮糖轉化比下使果糖萃餘物再循環。
實施例4.使用果糖萃餘物連續生產阿洛酮糖
除在與42%之果糖混合後剩餘的1.9m3/h果糖萃餘物與1.9m3/h新鮮果糖原料混合且隨後供應至阿洛酮糖轉化製程及層析分離製程之外，進行與實施例3相同的方法。當新鮮果糖原料及萃餘物調節至50布里度時，新鮮果糖原料與果糖萃餘物之混合比為5.0至5.1：4.9至5.1(果糖萃餘物：新鮮果糖原料=1：0.98至1.05)。
該製程重複10次，分析根據各製程之混合原料及萃餘物的糖組成且顯示於下表5中。
如表5中所示，一部分果糖萃餘物作為55wt%果糖糖漿使用，且另一部分果糖萃餘物在與新鮮果糖原料混合之情況下供應至阿洛酮糖轉化製程，由此穩定生產高純度阿洛酮糖。分析根據各製程之混合原料及萃餘物的糖組成且顯示於表6中。
如表6中所示，即使將一部分果糖萃餘物供應至液體果糖生產製程，亦可穩定維持阿洛酮糖生產。
經分離之高純度阿洛酮糖可經由純化作為液體產物釋放，或可以與實施例3相同的方式進行結晶製程以產生阿洛酮糖含量為99.9%之結晶產物。其他事項與實施例3相同。當進行結晶製程時，如表6中所示，阿洛酮糖含量為99.9%。獲得與藉由混合95%及42%液體果糖獲得之產物的產物品質相等的液體果糖(55%糖漿)。
實施例5.根據混合金屬離子之阿洛酮糖轉化比的比較實驗
評估與阿洛酮糖製備製程中所獲得之果糖萃餘物類似之組成物中的阿洛酮糖轉化比。亦即，藉由將果糖純度為95wt%糖漿之糖漿稀釋至50wt%且添加0.005~0.01mM Ca2+，並隨後再添加1.0mM Mn來證實阿洛酮糖轉化製程，且顯示於表7中。
經展示，當添加鈣時，在錳處理下增加阿洛酮糖轉化反應活性達到的152%之相對活性最大降低約16%。隨著鈣離子濃度增加，相對活性往往逐漸降低。
此結果顯示在再使用高純度分離層析製程中所獲得之果糖萃餘物時必需純化分離層析製程中沈澱的0.01mM或更低之Ca離子的原因。在無果糖萃餘物之離子純化的情況下，活性低於僅使用錳之情況，由此不利地影響阿洛酮糖之產率。

Claims (22)

  1. 一種製備阿洛酮糖之方法，其包含：用模擬移動床(SMB)層析分離阿洛酮糖轉化產物以獲得阿洛酮糖洗提份及果糖萃餘物，藉由離子純化將該果糖萃餘物之導電率調整為0至15μs/cm，及使該果糖萃餘物作為第一果糖原料再循環至該阿洛酮糖轉化反應中，其中以該果糖萃餘物中總醣類含量之100wt%計，該SMB層析製程中所獲得之果糖萃餘物含有85至98wt%之果糖含量及2.0wt%或更低之阿洛酮糖含量。
  2. 如申請專利範圍第1項之製備方法，其中該阿洛酮糖轉化產物係藉由使用含果糖原料之生物阿洛酮糖轉化製程獲得。
  3. 如申請專利範圍第1項之製備方法，其進一步包含在再循環至該阿洛酮糖轉化反應之前，將該果糖萃餘物與作為第二果糖原料之新鮮果糖原料混合的步驟。
  4. 如申請專利範圍第3項之製備方法，其中當該果糖萃餘物及該第二果糖原料具有50布里度時，該果糖萃餘物與該第二果糖原料之混合比(萃餘物：第二果糖原料)為1：0.9至1.5之體積比。
  5. 如申請專利範圍第3項之製備方法，其中當該果糖萃餘物及該第二果糖原料具有50布里度時，該果糖萃餘物與該第二果糖原料之混合比(萃餘物：第二果糖原料)為1：0.95至1.15或1：1.05至1.2之體積比。
  6. 如申請專利範圍第1項之製備方法，其中在再循環至該阿洛酮糖轉化反應之前，該果糖萃餘物係藉由進行選自由冷卻、pH調節、離子純化及濃縮組成之群之一或多個步驟來處理。
  7. 如申請專利範圍第1項之製備方法，其中該SMB層析分離製程中所獲得之果糖萃餘物的導電率為20至200μs/cm。
  8. 如申請專利範圍第1項之製備方法，其中該方法進一步包含離子純化步驟之步驟，其用於在再循環至該阿洛酮糖轉化反應之前調節該果糖萃餘物或含有該果糖萃餘物之混合物，使得鈣離子濃度為0.05mM或更低。
  9. 如申請專利範圍第6項之製備方法，其中該冷卻係藉由用熱交換器冷卻該SMB層析分離製程中所獲得之果糖萃餘物的步驟來進行。
  10. 如申請專利範圍第1項之製備方法，其中以該果糖萃餘物中醣類含量之100wt%計，供應至該阿洛酮糖轉化反應之含果糖原料的果糖含量為85wt%或更高。
  11. 如申請專利範圍第2項之製備方法，其中該阿洛酮糖轉化反應係以添加錳離子進行。
  12. 如申請專利範圍第1項之製備方法，其中該方法進一步包含在將該果糖萃餘物供應至儲槽中之後，調節溫度或控制供應至該阿洛酮糖轉化反應之果糖萃餘物之輸入量的步驟。
  13. 如申請專利範圍第1項之製備方法，其中該方法進一步包含在該SMP層析分離製程之前、之後及之前與之後的該果糖萃餘物之離子純化步驟。
  14. 如申請專利範圍第1項之製備方法，其中該SMB層析分離製程係藉由用具有連接之鈣活性基團的陽離子交換樹脂填充的層析管柱來進行。
  15. 如申請專利範圍第1項之製備方法，其中該阿洛酮糖轉化反應係藉由使用具有15%至70%之阿洛酮糖轉化比的生物催化劑來進行。
  16. 如申請專利範圍第1項之製備方法，其中該方法係連續進行的。
  17. 如申請專利範圍第1項之製備方法，其中該方法進一步包含濃縮該阿洛酮糖洗提份及自濃縮物結晶阿洛酮糖以獲得阿洛酮糖晶體及結晶母液的步驟。
  18. 一種藉由使用含果糖原料進行生物阿洛酮糖轉化製程來製備阿洛酮糖的設備，其包含：阿洛酮糖轉化反應器，用於使用生物催化劑由含果糖原料進行阿洛酮糖轉化反應，模擬移動床(SMB)層析分離器，其包含用具有活性基團之陽離子交換樹脂填充之管柱、進料口及用於排出阿洛酮糖洗提份及果糖萃餘物之出口，及裝備有用離子交換樹脂填充之管柱的離子純化器及濃縮器，自該層析分離器排出之果糖萃餘物通過其等以將該果糖萃餘物之導電率調整為0至15μs/cm及再循環至該阿洛酮糖轉化反應器中，其中以該果糖萃餘物中總醣類含量之100wt%計，該SMB層析製程中所獲得之果糖萃餘物含有85至98wt%之果糖含量及2.0wt%或更低之阿洛酮糖含量。
  19. 如申請專利範圍第18項之製備設備，其進一步包含連接至該阿洛酮糖轉化反應器之混合槽，其中自該層析分離器排出之果糖萃餘物與新鮮果糖原料混合。
  20. 如申請專利範圍第18項之製備設備，其中該裝備有用離子交換樹脂填充之管柱的離子純化器連接於該阿洛酮糖轉化反應器與該層析分離器之間。
  21. 如申請專利範圍第16項之製備設備，其進一步包含用於冷卻自該層析分離器排出之果糖萃餘物的熱交換器。
  22. 如申請專利範圍第16項之製備設備，其進一步包含用於在供應至該阿洛酮糖轉化反應器中之前儲存該果糖萃餘物之儲槽。
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