專利名稱：一種制備l-阿拉伯糖的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種制備L-阿拉伯糖的方法。
背景技術(shù)：
我國(guó)是農(nóng)業(yè)大國(guó)，玉米是我國(guó)的主要糧食作物之一。玉米淀粉加工已成為我國(guó)玉 米深加工業(yè)的一個(gè)十分重要的組成部分，其加工副產(chǎn)物玉米麩皮中，L-阿拉伯糖的含 量高達(dá)18%以上。
L-阿拉伯糖是構(gòu)成植物細(xì)胞壁的一個(gè)主要成分。由于其具有抑制人體腸道內(nèi)蔗糖 轉(zhuǎn)化酶和葡萄糖轉(zhuǎn)化酶活性，制約蔗糖和葡萄糖轉(zhuǎn)化為糖原被肝臟吸收等功效，且安 全可靠，因此成為人們防治肥胖、糖尿病等的極為有效的保健食品與藥品的添加劑。
中國(guó)發(fā)明專利CN1299420提出了一種通過(guò)酸水解生產(chǎn)L-阿拉伯糖的方法，該方法 主要描述的是選擇含有L-阿拉伯糖的植物渣類物質(zhì)為原料，通過(guò)酸如鹽酸、硫酸等降 解，制備L-阿拉伯糖，其不足之處在于整個(gè)制備過(guò)程單純使用鹽酸或硫酸等降解植物 渣類原料，制備的產(chǎn)物為含有L-阿拉伯糖、木糖、半乳糖和葡萄糖等的混合糖液，而 且其原料處理量最大為500g，工藝過(guò)程中并沒(méi)有表明如何進(jìn)行精制純化，獲得L-阿拉 伯糖結(jié)晶體產(chǎn)品。中國(guó)發(fā)明專利200610097633. 4(申請(qǐng)?zhí)?"一種利用玉米皮制備的水 解液及其制備方法和應(yīng)用"中提到了用硫酸降解玉米麩皮可以得到含有L-阿拉伯糖、 木糖、半乳糖和葡萄糖等的混合糖液，但是其目的是將制備的混合糖液作為微生物的 碳源培養(yǎng)基用，并沒(méi)有制備L-阿拉伯糖結(jié)晶體的方法描述。中國(guó)發(fā)明專利CN1373135 給出了 "兩柱法從阿拉伯膠中提取L-阿拉伯糖的方法"，其使用的原料為阿拉伯膠， 選擇鹽酸或硫酸水解，然后通過(guò)色譜柱進(jìn)行層析分離，最后制得L-阿拉伯糖，生產(chǎn)成 本偏高，生產(chǎn)效率較低。CN1366552同樣給出了一種制備和生產(chǎn)L-阿拉伯糖的方法， 但是只是選擇生物酶制劑如阿拉伯糖苷降解酶、果膠酶、纖維素半纖維素酶等直接降 解含有L-阿拉伯糖的植物渣類物質(zhì)來(lái)獲得L-阿拉伯糖，同樣存在著生產(chǎn)成本偏高， 生產(chǎn)效率較低的問(wèn)題。
總之，現(xiàn)有技術(shù)從規(guī)模化制備和生產(chǎn)L-阿拉伯糖而言，其經(jīng)濟(jì)性和生產(chǎn)效率上都 存在著一定的問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種適合于大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)的制備L-阿拉伯糖的方法。 本發(fā)明所提供的制備L-阿拉伯糖的方法，包括以下步驟
1) 將原料玉米麩皮用淀粉酶處理；
2) 用濃度為1%-5%的稀酸降解淀粉酶處理過(guò)的玉米麩皮；
3) 調(diào)整pH為3.5-5.5，收集上清液；
4) 用離子交換樹(shù)脂對(duì)上清液進(jìn)行脫鹽除雜；
5) 在脫鹽除雜后的上清液中接種酵母菌，發(fā)酵，脫除雜單糖；
6) 發(fā)酵液結(jié)晶，得到L-阿拉伯糖產(chǎn)品。
為了改善產(chǎn)品的外觀色澤，上述步驟3)調(diào)整pH后收集的上清液進(jìn)行離子交換樹(shù) 脂處理前，還要用活性炭進(jìn)行脫色；所述活性炭的用量為所述上清液質(zhì)量百分比的0. 5 %-2%，脫色溫度為100°C-105°C，脫色時(shí)間為0.5-1.5小時(shí)。
為了提高酵母發(fā)酵的效率，所述步驟5)接種酵母菌前，將經(jīng)過(guò)離子交換樹(shù)脂處 理的上清液進(jìn)行真空濃縮，濃縮至糖漿濃度為10_50%。
所述步驟6)發(fā)酵液結(jié)晶前，要?dú)⑺腊l(fā)酵液中的酵母。殺死發(fā)酵液中的酵母后， 發(fā)酵液還要經(jīng)過(guò)過(guò)濾，濾液經(jīng)過(guò)離子交換樹(shù)脂處理后再進(jìn)行結(jié)晶。
在上述制備過(guò)程中，具體地，所述步驟l)中使用的淀粉酶為重量份數(shù)比為 0. 5-1. 5:1的ct -淀粉酶和e -淀粉酶；a -淀粉酶和P -淀粉酶優(yōu)選的重量份數(shù)比為 1:1;淀粉酶的用量為玉米麩皮質(zhì)量百分比的1%-3%;酶解反應(yīng)溫度為35"-45°C， 反應(yīng)時(shí)間為8-24小時(shí)。
所述步驟2)中所用的酸為硫酸、鹽酸或乙酸；所述稀酸與玉米麩皮的體積份數(shù) 比為15-20: 1;稀酸降解的溫度為100-120°C，時(shí)間為4-8小時(shí)；所述步驟3)中用 于調(diào)整pH的是pH值為7-8的氫氧化鈉、氧化鈣、氫氧化鈣或碳酸鈣溶液。
所述步驟4)中使用的離子交換樹(shù)脂為強(qiáng)酸型陽(yáng)離子交換樹(shù)脂和強(qiáng)堿型陰離子交 換樹(shù)脂；優(yōu)選為732陽(yáng)離子交換樹(shù)脂-721陰陽(yáng)離子交換樹(shù)脂-732陽(yáng)離子交換樹(shù)脂柱。
所述步驟5)中使用酵母為啤酒酵母或面包酵母，所述酵母的接種量為雜糖糖液 的50-100(g/L)，發(fā)酵的溫度為40 — 5(TC，時(shí)間為24-72小時(shí)。
所述步驟6)中發(fā)酵液結(jié)晶的方法是，真空濃縮發(fā)酵液至原體積的1/10，加入無(wú) 水乙醇，室溫下結(jié)晶；無(wú)水乙醇與發(fā)酵液的體積份數(shù)比5-8: 1。
本發(fā)明的工藝流程如圖l所示。本發(fā)明采用了生物與化學(xué)相結(jié)合的生產(chǎn)方法，選 擇具有較高L-阿拉伯糖含量的玉米麩皮為原料，通過(guò)生物酶預(yù)處理、酸降解、特異性 酵母除雜等主要工藝手段，制備生產(chǎn)出純度較高的L-阿拉伯糖晶體產(chǎn)品，克服了以往 相關(guān)制備方法的缺點(diǎn)，更適合于規(guī)?；苽浜蜕a(chǎn)L-阿拉伯糖產(chǎn)品。具有工藝簡(jiǎn)單， 產(chǎn)品得率高，產(chǎn)品質(zhì)量?jī)?yōu)良等特點(diǎn)，具體體現(xiàn)在
1、在玉米麩皮中L-阿拉伯糖含量?jī)H為19%左右的情況下，產(chǎn)品得率可以達(dá)到12%
以上。
2、 產(chǎn)品純度在97%以上，可以廣泛用于食品和醫(yī)療行業(yè)中。
3、 選擇淀粉酶處理玉米麩皮，脫除了原料中含有的淀粉，避免了淀粉被酸水解 成葡萄糖，減少了酸水解液的過(guò)濾難度，降低了混合糖液中葡萄糖的含量，減輕了脫 除雜糖的負(fù)擔(dān)。
4、 選擇特異性酵母脫除木糖、葡萄糖、半乳糖等雜單糖，極大的提高了通常采 用柱層析的方式分離純化制備生產(chǎn)L-阿拉伯糖的生產(chǎn)效率，簡(jiǎn)化了生產(chǎn)工藝過(guò)程。


圖1為本發(fā)明生產(chǎn)L-阿拉伯糖的工藝流程圖。
具體實(shí)施例方式
實(shí)施例l、用本發(fā)明的方法制備L-阿拉伯糖
稱取粉碎后的玉米麩皮100kg，加水調(diào)配成5%玉米麩皮物料，加入2kg淀粉酶 (淀粉酶由重量份數(shù)比為1:1的a-淀粉酶和e-淀粉酶組成)，35t:攪拌反應(yīng)12h, 離心過(guò)濾。濾餅用水洗漆2-3次，每次洗滌的用水量為200L。在盛有上述濾餅的反應(yīng) 釜中加2000L 1.5%硫酸溶液，10(TC下回流反應(yīng)4h，停止反應(yīng)，用pH值為7的碳 酸鈣調(diào)反應(yīng)液的pH至4.5，過(guò)濾，用200L2X氨水洗滌濾餅2次。合并濾液，加入 濾液質(zhì)量百分比1%的活性炭，10(TC條件下脫色45niin，板框過(guò)濾。所得濾液過(guò)732 陽(yáng)離子交換樹(shù)脂-721陰離子交換樹(shù)脂-732陽(yáng)離子交換樹(shù)脂柱(離子交換柱規(guī)格為O) 800x 2000mrn，其中各種樹(shù)脂按照陽(yáng)離子交換樹(shù)柱-陰離子交換樹(shù)柱-陽(yáng)離子交換樹(shù)柱 分布，濾液通過(guò)交換柱的流速為300mL/rain)。過(guò)柱后的溶液在65'C條件下，真空濃 縮至糖漿濃度為15%。接入80 g/L糖漿溶液的面包酵母，45。C下培養(yǎng)24h， IO(TC煮 25rain。板框過(guò)濾，濾液過(guò)732陽(yáng)離子交換樹(shù)脂-721陰離子交換樹(shù)脂-732陽(yáng)離子交換 樹(shù)脂柱(離子交換柱規(guī)格為①800x 2000mm，其中各種樹(shù)脂按照陽(yáng)離子交換樹(shù)柱-陰離 子交換樹(shù)柱-陽(yáng)離子交換樹(shù)柱分布，濾液通過(guò)交換柱的流速為300mL/min)。過(guò)柱后的 溶液65。C下真空濃縮至原體積的1/10，加入濃縮液體積5倍的無(wú)水乙醇，室溫下結(jié) 晶，得到L-阿拉伯糖結(jié)晶體產(chǎn)品10kg，收率為10% (以玉米麩皮計(jì))。經(jīng)檢測(cè)，所 得結(jié)晶為L(zhǎng)-阿拉伯糖，純度為97%以上。
實(shí)施例2、用本發(fā)明的方法制備L-阿拉伯糖
稱取粉碎后的玉米麩皮150kg，加水調(diào)配成4%玉米麩皮物料，加入2kg淀粉酶 (淀粉酶由重量份數(shù)比為0.5:1的a-淀粉酶和p-淀粉酶組成)，45t:攪拌反應(yīng)8h, 離心過(guò)濾。濾餅用水洗滌2-3次，每次洗滌的用水量為220L。在盛有上述濾餅的反應(yīng)
釜中加2500L 1。％鹽酸溶液，110。C下回流反應(yīng)8h，停止反應(yīng)，用pH值為8的氫氧 化鈣調(diào)反應(yīng)液的pH至3.5，過(guò)濾，用250L 2%氨水洗滌濾餅2次。合并濾液。加 入濾液質(zhì)量百分比2%的活性炭，105。C條件下脫色60min，用板框過(guò)濾機(jī)過(guò)濾。所得 濾液過(guò)732陽(yáng)離子交換樹(shù)脂-721陰離子交換樹(shù)脂-732陽(yáng)離子交換樹(shù)脂柱(離子交換 柱規(guī)格為①800x 2000mm，其中各種樹(shù)脂按照陽(yáng)離子交換樹(shù)柱-陰離子交換樹(shù)柱-陽(yáng)離 子交換樹(shù)柱分布，濾液通過(guò)交換柱的流速為300mL/min)。過(guò)柱后的溶液在65。C條件 下，真空濃縮至糖漿濃度為40%。將40%糖漿加水調(diào)配成10%濃度，接入100g/L糖 漿溶液的啤酒酵母，50'C下培養(yǎng)24h， 10(TC煮25min。用板框過(guò)濾機(jī)過(guò)濾，濾液過(guò)732 陽(yáng)離子交換樹(shù)脂-721陰離子交換樹(shù)脂-732陽(yáng)離子交換樹(shù)脂柱(離子交換柱規(guī)格為① 800x 2000mm，其中各種樹(shù)脂按照陽(yáng)離子交換樹(shù)柱-陰離子交換樹(shù)柱-陽(yáng)離子交換樹(shù)柱 分布，濾液通過(guò)交換柱的流速為300mL/min)。過(guò)柱后的溶液60。C下真空濃縮至原體 積的1/15，加入濃縮液體積5倍的無(wú)水乙醇，室溫下結(jié)晶，得到L-阿拉伯糖結(jié)晶體 產(chǎn)品18kg，收率為12% (以玉米麩皮計(jì))。經(jīng)檢測(cè)，所得結(jié)晶為L(zhǎng)-阿拉伯糖，純度 為97%以上。
實(shí)施例3、用本發(fā)明的方法制備L-阿拉伯糖
稱取粉碎后的玉米麩皮100kg，加水調(diào)配成6%玉米麩皮物料，加入3kg淀粉酶 (淀粉酶由重量份數(shù)比為1.5:1的a-淀粉酶和p-淀粉酶組成)，4(TC左右攪拌反應(yīng) 12h，離心過(guò)濾。濾餅用水洗滌2-3次，每次洗滌的用水量為200L。在盛有上述濾餅 的反應(yīng)釜中加2000L 5%乙酸溶液，110。C下回流反應(yīng)6h，停止反應(yīng)，用pH值為8 的氫氧化鈉調(diào)反應(yīng)液的pH至5.5，過(guò)濾，用200L2X氨水洗滌濾餅2次。合并濾液。 加入濾液質(zhì)量百分比1.5%的活性炭，10(TC條件下脫色90min，用板框過(guò)濾機(jī)過(guò)濾。 所得濾液過(guò)732陽(yáng)離子交換樹(shù)脂-721陰離子交換樹(shù)脂-732陽(yáng)離子交換樹(shù)脂柱(離子 交換柱規(guī)格為①800x 2000mm，其中各種樹(shù)脂按照陽(yáng)離子交換樹(shù)柱-陰離子交換樹(shù)柱-陽(yáng)離子交換樹(shù)柱分布，濾液通過(guò)交換柱的流速為300mL/min)。過(guò)柱后的溶液在6(TC 條件下，真空濃縮至糖漿濃度為10%。接入50g/L糖漿溶液的面包酵母，40'C下培養(yǎng) 72h， 10(TC煮25min。用板框過(guò)濾機(jī)過(guò)濾，濾液過(guò)732陽(yáng)離子交換樹(shù)脂-721陰離子交 換樹(shù)脂-732陽(yáng)離子交換樹(shù)脂柱(離子交換柱規(guī)格為①800x 2000mm，其中各種樹(shù)脂按 照陽(yáng)離子交換樹(shù)柱-陰離子交換樹(shù)柱-陽(yáng)離子交換樹(shù)柱分布，濾液通過(guò)交換柱的流速為 300mL/min)。過(guò)柱后的溶液7(TC下真空濃縮至原體積的1/8，加入濃縮液體積6倍 的無(wú)水乙醇，室溫下結(jié)晶，得到L-阿拉伯糖結(jié)晶體產(chǎn)品12kg，收率為12% (以玉米 麩皮計(jì))。經(jīng)檢測(cè)，所得結(jié)晶為L(zhǎng)-阿拉伯糖，純度為97%以上。
實(shí)施例4、用本發(fā)明的方法制備L-阿拉伯糖
稱取粉碎后的玉米麩皮200kg，加水調(diào)配成5%玉米麩皮物料，加入2kg淀粉酶 (淀粉酶由重量份數(shù)比為l:l的a-淀粉酶和e-淀粉酶組成)，35'C攪拌反應(yīng)24h， 離心過(guò)濾。濾餅用水洗滌2-3次，每次洗滌的用水量為400L。在盛有上述濾餅的反應(yīng) 釜中加4000L 1.5%硫酸溶液，12(TC下回流反應(yīng)4h，停止反應(yīng)，用pH值為7.5的 氧化鈣調(diào)反應(yīng)液的pH至4，離心過(guò)濾，用400L 2%氨水洗滌濾餅2次。合并濾液。 加入濾液質(zhì)量百分比2%的活性炭，10(TC條件下脫色90min，用板框過(guò)濾機(jī)過(guò)濾。所 得濾液過(guò)732陽(yáng)離子交換樹(shù)脂-721陰離子交換樹(shù)脂-732陽(yáng)離子交換樹(shù)脂柱(離子交 換柱規(guī)格為(D800x 2000mm，其中各種樹(shù)脂按照陽(yáng)離子交換樹(shù)柱-陰離子交換樹(shù)柱-陽(yáng) 離子交換樹(shù)柱分布，濾液通過(guò)交換柱的流速為300mL/min)。過(guò)柱后的溶液在7(TC條 件下，真空濃縮至糖漿濃度為50%。將50%的糖漿加水稀釋成15%濃度，接入100g/L 糖槳溶液的面包酵母和啤酒酵母的混合菌(面包酵母和啤酒酵母的比例為1: 1) ， 45 'C下培養(yǎng)48h， 10(TC煮25min。用板框過(guò)濾機(jī)過(guò)濾，濾液過(guò)732陽(yáng)離子交換樹(shù)脂-721 陰離子交換樹(shù)脂-732陽(yáng)離子交換樹(shù)脂柱(離子交換柱規(guī)格為O)800x 2000ram，其中各 種樹(shù)脂按照陽(yáng)離子交換樹(shù)柱-陰離子交換樹(shù)柱-陽(yáng)離子交換樹(shù)柱分布，濾液通過(guò)交換柱 的流速為300mL/rain)。過(guò)柱后的溶液65'C下真空濃縮至原體積的1/10，加入濃縮液 體積8倍的無(wú)水乙醇，室溫下結(jié)晶，得到L-阿拉伯糖結(jié)晶體產(chǎn)品27. 4kg，收率為13. 7 % (以玉米麩皮計(jì))。經(jīng)檢測(cè)，所得結(jié)晶為L(zhǎng)-阿拉伯糖，純度為97%以上。
權(quán)利要求
1、一種制備L-阿拉伯糖的方法，包括以下步驟1)將原料玉米麩皮用淀粉酶處理；2)用濃度為1％-5％的稀酸降解淀粉酶處理過(guò)的玉米麩皮；3)調(diào)整pH為3.5-5.5，收集上清液；4)用離子交換樹(shù)脂對(duì)上清液進(jìn)行脫鹽除雜；5)在脫鹽除雜后的上清液中接種酵母菌，發(fā)酵，脫除雜單糖；6)發(fā)酵液結(jié)晶，得到L-阿拉伯糖產(chǎn)品。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述步驟3)調(diào)整pH后收集的上 清液進(jìn)行離子交換樹(shù)脂處理前，還要用活性炭進(jìn)行脫色；所述活性炭的用量為所述上 清液質(zhì)量百分比的0. 5%-2%，脫色溫度為100°C-105°C，脫色時(shí)間為0. 5-1. 5小時(shí)。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述步驟5)接種酵母菌前，將經(jīng) 過(guò)離子交換樹(shù)脂處理的上清液進(jìn)行真空濃縮，濃縮至糖漿濃度為10 — 50%。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述步驟6)發(fā)酵液結(jié)晶前，殺死 發(fā)酵液中的酵母。
5、 根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于所述殺死發(fā)酵液中的酵母后，發(fā) 酵液還要經(jīng)過(guò)過(guò)濾，濾液經(jīng)過(guò)離子交換樹(shù)脂處理后再進(jìn)行結(jié)晶。
6、 根據(jù)權(quán)利要求1一5中任意一項(xiàng)所述的方法，其特征在于所述步驟l)中使 用的淀粉酶為重量份數(shù)比為0. 5-1. 5:1的a -淀粉酶和P -淀粉酶；a -淀粉酶和P -淀 粉酶優(yōu)選的重量份數(shù)比為l:l;淀粉酶的用量為玉米麩皮質(zhì)量百分比的1%-3%;酶 解反應(yīng)溫度為35'C-45'C，反應(yīng)時(shí)間為8-24小時(shí)。
7、 根據(jù)權(quán)利要求1 —5中任意一項(xiàng)所述的方法，其特征在于所述步驟2)中所 用的酸為硫酸、鹽酸或乙酸；所述稀酸與玉米麩皮的體積份數(shù)比為15-20: 1;稀酸降 解的溫度為100-120°C，時(shí)間為4-8小時(shí)；所述步驟3)中用于調(diào)整pH的是pH值為 7-8的氫氧化鈉、氧化鈣、氫氧化鈣或碳酸鈣溶液。
8、 根據(jù)權(quán)利要求1一5中任意一項(xiàng)所述的方法，其特征在于所述步驟4)中使 用的離子交換樹(shù)脂為強(qiáng)酸型陽(yáng)離子交換樹(shù)脂和強(qiáng)堿型陰離子交換樹(shù)脂；優(yōu)選為732陽(yáng) 離子交換樹(shù)脂-721陰陽(yáng)離子交換樹(shù)脂-732陽(yáng)離子交換樹(shù)脂柱。
9、 根據(jù)權(quán)利要求1一5中任意一項(xiàng)所述的方法，其特征在于所述步驟5)中使 用酵母為啤酒酵母和/或面包酵母，所述酵母的接種量為50-100g/L上清液，發(fā)酵的 溫度為40 — 5(TC，時(shí)間為24-72小時(shí)。
10、根據(jù)權(quán)利要求1一5中任意一項(xiàng)所述的方法，其特征在于所述步驟6)中發(fā) 酵液結(jié)晶的方法是，真空濃縮發(fā)酵液至原體積的1/10，加入無(wú)水乙醇，室溫下結(jié)晶； 無(wú)水乙醇與發(fā)酵液的體積份數(shù)比為5 — 8: 1。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種制備L-阿拉伯糖的方法，該方法包括以下步驟1)將原料玉米麩皮用淀粉酶處理；2)用濃度為1％-5％的稀酸降解淀粉酶處理過(guò)的玉米麩皮；3)調(diào)整pH為3.5-5.5，收集上清液；4)用離子交換樹(shù)脂對(duì)上清液進(jìn)行脫鹽除雜；5)在脫鹽除雜后的上清液中接種酵母菌，發(fā)酵，脫除雜單糖；6)發(fā)酵液結(jié)晶，得到L-阿拉伯糖產(chǎn)品。本發(fā)明采用了生物與化學(xué)相結(jié)合的生產(chǎn)方法，具有工藝簡(jiǎn)單，產(chǎn)品得率高，產(chǎn)品質(zhì)量?jī)?yōu)良等特點(diǎn)，應(yīng)用前景非常廣闊。
文檔編號(hào)C12P19/00GK101100685SQ20071011984
公開(kāi)日2008年1月9日 申請(qǐng)日期2007年8月1日 優(yōu)先權(quán)日2007年8月1日
發(fā)明者萍 李 申請(qǐng)人:萍 李