專利名稱：木糖醇及其制備方法與用途的制作方法
木糖醇及其制備方法與用途
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及生物技術(shù)領(lǐng)域。更具體地，本發(fā)明涉及一種釆用復(fù)合酶法 制備木糖醇的方法，還涉及釆用所述方法所得到的木糖醇，還涉及所述木 糖醇的用途。背景技術(shù)：
木糖醇是自然界天然存在的一種糖。近年來由于其特珠的功能性，需 求量不斷加大。木糖醇具有比蔗糖更低的熱量，甜度與蔗糖相當(dāng)，并且木 糖醇具有仿制齲齒的功效。最近的研究表明，木糖醇運(yùn)用于卷煙中可以作 為一種良好的保潤劑，比傳統(tǒng)甘油、山梨醇等保潤劑效果更加顯著，而且 增加了卷煙清甜香韻，增加了卷煙柔和性，降低了喉部刺激感，提高了卷 煙生津回甜的效果。
傳統(tǒng)制備木糖醇的主要方法工業(yè)化生產(chǎn)木糖醇的方法是首先水解富 含木聚糖(木糖的多聚物)的半纖維素，純化制得木糖，再經(jīng)催化氫化，柱層 析、重結(jié)晶等步驟制得木糖醇。由于整個(gè)過程包括一系列復(fù)雜的純化步驟, 從木糖到木糖醇的收率大約只有50%-60%,生產(chǎn)成本約為蔗糖的10倍，相 對較高的價(jià)格限制了木糖醇的使用范圍。
生物轉(zhuǎn)化工藝生產(chǎn)木糖醇是可能有效降低生產(chǎn)成本的工藝路線，目前 研究多的就是發(fā)酵法和酶法制備木糖醇。其中發(fā)酵法不需純化木糖，還可 以簡化木糖醇的分離步驟。酶法合成則有可能實(shí)現(xiàn)連續(xù)高效生產(chǎn)，然而釆 用酶法生產(chǎn)木糖醇研究得比較少，技術(shù)還有待進(jìn)一步完善。因此，本發(fā)明 人進(jìn)行了大量研究，終于完成了本發(fā)明。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是通過下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的。
本發(fā)明涉及一種木糖醇的制備方法。該方法的步驟如下
A、 將d-阿拉伯糖醇溶于蒸餾水中配制成濃度35-40重量％水溶液 800-1200重量份，用有機(jī)酸將該水溶液的pH值調(diào)節(jié)到6.0-7.0，然后往其中 添加10-15重量份碳酸鉤和30-40重量份糖，混合均勻后再在溫度12(TC與 壓力O.lMPa的條件下進(jìn)行滅菌10-12min,然后降溫至室溫；
B、 將步驟(A)得到的滅菌反應(yīng)液轉(zhuǎn)移到生物反應(yīng)器中，在以攪拌速 度300-450rpm/min的攪拌下，將該生物反應(yīng)器的溫度控制在35-40°C ，添加 阿拉伯糖醇氧化脫氫酶4.0-5.0重量份，以空氣流速50-80mL/min通入凈化 空氣，進(jìn)行酶解反應(yīng)8-12h;
C、 往步驟B)得到的酶解反應(yīng)液中添加輔酶NADH 3.0-4.0重量份、 木糖醇還原酶3.0-4.0重量份、誘導(dǎo)劑木糖醇2.0-3.0重量份，在以攪拌速度 300-450rpm/min的攪拌下，在溫度35-40°C與空氣流速50-80mL/min的凈化 空氣流下進(jìn)行酶解反應(yīng)12-16h,然后在溫度70-9(TC下加熱滅酶15min，該 含木糖醇的溶液進(jìn)行濃縮結(jié)晶得到木糖醇。
根據(jù)本發(fā)明的一種實(shí)施方式，所述的有機(jī)酸是一種或多種選自乙酸、 丙酸、丁酸、異丁酸、檸檬酸或酒石酸的有機(jī)酸。
根據(jù)本發(fā)明的另一種實(shí)施方式，所述的糖是一種或多種選自葡萄糖、 蔗糖或果糖的糖。
根據(jù)本發(fā)明的另一種實(shí)施方式，所述的凈化空氣是釆用微膜過濾器過 濾得到的空氣。
根據(jù)本發(fā)明的另一種實(shí)施方式，所得到木糖醇的產(chǎn)率是以底物質(zhì)量達(dá) 到95%以上。
本發(fā)明還涉及釆用本發(fā)明方法得到的木糖醇，其特征在于該木糖醇純 度達(dá)到99.5重量％以上。
本發(fā)明還涉及所述的木糖醇在生產(chǎn)煙草制品中的用途。 在本發(fā)明中，所述的煙草制品是卷煙、雪癡煙、煙絲或復(fù)烤煙葉。下面將更詳細(xì)地說明本發(fā)明。
本發(fā)明涉及一種木糖醇的制備方法。該方法的步驟如下
A、 將d-阿拉伯糖醇溶于蒸餾水中配制成濃度35-40重量％水溶液 800-1200重量份，用有機(jī)酸將該水溶液的pH值調(diào)節(jié)到6.0-7.0,然后往其中 添加10-15重量份碳酸鉤和30-40重量份糖，混合均勻后再在溫度120。C與 壓力O.lMPa的條件下進(jìn)行滅菌10-12min,然后降溫至室溫。
D-阿拉伯糖，白色晶體，是重要的醫(yī)藥中間體和食品添加劑，廣泛用 于阿拉伯糖胞苷、阿拉伯糖腺苷、D-核糖、L-核糖、去氧核糖、L-阿拉伯 糖及新型高檔食品甜味劑阿拉伯糖醇等的合成原料、中間體。D-阿拉伯糖 為生物化學(xué)合成產(chǎn)品。
在本發(fā)明中，有機(jī)酸應(yīng)該理解是d-阿拉伯糖醇水溶液的酸化劑，用于 調(diào)節(jié)該水溶液的pH值。
所述的有機(jī)酸是一種或多種選自乙酸、丙酸、丁酸、異丁酸、村檬酸 或酒石酸的有機(jī)酸。優(yōu)選地，所述的有機(jī)酸是一種或多種選自乙酸、丙酸、 丁酸、檸檬酸或酒石酸的有機(jī)酸。更優(yōu)選地，所述的有機(jī)酸是一種或多種 選自乙酸、丙酸、檸檬酸或酒石酸的有機(jī)酸。
所述的糖是一種或多種選自葡萄糖、蔗糖或果糖的糖。優(yōu)選地，所述 的糖是葡萄糖或果糖的糖。更優(yōu)選地，所述的糖是葡萄糖。
所述的d-阿拉伯糖醇、碳酸鈣和糖的用量在所述的范圍內(nèi)實(shí)施應(yīng)該是 優(yōu)選的，但超過這個(gè)范圍不很多時(shí)也可以實(shí)施。
B、 將步驟(A)得到的滅菌反應(yīng)液轉(zhuǎn)移到生物反應(yīng)器中，在以攪拌速 度300-450rpm/min的攪拌下，將該生物反應(yīng)器的溫度控制在35-40°C ,添加 阿拉伯糖醇氧化脫氫酶4.0-5.0重量份，以空氣流速50-80mL/min通入凈化 空氣，進(jìn)行酶解反應(yīng)8-12h。
所述的生物反應(yīng)器是本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員熟知的反應(yīng)器，也是在本 技術(shù)領(lǐng)域中最普遍使用的反應(yīng)器。
空氣是釆用微膜過濾后的無菌空氣。膜分離是利用天然或人工制備的、 具有選擇透過性能的薄膜對雙組分或多組分液體或氣體進(jìn)行分離、分級(jí)、 提純或富集的過程。微膜技術(shù)利用篩孔分離，在壓力差的推動(dòng)下，空氣中的氧、氮分子可以透過這種膜，而大的粒子例如細(xì)菌則被膜截留，于是達(dá) 到凈化空氣的目的。本發(fā)明使用的微膜過濾器是目前巿場上普遍銷售的產(chǎn)
口
口n o
阿拉伯糖醇氧化脫氫酶也目前巿場上普遍銷售的產(chǎn)品。
C、往步驟B)得到的酶解反應(yīng)液中添加輔酶NADH 3.0-4.0重量份、 木糖醇還原酶3.0-4.0重量份、誘導(dǎo)劑木糖醇2.0-3.0重量份，在以攪拌速度 300-450rpm/min的攪拌下，在溫度35-40。C與空氣流速50-80mL/min的凈化 空氣流下進(jìn)行酶解反應(yīng)12-16h,然后在溫度70-9(TC下加熱滅酶15min,該 含木糖醇的溶液進(jìn)行濃縮結(jié)晶得到木糖醇。
所述的輔酶NADH、木糖醇還原酶、誘導(dǎo)劑木糖醇都是目前在巿場上 普遍銷售的產(chǎn)品。
其木糖醇產(chǎn)率是以底物重量計(jì)95%以上。
本發(fā)明得到的產(chǎn)物木糖醇是釆用高效液相色譜測定的，其高效液相色 譜分析條件如下shodexSC1211柱子(showa denko)流動(dòng)相50%乙腈 /50。/。50ppmCa-EDTA水溶液;流速0.8mL/min;溫度65°C;檢測器RI detector 。
本發(fā)明還涉及釆用本發(fā)明方法得到的木糖醇，其特征在于該木糖醇純
度達(dá)到99.5重量％以上。
本發(fā)明還涉及所述的木糖醇在生產(chǎn)煙草制品中的用途。 在本發(fā)明中，所述的煙草制品是卷煙、雪茶煙、煙絲或復(fù)烤煙葉。 本發(fā)明涉及釆用本發(fā)明方法所得到的木糖醇生產(chǎn)的煙草制品，其特征
在于所述的煙草制品含有以該煙草制品總重量計(jì)0.01-1.0重量％的所述木糖醇。
優(yōu)選地，所述的煙含有以該煙草制品總重量計(jì)0.5重量％的所述木糖醇。
將本發(fā)明制得的煙用木糖醇，按照煙草制品重量的0.01%-1.0%用于煙
草薄片，中低檔烤煙煙絲?？梢砸勒粘Ｒ?guī)加香工藝程序?qū)⒈景l(fā)明制得的煙 用木糖醇與其它煙用添加劑一起噴灑在煙絲或涂布在煙草薄片上，然后在
恒溫恒濕箱中平衡48小時(shí)，再打煙或切絲打煙制成煙支。有益效果j本發(fā)明涉及酶法制備木糖醇，該方法連續(xù)操作性強(qiáng)；設(shè)備投資和操作 費(fèi)用低，操作簡單，易實(shí)現(xiàn)工業(yè)化。該工藝流程在常溫常壓下進(jìn)行，具有 能耗低、設(shè)備簡單、操作安全等特點(diǎn)，其木糖醇轉(zhuǎn)化率和產(chǎn)率都很高。該 方法符合國家節(jié)能降耗的政策，有利于保護(hù)環(huán)境，而且生產(chǎn)出來的木糖醇 屬于天然產(chǎn)品，可用于煙草制品中，與工業(yè)合成法相比具有安全、綠色的 特點(diǎn)，符合當(dāng)代人群的消費(fèi)理念。
具體實(shí)施方式
下面將通過實(shí)施例更詳細(xì)地說明本發(fā)明，而這些實(shí)施例并不試圖限制 本發(fā)明的保護(hù)范圍。
實(shí)施例l:
本發(fā)明木糖醇的制備方法如下
A、 將d-阿拉伯糖醇溶于蒸餾水中配制成濃度40重量y。水溶液1000g, 用乙酸將該水溶液的pH值調(diào)節(jié)到6.5,然后往其中添加10g碳酸4丐和30g 葡萄糖，釆用攪拌混合均勻后再在溫度12(TC與壓力O.lMPa的條件下進(jìn)行 滅菌10min,然后降溫至室溫；
B、 將步驟A)得到的滅菌反應(yīng)液轉(zhuǎn)移到生物反應(yīng)器中，在以撹拌速度 300rpm/min的攪拌下，將該生物反應(yīng)器的溫度控制在40°C ,添加阿拉伯糖 醇氧化脫氫酶4.0g,以空氣流速50mL/min通入使用微膜過濾器過濾進(jìn)行凈 化的空氣，進(jìn)行酶解反應(yīng)12h;
C、 往步驟B)得到的酶解反應(yīng)液中添加輔酶NADH 3.0g、木糖醇還原 酶3.0g、誘導(dǎo)劑木糖醇2.0g，在以攪拌速度300rpm/min的攪拌下，在溫度40 。C與空氣流速50mL/min的所述凈化空氣流下進(jìn)行酶解反應(yīng)12h,然后在溫度 8(TC下加熱滅酶15min,再釆用高速離心機(jī)去除溶液中剩余的碳酸鍋、蛋白 等固體雜質(zhì)，然后在壓力0.08-0.5MPa與溫度60-40°C的條件下進(jìn)行減壓濃縮 得到本發(fā)明的木糖醇產(chǎn)物。該產(chǎn)物釆用釆用高效液相色譜分析確定，其含 量達(dá)到99.6重量％ ;其木糖醇產(chǎn)率以底物重量計(jì)是96%。
實(shí)施例2:
本發(fā)明木糖醇的制備方法如下
A、將d-阿拉伯糖醇溶于蒸餾水中配制成濃度35重量％水溶液1000g，用乙酸將該水溶液的pH值調(diào)節(jié)到7.0,然后往其中添加15g碳酸鈣和30g 葡萄糖和果糖1: 1 (重量)混合物，釆用攪拌混合均勻后再在溫度120°C 與壓力O.lMPa的條件下進(jìn)行滅菌10min,然后降溫至室溫；
B、 將步驟A)得到的滅菌反應(yīng)液轉(zhuǎn)移到生物反應(yīng)器中，在以攪拌速度 450rpm/min的攪拌下，將該生物反應(yīng)器的溫度控制在35°C ,添加阿拉伯糖 醇氧化脫氫酶4.0g，以空氣流速50mL/min通入使用微膜過濾器過濾進(jìn)行凈 化的空氣，進(jìn)行酶解反應(yīng)12h;
C、 往步驟B)得到的酶解反應(yīng)液中添加輔酶NADH 3.5g、木糖醇還原 酶3.5g、誘導(dǎo)劑木糖醇3.0g，在以攪拌速度450rpm/min的攪拌下，在溫度35 'C與空氣流速50mL/min的所述凈化空氣流下進(jìn)行酶解反應(yīng)12h,然后在溫度 8(TC下加熱滅酶15min,再釆用高速離心機(jī)去除溶液中剩余的碳酸鉤、蛋白 等固體雜質(zhì)，然后在壓力0.08-0.5MPa與溫度60-40。C的條件下進(jìn)行減壓濃縮 得到本發(fā)明的木糖醇產(chǎn)物。該產(chǎn)物釆用釆用高效液相色譜分析確定，其含 量達(dá)到99.5重量％ ;其木糖醇產(chǎn)率以底物重量計(jì)是97%。
實(shí)施例3:
本發(fā)明木糖醇的制備方法如下
按照與實(shí)施例1相同方式進(jìn)行，只是使用蔗糖與添加阿拉伯糖醇氧化脫 氫酶4.5g得到本發(fā)明的木糖醇產(chǎn)物。該產(chǎn)物釆用釆用高效液相色譜分析確 定，其含量達(dá)到99.6重量％;其木糖醇產(chǎn)率以底物重量計(jì)是96%。
實(shí)施例4:
本發(fā)明木糖醇的制備方法如下
按照與實(shí)施例l相同方式進(jìn)行，只是使用蔗糖、葡萄糖和果糖l: 1: 1 (重量)混合物與添加阿拉伯糖醇氧化脫氫酶4.8g得到本發(fā)明的木糖醇產(chǎn) 物。該產(chǎn)物釆用釆用高效液相色譜分析確定，其含量達(dá)到99.8重量％;其木 糖醇產(chǎn)率以底物重量計(jì)是98%。
實(shí)施例5:
本發(fā)明木糖醇的制備方法如下
按照與實(shí)施例l相同方式進(jìn)行，只是使用40g蔗糖、葡萄糖和果糖l: 1: 1 (重量)混合物與15g碳酸鈣得到本發(fā)明的木糖醇產(chǎn)物。該產(chǎn)物釆用釆用高效液相色譜分析確定，其含量達(dá)到99.8重量％;其木糖醇產(chǎn)率以底物重量 計(jì)是98%。 實(shí)施例6:
本發(fā)明木糖醇的制備方法如下
按照與實(shí)施例2相同方式進(jìn)行，只是使用丙酸將該水溶液的pH值調(diào)節(jié)到 6.4與添加輔酶NADH4.0g、木糖醇還原酶4.0g、誘導(dǎo)劑木糖醇3.0g得到本發(fā) 明的木糖醇產(chǎn)物。該產(chǎn)物采用采用高效液相色譜分析確定，其含量達(dá)到99.6 重量％;其木糖醇產(chǎn)率以底物重量計(jì)是96%。
實(shí)施例7:
本發(fā)明木糖醇的制備方法如下
按照與實(shí)施例2相同方式進(jìn)行，只是使用檸檬酸將該水溶液的pH值調(diào)節(jié) 到6.2與添加輔酶NADH3.2g、木糖醇還原酶3.6g、誘導(dǎo)劑木糖醇2.6g得到本
發(fā)明的木糖醇產(chǎn)物。該產(chǎn)物采用采用高效液相色譜分析確定，其含量達(dá)到 99.5重量％;其木糖醇產(chǎn)率以底物重量計(jì)是95%。 實(shí)施例8:
本發(fā)明木糖醇的制備方法如下
按照與實(shí)施例2相同方式進(jìn)行，只是使用酒石酸將該水溶液的pH值調(diào)節(jié) 到6.6與添加輔酶NADH3.6g、木糖醇還原酶3.4g、誘導(dǎo)劑木糖醇2.4g得到本 發(fā)明的木糖醇產(chǎn)物。該產(chǎn)物釆用采用高效液相色譜分析確定，其含量達(dá)到 99.7重量％;其木糖醇產(chǎn)率以底物重量計(jì)是98%。
權(quán)利要求
1、一種木糖醇的制備方法，其特征在于該方法的步驟如下A、將d-阿拉伯糖醇溶于蒸餾水中配制成濃度35-40重量％水溶液800-1200重量份，用有機(jī)酸將該水溶液的pH值調(diào)節(jié)到6.0-7.0，然后往其中添加10-15重量份碳酸鈣和30-40重量份糖，混合均勻后再在溫度120℃與壓力0.1MPa的條件下進(jìn)行滅菌10-12min，然后降溫至室溫；B、將步驟A)得到的滅菌反應(yīng)液轉(zhuǎn)移到生物反應(yīng)器中，在以攪拌速度300-450rpm/min的攪拌下，將該生物反應(yīng)器的溫度控制在35-40℃，添加阿拉伯糖醇氧化脫氫酶4.0-5.0重量份，以空氣流速50-80mL/min通入凈化空氣，進(jìn)行酶解反應(yīng)8-12h；C、往步驟B)得到的酶解反應(yīng)液中添加輔酶NADH 3.0-4.0重量份、木糖醇還原酶3.0-4.0重量份、誘導(dǎo)劑木糖醇2.0-3.0重量份，在以攪拌速度300-450rpm/min的攪拌下，在溫度35-40℃與空氣流速50-80mL/min的凈化空氣流下進(jìn)行酶解反應(yīng)12-16h，然后在溫度70-90℃下加熱滅酶15min，該含木糖醇的溶液進(jìn)行濃縮結(jié)晶得到木糖醇。
2、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的方法，其特征在于所述的有機(jī)酸是一種或多 種選自乙酸、丙酸、丁酸、異丁酸、檸檬酸或酒石酸的有機(jī)酸。
3、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的方法，其特征在于所述的糖是一種或多種選 自葡萄糖、蔗糖或果糖的糖。
4、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的方法，其特征在于所述的凈化空氣是釆用微 膜過濾器過濾得到的空氣。
5、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的方法，其特征在于在壓力0.08-0.5MPa與溫度 60-40°C的條件下進(jìn)行減壓濃縮。
6、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所得到木糖醇產(chǎn)率是以底 物質(zhì)量達(dá)到95%以上。
7、 根據(jù)權(quán)利要求1-6中任一項(xiàng)權(quán)利要求所述方法得到的木糖醇，其特 征在于該木糖醇純度達(dá)到99.5重量％以上。
8.根據(jù)權(quán)利要求7
9、根據(jù)權(quán)利要求8
全文摘要
本發(fā)明涉及一種采用復(fù)合酶法制備木糖醇的方法，所得到的木糖醇及其用途。該方法是使用d-阿拉伯糖醇、碳酸鈣和糖，添加阿拉伯糖醇氧化脫氫酶、木糖醇還原酶與誘導(dǎo)劑木糖醇可以制備得到本發(fā)明的木糖醇。該方法連續(xù)操作性強(qiáng)；設(shè)備投資和操作費(fèi)用低，操作簡單，易實(shí)現(xiàn)工業(yè)化。木糖醇轉(zhuǎn)化率和產(chǎn)率都很高。采用本發(fā)明方法生產(chǎn)出來的木糖醇可用于煙草制品中。
文檔編號(hào)C12P7/18GK101619327SQ20091005428
公開日2010年1月6日 申請日期2009年7月2日 優(yōu)先權(quán)日2009年7月2日 公開號(hào)200910054282.發(fā)明者周小文, 張福軍, 谷向春 申請人:華寶食用香精香料(上海)有限公司;華順香料(上海)有限公司