一种高纯度木糖醇及其制备方法技术

本发明专利技术公开一种高纯度木糖醇及其制备方法，该方法包括以下步骤：制备玉米芯水解液；蒸发浓缩玉米芯水解液得到粗木糖液；将粗木糖液中加入大肠肝菌zuC220发酵即得发酵液；将发酵液分离得到清液，清液蒸发浓缩得到的木糖醇液；木糖醇液脱色后，经过乙醇提取后，再脱溶，浓缩木糖醇液，然后放入结晶机中结晶，加入晶种和乙醇结晶得到木糖醇晶体，漂洗干燥即得木糖醇。本发明专利技术木糖醇的纯度提高到99~100%，由于不需要加入重金属催化剂，不含有重金属Pt，满足美国的FCC标准。该制备方法操作简单，常温，常压，不需要使用危险的氢气，比目前的化学加氢和150大气压高压更加安全，而且废水量大大地减少了，减小了对环境的污染。

【技术实现步骤摘要】
一种高纯度木糖醇及其制备方法
本专利技术属于生物工程领域，具体涉及一种高纯度木糖醇及其制备方法。
技术介绍
木糖醇是白色晶体，外表和蔗糖相似，是多元醇中最甜的甜味剂，味凉、甜度相当于蔗糖，热量是蔗糖的60％，是未来的甜味剂，是蔗糖和葡萄糖替代品。木糖醇从60年代开始应用与食品中，在一些国家它是很受糖尿病人欢迎的一种甜味剂。在美国，为了某些特殊目的可以作为食品添加剂，不受用量限制的加入食品中。木糖醇是防龋齿的最好甜味剂(这也是木糖醇最早被我们所认识的一个特点)，已在过去的20多年的时间内，不同情况下得到认证。木糖醇可以减少龋齿这一特性，在高危险率人群(龋齿发生率高、营养低下、口腔卫生水平低)和低危险率人群(利用当前所有的牙齿保护措施保护牙齿，牙洞产生率低)中均为适用。以木糖醇为主要甜味剂的口香糖和糖果已经得到多个国家牙齿保健协会的正式认可。目前国内外采用的都是化学合成法，即两步法，第一步是经过一系列的精制提取手段，得到高纯度的结晶木糖(>98％)，第二步是对高纯木糖高压加氢合成木糖醇；国外是利用白桦树提取木糖(北欧)，但目前的原料受限制，产能无法提高；国内是利用玉米芯提取木糖，然后都要经高压催化加氢，生产木糖醇。由于加氢催化剂对杂质非常敏感，微量的杂质将使催化剂中毒失效，提取的木糖必需要经过一系列的精制/提纯工艺得到纯的木糖晶体，例如，需要经过多次离子交换，脱盐，脱色，浓缩，结晶，得到纯度大于98％的晶体木糖，这个过程中，总的木糖产率低于40％，排污量大，木糖的成本高，每吨结晶木糖，伴生一吨的母液，其中含大量的木糖，阿拉伯糖,葡萄糖和半乳糖，无法回收，只能作为废物排放，增加了污水处理成本。目前，木糖晶体的成本占木糖醇的成本的70％以上，由此可以看到，木糖醇生产的主要成本是原料木糖，由于生产结晶木糖的工艺复杂，成本很高，很难降下来，使木糖醇的价格高，大大限制了产品的使用。市场上急需一种新的工艺，来降低木糖醇的成本，使更多的糖尿病患者可使用这个产品，改善他(她)们的健康。
技术实现思路
专利技术目的：针对上述的两个缺点，经过一系列的研发实验，本专利技术所要解决的技术问题是提供了一种高纯度木糖醇及其制备方法。技术方案：为了解决上述技术问题，本专利技术提供了一种高纯度木糖醇，所述木糖醇的纯度为99-100％。其中，由于常规的制备木糖醇的方法中，均采用pt合金作为催化剂，而本专利技术的制备方法中未采用该用pt合金，因此，所述高纯度木糖醇中不含有重金属Pt。本
技术实现思路
还包括上述的木糖醇的制备方法，包括以下步骤：1)制备玉米芯水解液；2)蒸发浓缩玉米芯水解液得到粗木糖液；3)将粗木糖液中加入大肠肝菌zuC220(来自ZuChemCo.USA)发酵即得发酵液；4)将发酵液分离得到清液，清液蒸发浓缩得到干重45-55％的木糖醇液(此处含义为45-55％的木糖醇和45-55％的水)；5)木糖醇液脱色后再浓缩至干重为80-85％的木糖醇液(此处含义为80-85％的木糖醇和15-20％的水)，然后放入结晶机中结晶，加入晶种和乙醇结晶得到木糖醇晶体，漂洗干燥即得木糖醇。其中，上述步骤1)中玉米芯水解液的制备方法为：将干燥的玉米芯水洗后，加入水解釜，经水洗后，加入0.1-2g/L硫酸，升温到100-120℃，保温1-4小时，得到玉米芯水解液。其中，上述步骤2)中在玉米芯水解液中加入氧化钙中和，经过过滤去除不溶物，然后蒸发浓缩至10-15％的粗木糖液。所述粗木糖液中含固形物15-20wt％，固形物中含木糖75％，阿拉伯糖8％，葡萄糖10％，其它单糖、甘露糖，半乳糖，盐，胶体，蛋白等。其中，上述步骤3)中的发酵方法中包括一级种子培养和发酵罐培养，所述一级种子培养方法是将大肠杆菌zuC220的冷冻细胞，把1.5ml的菌种冷冻管接入含有2000mlLB培养基的5L摇瓶中培养，在36～38℃，220～260rpm，12～16小时得到含有种子培养物的5L摇瓶；然后将该5L摇瓶转移到5000L种子罐中进行培养12-16小时，一级种子培养是在种子罐中进行培养，采用的是种子培养基：然后把一级种子罐中的种子培养物转入80000L的发酵罐中培养，所述发酵罐中采用的是发酵培养基；其中，上述一级种子培养中的主要培养基为种子培养基，所述种子培养基包括20-50g/L的粗木糖液，2-20g/L的酵母提取物，2-20g/L的葡萄糖，2-20g/L的K2PO4、0.1-2g/L的MgSO4·7H2O。所述发酵罐中的发酵培养基包括50-100g/L的木糖，2-20g/L的酵母提取物(安琪酵母公司购买)，2-20g/L的葡萄糖2-20g/L的NaCl，2-20g/L的K2PO4，0.1-2g/L的MgSO4·7H2O。其中，上述步骤3)中的发酵罐的发酵条件为：温度在36～38℃，pH6.5～7.5，搅拌速度为80～100rpm，培养基中溶解氧浓度为空气饱和度的20～40％。其中，上述步骤4)中的分离方法通过高速离心机离心分离除去细胞、或利用微滤或超滤膜过滤的方法、或加入助滤剂利用压滤机或真空转鼓式过滤机直接过滤。其中，上述步骤5)的结晶步骤为：从85℃开始慢慢降温到62℃时，加入分散于乙醇中的晶种，加入量在0.001-0.01g/L之间，继续降温至15℃，利用过滤式离心机，回收木糖醇晶体；或所述步骤5)的结晶步骤为：在结晶机中加入与木糖醇液体同体积的乙醇，升温到65度至溶解，降温到零下10度结晶，利用过滤式离心机，回收木糖醇晶体。有益效果：本专利技术具有以下优点：本专利技术的制备方法使得产率从11-13吨的玉米芯(玉米棒子)产1吨木糖醇，减小到5-6吨的玉米棒芯产1吨木糖醇，节水70％，电60％，并且木糖醇的纯度提高到了99～100％，由于不需要加入重金属催化剂，重金属残留量大大的降低了，该木糖醇中不含有重金属Pt，产品满足美国的FCC标准。该制备方法操作简单，常温，常压，不需要使用危险的氢气，比目前的化学加氢和150大气压高压更加安全，而且废水量大大地减少了，减小了对环境的污染。附图说明图1液相色谱图；图1中数据为保留时间(min)。具体实施方式下面结合具体实施例对本专利技术作进一步阐述。这些实施例仅是出于解释说明的目的，而不限制本专利技术的范围和实质。实施例1木糖醇的制备1、制备玉米芯水解液，干燥的玉米芯粉碎(5-10mm)，加入水解釜，经水洗后，加入0.1-2g/L硫酸，升温到100-120℃，保温1-4小时，得到玉米芯水解液，玉米芯水解液加入CaO中和，经过过滤去除不溶物，然后蒸发浓缩至15wt％的粗木糖液。经过HPLC分析，含固量如下：名称木糖阿拉伯糖葡萄糖半乳糖其他含量，wt％75％8％10％4％3％2、含有木糖和其它杂糖的玉米芯水解液的微生物发酵生产木糖醇以下是使用这种细胞生产木糖醇的发酵方法。1)一级种子培养：将1.5ml大肠杆菌zuC220(来自ZuChemCo.USA)的冷冻(-70℃)细胞，接种培养在含有2000mlLB培养基的5L摇瓶中，在摇瓶中37℃，240rpm，培养14小时。然后将该5L摇瓶转移到5000L种子罐中发酵培养14小时得到种子培养物。其中，种子罐培养的主要培养基：种子培养基包括35g/L的粗木糖，10g/L的酵母提取物，10g/L的葡萄糖本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高纯度木糖醇，其特征在于，所述木糖醇的纯度为99%~100%。

【技术特征摘要】
1.一种高纯度木糖醇，其特征在于，所述木糖醇的纯度为99%~100%。2.权利要求1所述的木糖醇的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：1）制备玉米芯水解液；2）蒸发浓缩玉米芯水解液得到粗木糖液；3）将粗木糖液中加入大肠肝菌zuC220发酵即得发酵液；4）将发酵液分离得到清液，清液蒸发浓缩得到干重45-55%的木糖醇液；5）木糖醇液脱色后，用乙醇提取，再浓缩至干重为80-85%的木糖醇液，然后放入结晶机中结晶，加入晶种和乙醇结晶得到木糖醇晶体，漂洗干燥即得木糖醇。3.根据权利要求2所述的木糖醇的制备方法，其特征在于，所述步骤1）中玉米芯水解液的制备方法为：将干燥的玉米芯经水洗后，加入水解釜，加入0.1-2g/L硫酸，升温到100-120℃，保温1-4小时，得到玉米芯水解液。4.根据权利要求2所述的木糖醇的制备方法，其特征在于，所述步骤2）中在玉米芯水解液中加入CaO中和，经过过滤去除不溶物，然后蒸发浓缩至100-150g/L的粗木糖液。5.根据权利要求2所述的木糖醇的制备方法，其特征在于，所述步骤3）中的发酵方法中包括一级种子培养和发酵罐培养，所述一级种子培养方法是将1.5ml的冷冻管中的大肠杆菌zuC220的冷冻细胞，接入含有2000mlLB培养基的5L摇瓶中培养，所述摇瓶的培养条件在36~38℃、220~260rpm，12~16小时得到含有种子培养物的摇瓶，然后将该5L摇瓶转移到5000...

【专利技术属性】
技术研发人员：于立群，缪黎彬，
申请(专利权)人：哈尔滨依镁生物工程科技有限公司，
类型：发明
国别省市：黑龙江,23