高纯度木糖醇的制备方法技术

提供工业上有效获得高纯度木糖醇的手段，它是用木糖醇生产菌制备木糖醇的方法，从所得木糖醇溶液制备高纯度的木糖醇。高纯度木糖醇的制备方法（一步脱盐法），其特征在于（１）在水性培养基中培养木糖醇生产菌，除去培养液中的固形物；（２）应用阳离子交换树脂和阴离子交换树脂从所得固形物去除液中除去离子物质，使之脱盐；（３）用强酸性阳离子交换树脂对所得脱盐液进行色谱分析，分离木糖醇和其它糖及糖醇类；（４）从所得木糖醇溶液（级分）中分离制备出高纯度木糖醇；以及高纯度木糖醇的制备方法（二步脱盐法），其特征在于，在该制备方法工序（２）的脱盐处理中要先通过离子排除法进行脱盐处理以除去大部分的离子物质。（*该技术在2020年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及，详细而言，它涉及巧妙应用离子交换树脂从木糖醇生产菌的培养液(木糖醇酶反应液和木糖醇发酵液)中分离获得高纯度的木糖醇。木糖醇是一种天然甜味料，在自然界广泛存在，草莓、菜花、莴苣、菠菜等果物和野菜等也含有该物质。木糖醇的特性是具有可与蔗糖相媲美的甜度，但热量低，其最大的特性是还具有抗龋齿性。如美国专利第4008825号所记载的，木糖醇的制备主要是水解植物性原料中所包含的木聚糖，得到木糖，由还原后得到木糖醇。由于植物性原料中所含有的木糖含量低，该方法存在这样的问题水解所得木糖的回收率低，还存在许多其它不纯物，如戊糖和己糖等。另外，还有一个问题是水解过程中产生许多废液，为了环境保护，在废液处理上要花费许多资金。如特开昭55-2690号公报、特公昭61-15034号公报、特公昭58-35169号公报所记载的，上面所得木糖在催化剂的作用下还原转变为木糖醇，但以木糖为底物生成的上述其它不纯物质，如戊糖和己糖等与木糖一起被还原，生成与木糖醇结构类似的糖醇，这样就有必要从目的木糖醇分离出夹杂于其中的多种糖醇。因此希望从木聚糖的水解产物获得尽可能高纯度的木糖醇。木糖的纯度低，将之还原所得木糖醇的纯化过程复杂，进而木糖醇的生产费用增加。为了解决该问题期望有这样一种木糖醇的制备方法，原始物质入手容易、产生废弃物的量少，且廉价。检索到这样的制备方法，它从容易入手的葡萄糖开始，经过木糖，利用微生物来制备木糖醇，例如特表平8-505522号公报，它利用酵母从葡萄糖来生产木糖醇。以葡萄糖作原料利用微生物生产木糖醇的制备方法，它经过水解植物原料中包含的木聚糖和用金属催化剂添加木糖的氧等比较严格的条件并伴随危险的过程，可在稳定条件下制备木糖醇，并降低了制备的费用。但是，利用微微生物生成的木糖醇中含有副产物有机酸(如柠檬酸、醋酸、葡萄糖酸、延胡索酸和苹果酸)及副产物糖和糖醇(例如葡萄糖、D-阿拉伯醇和甘油)，或者含有培养基成物和微生物来源的成份，浓缩木糖醇生产菌的培养液(木糖醇酶反应液和木糖醇发酵液)，即使对糖醇进行结晶也难得到纯度良好的木糖醇结晶。此外，在前述的特表平8-505522号公报中虽然言及利用发酵来纯化木糖醇，但未提示具体的纯化方法，除此之外，在以葡萄糖为原料利用微生物制备木糖醇的方法中，纯化木糖醇的手段亦未知。因此若能够应用简便方法从应用微生物而制备的木糖醇含有液(木糖醇发酵液和木糖醇酶反应液)中回收到高纯度的木糖醇，就能够容易获得工业上廉价的木糖醇。本专利技术的目的是提供最终能在工业上高效分离获得高纯度木糖醇的手段，它是在应用木糖醇生产菌制备木糖醇的方法中，从所得木糖醇溶液(木糖醇生产菌的培养液，例如木糖醇酶反应液和木糖醇发酵液)中制备。本专利技术者们对进行了努力研究，结果发现通过巧妙利用离子交换树脂可从木糖醇的酶反应液和发酵液等木糖醇生产菌的培养液中分离获得高纯度的木糖醇，且基于此完成了本专利技术。即，本专利技术涉及，其特征在于(1)在水性培养基中培养木糖醇生产菌，从所得培养液中除去固形物；(2)用阳离子交换树脂及阴离子交换树脂除去所得固形物去除液中的离子物质，使之脱盐；(3)将所得脱盐液进行应用强酸性阳离子交换树脂的色谱分析，分离木糖醇和其它糖及糖醇类；(4)从所得木糖醇溶液(级分)中分离获得高纯度的木糖醇，并且本专利技术涉及，其特征在于，该制备方法的工序(1)和工序(2)之间加入排除离子的工序，将脱盐分工段进行，(1)在水性培养基中培养木糖醇生产菌，除去所得培养液中的固形物；(2a)应用强酸性阳离子交换树脂通过离子排除法大体上分离出所得固形物去除液中的离子物质，脱盐；(2b)应用阳离子交换树脂及阴离子交换树脂除去所得离子排除处理液(脱盐液)中的离子物质，脱盐；(3)应用强酸性阳离子交换树脂对所得脱盐液进行色谱分析，分离木糖醇和其它糖及糖醇类；(4)从所得木糖醇溶液(级分)中分离获取高纯度的木糖醇。附图说明图1表示通过阳离子交换树脂“UBK-550”进行离子排除的分离色谱(实施例3的工序(2a))。以下对本专利技术进行详细说明。从按照本专利技术的方法进行处理的木糖醇酶反应液和木糖醇发酵液中可得到木糖醇，例如，在含有D-阿拉伯醇的培养基中培养木糖醇生产菌-葡萄糖杆菌属。氧化葡糖杆菌(Glucomobacter oxydans)ATCC 621，可将培养基中所含的D-阿拉伯醇转变为木糖醇(酶反应)。另外，D-阿拉伯醇的生成可如用Can.J.Microbiol31(1985)467～471记载的众所周知的微生物学方法从葡萄糖发酵生成。这样生成的D-阿拉伯醇可从发酵液中分离，或未进行分离的发酵液原液可作为木糖醇生产菌的培养基(酶反应液)。无论如何进行最终应用木糖醇生产菌通过酶反应(Enzymation)或发酵(Fermentation)可生产出木糖醇。由于所得木糖醇生产菌的培养液(木糖醇的酶反应液和木糖醇发酵液)中含有菌体之外的不溶性成分(固形物)，所以首先要通过离心等适当手段除去固形物(工序(1))。所得固形物去除液中包含未反应原料(未代谢原料)、中间产物的糖及糖醇、有机酸等副产物、以及作为培养基成分而添加的无机盐类等不纯物质。若除去这些不纯物质先要除去以有机酸为代表的离子物质，即进行脱盐。若不进行脱盐而从木糖醇的酶反应液和发酵液分离木糖醇，例如进行结晶分离时，即使添加种晶对浓缩的木糖醇进行结晶分析也析不出木糖醇，或者即便有结晶析出回收率明显降低。离子物的去除是，如应用三菱化学(株)的‘SK-IB’样阳离子交换树脂及同一公司的‘WA 30’样阴离子交换树脂通过木糖醇溶液，以去除木糖醇溶液中的离子物质(工序(2))。脱盐终了后的溶液，其固形成分大部分为木糖醇，稍微含有未反应原料或未代谢原料以及中间产物的糖及糖醇等非离子的不纯物质。于是，应用强酸性阳离子交换树脂对这些不纯物质进行色谱分离(工序(3))。该色谱分离中可应用，如三菱化学(株)的强酸性阳离子交换树脂“UBK-55”，优选应用Ca型。供给色谱分离的木糖醇溶液，其固形成分的浓度为10～100g/dl，优选30～50g/dl(若所给木糖醇溶液在该范围之外时，将该固形成分的浓度进行稀释、浓缩，以调整到该范围内)，包括树脂量的5～20％，优选5-10％。通过色谱分离可将木糖醇级分与其它糖和糖醇的级分分别开来。期望的是其它糖和糖醇级分能通过微生物返回到这些转变为木糖醇的工序中，转变为木糖醇亦可。色谱分离优选在脱盐终了后进行。这是为了防止色谱用的强酸性阳离子交换树脂的Ca离子从有机酸和无机盐等离子性不纯物质中脱离。从色谱分离中得到的木糖醇溶液级分可分离获得高纯度的目的木糖醇(工序(4))。从上述木糖醇级分中分离获得高纯度的木糖醇可通过那些已知的方法，如浓缩结晶析出等。浓缩结晶可这样进行，如将木糖醇溶液浓缩到固形成分的浓度为35～85g/10g水，向其中加入种晶，缓缓冷却。通过过滤、离心等适宜的方法使产生的木糖醇结晶，产生固液分离，由此分离获得高纯度的木糖醇。另外，也可通过书籍的方法-添加有机溶剂结晶析出的方法进行分离获得。即，向上述木糖醇级分中至少添加与水混和的甲醇、乙醇、异丙醇等低级醇(有机溶剂)，析出难溶于醇类的木糖醇。与浓缩结晶时相同，用过滤、离心等适宜的方法使生成本文档来自技高网...

【技术保护点】
高纯度木糖醇的制备方法，其特征在于：（１）在水性培养基中培养木糖醇生产菌，除去培养液中的固形物；（２）应用阳离子交换树脂及阴离子交换树脂从所得固形物除去液中除去离子物质，使之脱盐；（３）将所得脱盐液进行色谱分析，以分离木糖醇和其它的糖及糖醇类，其中应用了强酸性阳离子交换树脂；（４）从所得木糖醇溶液（级分）分离获得高纯度的木糖醇。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：青木雄一，小野惠理子，长岛一孝，
申请(专利权)人：味之素株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]