專利名稱：一種制備l-阿拉伯糖的方法
技術領域：
本發明涉及一種制備L-阿拉伯糖的方法。
背景技術：
我國是農業大國，玉米是我國的主要糧食作物之一。玉米淀粉加工已成為我國玉 米深加工業的一個十分重要的組成部分，其加工副產物玉米麩皮中，L-阿拉伯糖的含 量高達18%以上。
L-阿拉伯糖是構成植物細胞壁的一個主要成分。由于其具有抑制人體腸道內蔗糖 轉化酶和葡萄糖轉化酶活性，制約蔗糖和葡萄糖轉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。
中國發明專利CN1299420提出了一種通過酸水解生產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為原料，通過酸如鹽酸、硫酸等降 解，制備L-阿拉伯糖，其不足之處在于整個制備過程單純使用鹽酸或硫酸等降解植物 渣類原料，制備的產物為含有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，工藝過程中并沒有表明如何進行精制純化，獲得L-阿拉 伯糖結晶體產品。中國發明專利200610097633. 4(申請號)"一種利用玉米皮制備的水 解液及其制備方法和應用"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 碳源培養基用，并沒有制備L-阿拉伯糖結晶體的方法描述。中國發明專利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，然后通過色譜柱進行層析分離，最后制得L-阿拉伯糖，生產成 本偏高，生產效率較低。CN1366552同樣給出了一種制備和生產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來獲得L-阿拉伯糖，同樣存在著生產成本偏高， 生產效率較低的問題。
總之，現有技術從規模化制備和生產L-阿拉伯糖而言，其經濟性和生產效率上都 存在著一定的問題。
發明內容
本發明的目的是提供一種適合于大規模工業化生產的制備L-阿拉伯糖的方法。 本發明所提供的制備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的玉米麩皮；
3) 調整pH為3.5-5.5，收集上清液；
4) 用離子交換樹脂對上清液進行脫鹽除雜；
5) 在脫鹽除雜后的上清液中接種酵母菌，發酵，脫除雜單糖；
6) 發酵液結晶，得到L-阿拉伯糖產品。
為了改善產品的外觀色澤，上述步驟3)調整pH后收集的上清液進行離子交換樹 脂處理前，還要用活性炭進行脫色；所述活性炭的用量為所述上清液質量百分比的0. 5 %-2%，脫色溫度為100°C-105°C，脫色時間為0.5-1.5小時。
為了提高酵母發酵的效率，所述步驟5)接種酵母菌前，將經過離子交換樹脂處 理的上清液進行真空濃縮，濃縮至糖漿濃度為10_50%。
所述步驟6)發酵液結晶前，要殺死發酵液中的酵母。殺死發酵液中的酵母后， 發酵液還要經過過濾，濾液經過離子交換樹脂處理后再進行結晶。
在上述制備過程中，具體地，所述步驟l)中使用的淀粉酶為重量份數比為 0. 5-1. 5:1的ct -淀粉酶和e -淀粉酶；a -淀粉酶和P -淀粉酶優選的重量份數比為 1:1;淀粉酶的用量為玉米麩皮質量百分比的1%-3%;酶解反應溫度為35"-45°C， 反應時間為8-24小時。
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 比為15-20: 1;稀酸降解的溫度為100-120°C，時間為4-8小時；所述步驟3)中用 于調整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脂為強酸型陽離子交換樹脂和強堿型陰離子交 換樹脂；優選為732陽離子交換樹脂-721陰陽離子交換樹脂-732陽離子交換樹脂柱。
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)，發酵的溫度為40 — 5(TC，時間為24-72小時。
所述步驟6)中發酵液結晶的方法是，真空濃縮發酵液至原體積的1/10，加入無 水乙醇，室溫下結晶；無水乙醇與發酵液的體積份數比5-8: 1。
本發明的工藝流程如圖l所示。本發明采用了生物與化學相結合的生產方法，選 擇具有較高L-阿拉伯糖含量的玉米麩皮為原料，通過生物酶預處理、酸降解、特異性 酵母除雜等主要工藝手段，制備生產出純度較高的L-阿拉伯糖晶體產品，克服了以往 相關制備方法的缺點，更適合于規模化制備和生產L-阿拉伯糖產品。具有工藝簡單， 產品得率高，產品質量優良等特點，具體體現在
1、在玉米麩皮中L-阿拉伯糖含量僅為19%左右的情況下，產品得率可以達到12%
以上。
2、 產品純度在97%以上，可以廣泛用于食品和醫療行業中。
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 除雜糖的負擔。
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L-阿拉伯糖的生產效率，簡化了生產工藝過程。
圖1為本發明生產L-阿拉伯糖的工藝流程圖。
具體實施例方式
實施例l、用本發明的方法制備L-阿拉伯糖
稱取粉碎后的玉米麩皮100kg，加水調配成5%玉米麩皮物料，加入2kg淀粉酶 (淀粉酶由重量份數比為1:1的a-淀粉酶和e-淀粉酶組成)，35t:攪拌反應12h, 離心過濾。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 釜中加2000L 1.5%硫酸溶液，10(TC下回流反應4h，停止反應，用pH值為7的碳 酸鈣調反應液的pH至4.5，過濾，用200L2X氨水洗滌濾餅2次。合并濾液，加入 濾液質量百分比1%的活性炭，10(TC條件下脫色45niin，板框過濾。所得濾液過732 陽離子交換樹脂-721陰離子交換樹脂-732陽離子交換樹脂柱(離子交換柱規格為O) 800x 2000mrn，其中各種樹脂按照陽離子交換樹柱-陰離子交換樹柱-陽離子交換樹柱 分布，濾液通過交換柱的流速為300mL/rain)。過柱后的溶液在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24h， IO(TC煮 25rain。板框過濾，濾液過732陽離子交換樹脂-721陰離子交換樹脂-732陽離子交換 樹脂柱(離子交換柱規格為①800x 2000mm，其中各種樹脂按照陽離子交換樹柱-陰離 子交換樹柱-陽離子交換樹柱分布，濾液通過交換柱的流速為300mL/min)。過柱后的 溶液65。C下真空濃縮至原體積的1/10，加入濃縮液體積5倍的無水乙醇，室溫下結 晶，得到L-阿拉伯糖結晶體產品10kg，收率為10% (以玉米麩皮計)。經檢測，所 得結晶為L-阿拉伯糖，純度為97%以上。
實施例2、用本發明的方法制備L-阿拉伯糖
稱取粉碎后的玉米麩皮150kg，加水調配成4%玉米麩皮物料，加入2kg淀粉酶 (淀粉酶由重量份數比為0.5:1的a-淀粉酶和p-淀粉酶組成)，45t:攪拌反應8h, 離心過濾。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
釜中加2500L 1。％鹽酸溶液，110。C下回流反應8h，停止反應，用pH值為8的氫氧 化鈣調反應液的pH至3.5，過濾，用250L 2%氨水洗滌濾餅2次。合并濾液。加 入濾液質量百分比2%的活性炭，105。C條件下脫色60min，用板框過濾機過濾。所得 濾液過732陽離子交換樹脂-721陰離子交換樹脂-732陽離子交換樹脂柱(離子交換 柱規格為①800x 2000mm，其中各種樹脂按照陽離子交換樹柱-陰離子交換樹柱-陽離 子交換樹柱分布，濾液通過交換柱的流速為300mL/min)。過柱后的溶液在65。C條件 下，真空濃縮至糖漿濃度為40%。將40%糖漿加水調配成10%濃度，接入100g/L糖 漿溶液的啤酒酵母，50'C下培養24h， 10(TC煮25min。用板框過濾機過濾，濾液過732 陽離子交換樹脂-721陰離子交換樹脂-732陽離子交換樹脂柱(離子交換柱規格為① 800x 2000mm，其中各種樹脂按照陽離子交換樹柱-陰離子交換樹柱-陽離子交換樹柱 分布，濾液通過交換柱的流速為300mL/min)。過柱后的溶液60。C下真空濃縮至原體 積的1/15，加入濃縮液體積5倍的無水乙醇，室溫下結晶，得到L-阿拉伯糖結晶體 產品18kg，收率為12% (以玉米麩皮計)。經檢測，所得結晶為L-阿拉伯糖，純度 為97%以上。
實施例3、用本發明的方法制備L-阿拉伯糖
稱取粉碎后的玉米麩皮100kg，加水調配成6%玉米麩皮物料，加入3kg淀粉酶 (淀粉酶由重量份數比為1.5:1的a-淀粉酶和p-淀粉酶組成)，4(TC左右攪拌反應 12h，離心過濾。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 的反應釜中加2000L 5%乙酸溶液，110。C下回流反應6h，停止反應，用pH值為8 的氫氧化鈉調反應液的pH至5.5，過濾，用200L2X氨水洗滌濾餅2次。合并濾液。 加入濾液質量百分比1.5%的活性炭，10(TC條件下脫色90min，用板框過濾機過濾。 所得濾液過732陽離子交換樹脂-721陰離子交換樹脂-732陽離子交換樹脂柱(離子 交換柱規格為①800x 2000mm，其中各種樹脂按照陽離子交換樹柱-陰離子交換樹柱-陽離子交換樹柱分布，濾液通過交換柱的流速為300mL/min)。過柱后的溶液在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 72h， 10(TC煮25min。用板框過濾機過濾，濾液過732陽離子交換樹脂-721陰離子交 換樹脂-732陽離子交換樹脂柱(離子交換柱規格為①800x 2000mm，其中各種樹脂按 照陽離子交換樹柱-陰離子交換樹柱-陽離子交換樹柱分布，濾液通過交換柱的流速為 300mL/min)。過柱后的溶液7(TC下真空濃縮至原體積的1/8，加入濃縮液體積6倍 的無水乙醇，室溫下結晶，得到L-阿拉伯糖結晶體產品12kg，收率為12% (以玉米 麩皮計)。經檢測，所得結晶為L-阿拉伯糖，純度為97%以上。
實施例4、用本發明的方法制備L-阿拉伯糖
稱取粉碎后的玉米麩皮200kg，加水調配成5%玉米麩皮物料，加入2kg淀粉酶 (淀粉酶由重量份數比為l:l的a-淀粉酶和e-淀粉酶組成)，35'C攪拌反應24h， 離心過濾。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 釜中加4000L 1.5%硫酸溶液，12(TC下回流反應4h，停止反應，用pH值為7.5的 氧化鈣調反應液的pH至4，離心過濾，用400L 2%氨水洗滌濾餅2次。合并濾液。 加入濾液質量百分比2%的活性炭，10(TC條件下脫色90min，用板框過濾機過濾。所 得濾液過732陽離子交換樹脂-721陰離子交換樹脂-732陽離子交換樹脂柱(離子交 換柱規格為(D800x 2000mm，其中各種樹脂按照陽離子交換樹柱-陰離子交換樹柱-陽 離子交換樹柱分布，濾液通過交換柱的流速為300mL/min)。過柱后的溶液在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48h， 10(TC煮25min。用板框過濾機過濾，濾液過732陽離子交換樹脂-721 陰離子交換樹脂-732陽離子交換樹脂柱(離子交換柱規格為O)800x 2000ram，其中各 種樹脂按照陽離子交換樹柱-陰離子交換樹柱-陽離子交換樹柱分布，濾液通過交換柱 的流速為300mL/rain)。過柱后的溶液65'C下真空濃縮至原體積的1/10，加入濃縮液 體積8倍的無水乙醇，室溫下結晶，得到L-阿拉伯糖結晶體產品27. 4kg，收率為13. 7 % (以玉米麩皮計)。經檢測，所得結晶為L-阿拉伯糖，純度為97%以上。
權利要求
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的玉米麩皮；3)調整pH為3.5-5.5，收集上清液；4)用離子交換樹脂對上清液進行脫鹽除雜；5)在脫鹽除雜后的上清液中接種酵母菌，發酵，脫除雜單糖；6)發酵液結晶，得到L-阿拉伯糖產品。
2、 根據權利要求1所述的方法，其特征在于所述步驟3)調整pH后收集的上 清液進行離子交換樹脂處理前，還要用活性炭進行脫色；所述活性炭的用量為所述上 清液質量百分比的0. 5%-2%，脫色溫度為100°C-105°C，脫色時間為0. 5-1. 5小時。
3、 根據權利要求1所述的方法，其特征在于所述步驟5)接種酵母菌前，將經 過離子交換樹脂處理的上清液進行真空濃縮，濃縮至糖漿濃度為10 — 50%。
4、 根據權利要求1所述的方法，其特征在于所述步驟6)發酵液結晶前，殺死 發酵液中的酵母。
5、 根據權利要求4所述的方法，其特征在于所述殺死發酵液中的酵母后，發 酵液還要經過過濾，濾液經過離子交換樹脂處理后再進行結晶。
6、 根據權利要求1一5中任意一項所述的方法，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 粉酶優選的重量份數比為l:l;淀粉酶的用量為玉米麩皮質量百分比的1%-3%;酶 解反應溫度為35'C-45'C，反應時間為8-24小時。
7、 根據權利要求1 —5中任意一項所述的方法，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比為15-20: 1;稀酸降 解的溫度為100-120°C，時間為4-8小時；所述步驟3)中用于調整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、 根據權利要求1一5中任意一項所述的方法，其特征在于所述步驟4)中使 用的離子交換樹脂為強酸型陽離子交換樹脂和強堿型陰離子交換樹脂；優選為732陽 離子交換樹脂-721陰陽離子交換樹脂-732陽離子交換樹脂柱。
9、 根據權利要求1一5中任意一項所述的方法，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，發酵的 溫度為40 — 5(TC，時間為24-72小時。
10、根據權利要求1一5中任意一項所述的方法，其特征在于所述步驟6)中發 酵液結晶的方法是，真空濃縮發酵液至原體積的1/10，加入無水乙醇，室溫下結晶； 無水乙醇與發酵液的體積份數比為5 — 8: 1。
全文摘要
本發明公開了一種制備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的玉米麩皮；3)調整pH為3.5-5.5，收集上清液；4)用離子交換樹脂對上清液進行脫鹽除雜；5)在脫鹽除雜后的上清液中接種酵母菌，發酵，脫除雜單糖；6)發酵液結晶，得到L-阿拉伯糖產品。本發明采用了生物與化學相結合的生產方法，具有工藝簡單，產品得率高，產品質量優良等特點，應用前景非常廣闊。
文檔編號C12P19/00GK101100685SQ20071011984
公開日2008年1月9日 申請日期2007年8月1日 優先權日2007年8月1日
發明者萍 李 申請人:萍 李