專利名稱：一種利用金針菇制備阿拉伯糖醇的方法
技術領域：
本發明屬于天然產物和食品添加劑領域，特別是利用金針菇制備阿拉伯糖醇作為保健食品原料，或作為天然甜味劑用于口香糖、飲料、果酒、蜜餞、果凍和醫藥行業。
背景技術：
多元糖醇是指糖的還原性羰基經過加氫后生成的一類多元醇，由于加氫作用，這類多元醇失去了還原性。多元醇主要包括木糖醇(xylitol)，山梨糖醇(sorbitol)，甘露醇(mannitol),阿拉伯糖醇(arabitol),半乳糖醇(galactitol),麥芽糖醇(maltitol),異麥芽糖醇(isomaltitol, palatinitol)等。多元糖醇在機體內的代謝與胰島素無關，同時又不是口腔微生物的適宜作用底物而食用不致牙齒齲變，大部分多元醇能量較低，因此是一類重要的功能性食品基料。 阿拉伯糖醇作為多元醇的一種，是商業應用中具有較高附加值的新產品。拉伯糖醇是白色晶體，有甜味，分子式為C5H12O5，分子量152. 15，應用于食品、醫藥、輕工等方面。在食品領域，因其低熱量、非致齲特性，可用作新型高檔食品甜味劑，還用做食品添加劑改善酒精飲料的品質，并可用做調制糖漿的基質等。在醫藥領域，它是重要的醫藥中間體，廣泛用于阿拉伯糖胞苷(阿糖胞苷)、阿拉伯糖腺苷(阿糖腺苷)、核糖、去氧核糖、阿拉伯糖等化合物的合成。阿拉伯糖醇可以促進植物的生長，可作為運輸介質以通過血-腦屏障，如阿拉伯糖醇的衍生物1，4_ 二脫氧-1，4-亞胺基-阿拉伯糖醇是α葡萄糖苷酶的抑制劑，可防治艾滋病。另外，在化工方面，阿拉伯糖醇還是高分子發泡材料合成過程的激活劑，阿拉伯糖醇用做顯影材料的穩定劑可以使其于高溫環境長期保存，還可增強鋁電容器在高溫下的可靠性以及提高電解質溶液的黏度。阿拉伯糖醇還可以用于親水涂層或顆粒性固體的溶解。阿拉伯糖醇是一種五碳糖醇，是木糖醇和核糖醇的同分異構體，阿拉伯糖醇可以通過生物轉化技術轉化為木糖醇，而木糖醇已經廣泛用于食品工業。因此，阿拉伯糖醇作為一種新廣品，備受:人們的關注。目前，國內外阿拉伯糖醇的生產主要是化學合成法，即將D-阿拉伯糖催化加氫得到D-阿拉伯糖醇，也可將阿拉伯內酯或來蘇糖酸還原得到D-阿拉伯糖醇。但該方法過程較復雜、生產周期長、設備投資大、安全要求高、操作費用高、污染較嚴重、底物來源昂貴等。由于這種五碳多元醇有多種同分異構體存在，導致化學方法合成十分困難。隨著生物技術的發展，人們將目光轉向生物法生產阿拉伯糖醇(蔡莉等，2009 ;張麗麗等，2010 ;唐曉芳等，2012)，其中包括生物發酵法和細胞轉化法。生物發酵法主要是利用產D-阿拉伯糖醇的微生物發酵葡萄糖、果糖、蔗糖、廢糖蜜等物質，研究最多的底物主要是葡萄糖。該方法具有工藝簡單、生產成本低等優點，但是存在無菌要求高、產量低、副產物多、提取困難等缺點。細胞轉化法，是在發酵的基礎上出現的，將微生物培養到一定數量，取細胞加入到碳源(包括葡萄糖、蔗糖等常見糖類)中利用細胞中的酶系將其催化產生D-阿拉伯糖醇。該方法具有轉化反應設備與操作要求低、反應液成分單一、提取簡單等優點，但其操作復雜。專利99119504. 3公開了利用異常漢遜酵母(Hansenula anomala) CGMCC 0274細胞轉化葡萄糖制備阿拉伯糖醇的技術，轉化系統的葡萄糖濃度為2-45%，溫度25-38°C，轉化時間為24-400小時。專利200910015454. 5公開了一種發酵液中阿拉伯糖醇分離與精制方法，該方法以酵母轉化葡萄糖的反應液為對象，主要步驟包括熱處理-脫色-超濾-色譜分離-結晶烘干，提高了阿拉伯糖醇的收率和純度，還得到甘油副產品。目前制約D-阿拉伯糖醇生產的主要因素是發酵時間長、轉化率低和產量不高。我們在研究中發現人工栽培的金針菇富含阿拉伯糖醇，并發明一種簡便的利用金針菇制備阿拉伯糖醇的方法。
發明內容
本發明利用金針菇子實體含有豐富的阿拉伯糖醇的特點，以金針菇子實體為原料，經酒精浸提、濃縮回收酒精、冷藏結晶、甲醇重結晶等工藝，獲得了一種阿拉伯糖醇的生 產技術，產品可以作為天然甜味劑和功能食品的一種原料。為了降低生產成本，提高經濟效益，更適合利用殘次金針菇子實體和從金針菇子實體切下的菇頭為原料。該技術具有設備簡單、節約環保的特點，可以提高金針菇產業的經濟效益。本發明是通過下列方式實現的I.原料處理新鮮金針菇子實體置于干燥設備中，在100°C以下干燥至水分含量為12%以下，粉碎成5 30目粗粉。2.浸提常用靜態或動態提取。采用靜態提取時，將經預處理后的干金針菇子實體置于提取容器，加入體積分數為80%以上的酒精，以蓋過金針菇為度，常溫提取24 48小時左右。采用動態提取時，將經預處理后的干金針菇子實體置于提取容器，加入體積分數為80%以上的酒精，用泵強制循環，加入提取溶劑的量以循環開始后能蓋過金針菇為度，常溫循環提取4 10小時左右。采用加熱回流提取時，將經預處理后的干金針菇子實體置于提取容器，加入體積分數為80%以上的酒精，加熱至60 80°C，并進行回流，提取時間I 3小時/次。此外，還可采用超聲提取、微波提取、高壓提取等提取新技術，縮短提取時間，提取溫度不高于80°C。一般提取2 3次。3.濃縮將上述金針菇的酒精浸提液，通過過濾、離心等技術，獲得澄清溶液，在35 60°C下進行減壓濃縮，至固形物含量50 80° Brix，回收部分酒精，得金針菇濃縮液。濃縮過程中回收的酒精用于下一次提取。4.結晶將上述金針菇濃縮液置于0-10°C環境下進行結晶，時間為I 5天，晶體形成后采用過濾或離心方法進行分離。可以加入I. 0% 2. 0%的阿拉伯糖醇晶種以加速結晶。5.重結晶將上述阿拉伯糖醇結晶加熱溶于甲醇中，然后放至室溫，再置于0-10°C環境下進行結晶，時間為I 5天，晶體形成后采用過濾或離心方法進行分離，揮干殘留甲醇，得到阿拉伯糖醇晶體。本發明的優點為I.資源循環利用本發明利用金針菇子實體提取阿拉伯糖醇，而目前栽培金針菇的主要原料為玉米芯、棉籽殼等農業生產副產物，這些副產物通過培養金針菇，其纖維素和木質素等成分均得到降解，一部分生物量轉化為金針菇子實體，栽培殘渣可用于肥料的開發，使玉米芯、棉籽殼等農業生產副產物得到循環利用。2.產品附加值高利用金針菇子實體尤其是殘次金針菇子實體和菇頭提取的阿拉伯糖醇可用于功能食品和功能性食品添加劑開發，有比較廣闊的應用前景，帶來的附加
值較高。3.設備投資小本發明主要采用常規提取、濃縮、結晶和重結晶設備，相較于利用阿拉伯糖的高溫高壓氫化生產阿拉伯糖醇技術、以及生物轉化葡萄糖生產阿拉伯糖醇技術，設備投資較小。
具體實施例方式下面通過實施例對本發明作進一步具體的描述，但本發明的實施方式不限于此。 實施例I :新鮮金針菇子實體100kg，置于熱泵干燥機中，首先在60°C下干燥3小時，然后在30°C下干燥，直至水分含量為10%，得干金針菇子實體約11kg，用植物粉碎機將其粉碎成5 30目粗粉。將金針菇粗粉置于大容量廣口玻璃瓶，加入95%食用酒精，浸泡過面，常溫浸泡提取24 48小時，傾倒出酒精浸提液，備用。然后再加入95%食用酒精浸提24小時，重復兩次。合并三次浸提液，50°C下旋轉蒸發儀減壓回收乙醇，至固形物含量為70%。將回收酒精后的濃縮液置于4°C結晶72小時，用300目尼龍濾布過濾分離得到阿拉伯糖醇結晶和清液。清液繼續在50°C下旋轉蒸發儀減壓濃縮，至固形物含量為75%，濃縮液置于4°C結晶72小時，過濾分離阿拉伯糖醇結晶。合并兩次的阿拉伯糖醇結晶，加入適量甲醇，加熱溶解，然后將阿拉伯糖醇甲醇溶液置于4°C冰箱進行結晶，結晶形成后過濾分離結晶，揮干甲醇，得到精制的阿拉伯糖醇。根據金針菇原料阿拉伯糖醇含量的不同，每公斤干金針菇可以得到精制阿拉伯糖醇50 150g。實施例2 從新鮮金針菇子實體切下的菇頭100kg，置于熱風干燥機中，80°C下干燥，至水分含量10%，得干金針菇菇頭約12kg，用植物粉碎機將其粉碎成5 30目粗粉。將此金針菇粗粉置于具塞大容量廣口玻璃瓶，加入95%食用酒精，浸泡過面，常溫浸泡提取24 48小時，傾倒出酒精浸提液，備用。然后再加入95%食用酒精浸提24小時，重復兩次。合并三次浸提液，50°C下旋轉蒸發儀減壓回收乙醇，至固形物含量為70%。后續操作與實施例I相同。根據金針菇原料的不同，每公斤干金針菇菇頭可以得到精制阿拉伯糖醇30 120g。實施例3 新鮮金針菇子實體100kg，置于熱風干燥機中，在60 100°C下干燥至水分含量10%，得干金針菇子實體約I lkg，用植物粉碎機將其粉碎成5 30目粗粉。將金針菇粗粉置于大容量廣口玻璃瓶，加入95 %食用酒精，浸泡過面，常溫浸泡提取24 48小時，傾倒出酒精浸提液，備用。然后再加入95%食用酒精浸提24小時，重復兩次。合并三次浸提液，50°C下旋轉蒸發儀減壓回收乙醇，至固形物含量為70%。將回收酒精后的濃縮液冷卻至室溫，加入I. 0%體積分數的阿拉伯糖醇晶種，然后置于4°C結晶48小時，用尼龍濾布過濾分離得到阿拉伯糖醇結晶和清液。清液繼續在50°C下旋轉蒸發儀減壓濃縮，至固形物含量為75%，冷卻至室溫，加入1.0%體積分數的阿拉伯糖醇晶種，然后置于4°C結晶48小時，過濾分離阿拉伯糖醇結晶。合并兩次的阿拉伯糖醇結晶，加入適量甲醇，加熱溶解，然后將阿拉伯糖醇甲醇溶液置于4°C冰箱進行結晶，結晶形成后過濾分離結晶，揮干甲醇，得到精制的阿拉伯糖醇。根據金針菇原料阿拉伯糖醇含量的不同，每公斤干金針菇可以得到精制阿拉伯糖醇50 150g。實施例4 新鮮金針菇子實體300kg，置于熱泵干燥機中，首先在60°C下干燥3小時，然后在30°C下干燥，直至水分含量為10%，得干金針菇子實體約11kg，用植物粉碎機將其粉碎成5 30目粗粉。將金針菇粗粉置于帶回流裝置的提取罐，加入95%食用酒精，浸泡過面，力口熱至70°C，回流提取2小時，過濾，酒精浸提液備用。再向金針菇渣加入95%食用酒精，回流提取2小時，重復兩次。合并三次浸提液，60°C下真空濃縮罐減壓回收乙醇，至固形物含量為70%。后續操作同實施例3。根據金針菇原料阿拉伯糖醇含量的不同，每公斤干金針菇可以得到精制阿拉伯糖醇50 150g。 參考文獻[I]唐曉芳，張國棟,王剛· Hansenula anomala轉化葡萄糖生產阿拉伯糖醇的研究·食品工業科技，2012，(I) :314-317.[2]張麗麗，廖德芳，丁重陽，張梁，王正祥，石貴陽.漢遜德巴利酵母發酵葡萄糖生產D-阿拉伯糖醇·工業微生物，2010，40 (4) :47-52.[3]蔡莉，張揚，朱宏陽，趙敏，徐虹.I株產D-阿拉伯糖醇的菌株的分離篩選及鑒定·食品與發酵工業，2009，35:23-26。
權利要求
1.利用金針菇制備阿拉伯糖醇的方法，其特征在于以阿拉伯糖醇含量高的干金針菇為原料，通過控制原料質量、使用高極性有機溶劑提取、低溫真空濃縮、冷卻結晶、甲醇重結晶等方法生產阿拉伯糖醇。
2.如權利要求I所述的利用金針菇制備阿拉伯糖醇的方法，其特征在于原料的干燥溫度應低于100°C，干燥至水分含量低于12%。
3.如權利要求I所述的利用金針菇制備阿拉伯糖醇的方法，其特征在于使用的浸提液為高極性有機溶劑甲醇和乙醇，使用靜態或動態提取，得到含阿拉伯糖醇浸提液。
4.如權利要求I所述的利用金針菇制備阿拉伯糖醇的方法，其特征在于真空濃縮時的溫度為35 60°C。
5.如權利要求I所述的利用金針菇制備阿拉伯糖醇的方法，真空濃縮至可溶性固形物含量 50-80。Brix0
6.如權利要求I所述的利用金針菇制備阿拉伯糖醇的方法，權利要求5得到的含阿拉伯糖醇的溶液置于o-io°c環境下進行結晶。
7.如權利要求I所述的利用金針菇制備阿拉伯糖醇的方法，權利要求6得到的阿拉伯糖醇粗晶體，加熱溶解于無水甲醇中，然后放至室溫后，再置于o-io°c環境下進行重結晶。
8.如權利要求I所述的利用金針菇制備阿拉伯糖醇的方法，權利要求7得到的阿拉伯糖醇結晶，采用離心或過濾方法進行分離，揮干殘留甲醇，得到阿拉伯糖醇晶體。
全文摘要
本發明涉及利用金針菇生產阿拉伯糖醇的方法。本發明利用金針菇子實體含有豐富的阿拉伯糖醇的特點，以金針菇子實體為原料，獲得了一種低成本、環境友好的阿拉伯糖醇的生產技術，產品可以作為天然甜味劑和功能食品原料。新鮮金針菇子實體經干燥后，用高濃度酒精浸泡或回流提取，浸提液真空濃縮回收乙醇，濃縮液置于0～10℃環境中，阿拉伯糖醇結晶析出，趁冷過濾或離心，得到阿拉伯糖醇結晶，然后用甲醇重結晶。析出結晶的母液繼續真空濃縮回收乙醇，重復結晶和重結晶操作，提高阿拉伯糖醇的收率。為降低成本，更適合利用殘次金針菇子實體和從金針菇子實體切下的菇頭為原料。該技術具有設備簡單、節約環保的特點，可以提高金針菇產業的經濟效益。
文檔編號C07C29/76GK102875330SQ20121039227
公開日2013年1月16日 申請日期2012年10月16日 優先權日2012年10月16日
發明者劉學銘, 陳智毅, 趙曉麗, 王思遠, 楊春英, 楊榮玲, 林耀盛 申請人:廣東省農業科學院蠶業與農產品加工研究所, 廣東寶桑園健康食品研究發展中心