专利名称：一种从生产木糖的废木糖母液中分离提取l-阿拉伯糖的方法
技术领域：
本发明涉及一种生产L-阿拉伯糖的方法，具体涉及一种从生产木糖的废木糖母液中 分离提取L-阿拉伯糖的方法。
背景技术：
我国是木糖以及木糖醇的生产大国，生产木糖醇需要用木糖作为原料，目前我国木 糖醇的生产能力约为6万吨。生产一吨木糖醇大约需要一吨木糖，而每生产一吨木糖就 留下约一吨木糖母液，每年产生约6万吨的木糖母液。这些木糖母液部分用来做酱色厂 生产酱油的色素原料， 一部分用来加氢制成液体木糖醇，但很多一部分成为工业废料难 以处理。这种木糖母液中L-阿拉伯糖的含量有的甚至高达20%左右，如何更好的利用 木糖母液成为木糖生产厂家很关心的问题。
L-阿拉伯糖是一种几乎没有热量但甜度与蔗糖相近的五碳糖，研究人员己经证实该 糖对人体摄入的蔗糖的吸收具有明显的阻断作用，能明显降低人体消化道对蔗糖的吸 收，人们已经看到了它在防止肥胖以及降低糖尿病的发生等方面的巨大价值，在蔗糖里 面添加2%的L-阿拉伯糖就能抑制40%的蔗糖的吸收，并降低约50%的血糖(J. Appl. Glysci, 1999,46:159-165)。另外，L-阿拉伯糖在药物的合成方面也已经得到广泛使用， 目前利用L-阿拉伯糖能合成阿糖胞苷、阿糖腺苷(专利CN99108908)、胸腺嘧啶脱氧 核苷(专利DE10216426)等抗病毒以及抗癌药物。正因为L-阿拉伯糖在食品添加剂 以及药物的合成具有重要的作用，研究L-阿拉伯糖的制备以及应用变得十分活跃，目前 国内外已经有很多专利描述了 L-阿拉伯糖的不同制备方法以及其不同的应用。
中国发明专利CN99805686.3描述了一种采用酸水解制备L-阿拉伯糖的方法，让酸 与植物纤维接触，释放出L-阿拉伯糖，然后从水解液中分离纯化出L-阿拉伯糖。这种 植物纤维可以是磨粉工厂与淀粉加工厂生产的副产物，它除了含有L-阿拉伯糖外，还含 有D-木糖、D-半乳糖、葡萄糖、D-甘露糖、L-鼠李糖等，在水解的过程中除了 L-阿拉 伯糖释放游离出来外，其它的杂糖也会一起游离出来。虽然专利发明人采用在低浓度酸 条件下(采用0.01-0.15N的酸浓度)水解能降低其它杂糖的水解效率，但是L-阿拉伯 糖的水解效率也跟着下降，导致上述原料中L-阿拉伯糖仍大量残留。即使在低浓度酸条 件下进行水解，也不能保证L-阿拉伯糖的纯度能达到结晶所需要的纯度，而且整个水解过程需要消耗大量的水与能量，产生大量的废水与废气污染环境，对设备的要求也很严 格。
中国发明专利CN200710119843.3描述了一种采用淀粉酶处理玉米麸皮来制备L-阿 拉伯糖的方法。首先采用淀粉酶酶解玉米麸皮中的淀粉使之生成葡萄糖从而降低后续水 解过程中葡萄糖的残留量，然后过滤，再用酸水解玉米麸皮，再将面包酵母接种进去以 消耗其中的除L-阿拉伯糖外的杂单糖，由于玉米麸皮中除了含有L-阿拉伯糖外还含有 大量的D-木糖，面包酵母缺少代谢D-木糖的酶系统，发酵结束后发酵液中至少存在L-阿拉伯糖与D-木糖，给后续分离纯化带来很大的困难，而且该方法需要分三步处理， 先用酶后用酸水解，再发酵，然后从发酵液中分离纯化，大大增加了生产成本，而且水 解过程中同样要产生大量的废水以及消耗大量的能源，对环境不友好。
中国发明专利CN02116353.7描述了一种从阿拉伯胶中提取L阿拉伯糖的方法。该 方法以阿拉伯胶为原料，经过酸水解、碱中和、醇萃取的方法先得到含有L-阿拉伯糖的 粗混合物，然后再过两个柱子将L-阿拉伯糖与其它杂糖分开。该方法采用的原料成本高， 而且同样需要采用酸水解的方法，存在上面同样的缺点，污染环境。
中国发明专利CN01800804.6描述了一种采用酶处理的方法从含有阿拉伯聚糖、阿 拉伯木聚糖或者阿拉伯半乳聚糖的纤维中分离L-阿拉伯糖，该方法不采用酸水解的方 法，而是直接将酶液加到上述纤维(甜菜粕、苹果纤维、橙子纤维等)中有选择性的酶 解上述纤维中的L-阿拉伯糖，是L-阿拉伯糖释放出来然后过滤，从滤液中分离纯化L-阿拉伯糖。但是该方法需要用到生物酶制剂(阿拉伯聚糖酶、果胶酶、纤维素酶等酶制 剂)，存在生产成本偏高，酶水解效率低下导致L-阿拉伯糖的收率非常低下等缺点，不 适合工业化生产。
美国发明专利US6506897描述了一种从甜菜粕中制备L-阿拉伯糖的方法，该方法 先采用碱提取法将半纤维素提取出来，然后再采用酸水解的方法将半纤维素水解，再采 用阴阳离子交换树脂以及吸附树脂将L-阿拉伯糖纯化出来。同样存在生产成本过高以及 环境不友好等缺点。
总之，依靠现有技术来生产L-阿拉伯糖都存在生产成本过高，对环境不友好的缺点， 开发一种经济且环境友好的方法对降低生产成本非常重要。
发明内容
本发明的目的是针对上述现有技术的缺陷，提供了一种无污染、生产成本低，适合 工业规模化生产的从生产木糖的废木糖母液中分离提取L-阿拉伯糖的方法。为了实现上述目的本发明采取的技术方案是 一种从生产木糖的废木糖母液中分离 提取L-阿拉伯糖的方法，包括以下步骤
(1) 将木糖母液进行脱色；
(2) 将脱色后的木糖母液用离子交换树脂进行脱盐；
(3) 将脱盐后的澄清木糖母液稀释1倍到20倍，并加入发酵所需氮源和无机盐，进 行灭菌处理，得到无菌的发酵培养基；所述的发酵氮源与稀释后的木糖母液质量百分比为 0.2-4%，所述的无机盐与稀释后的木糖母液的质量百分比为0.01-2%;
(4) 制备毕赤酵母一级种子液将保存在试管斜面上的毕赤酵母细胞接种到含5ml 发酵培养基的50ml的试管中，在28-37'C下进行培养，按照100-300rpm的搅拌速度，培 养12-24小时；
(5) 制备毕赤酵母二级种子液将一级种子液5ml全部加入到含50ml发酵培养基的 500ml摇瓶中，培养条件同步骤(4);
(6) 制备毕赤酵母三级种子液将二级种子液50ml全部加入到含500ml发酵培养基 的2000ml的摇瓶中，培养条件同步骤(5);
(7) 将步骤(6)制备的毕赤酵母三级种子液接种到步骤(3)制备的无菌发酵培养 基中，搅拌下进行发酵培养，所述毕赤酵母三级种子液的接种量按照体积比为10%，发酵 温度为25°C-40°C，发酵时间为36-120小时，发酵搅拌电机转速在100转-600转；
(8) 发酵结束后去除酵母菌，发酵上清液进行脱色、用离子交换树脂进行脱盐、浓 縮处理，得到澄清无色的发酵液；
(9) 将发酵液进一步浓縮、结晶，干燥后得到高纯度的L-阿拉伯糖。 本发明采取的技术方案中，步骤(1)所述的木糖母液是木糖或者木糖醇厂生产木糖
后留下的含高浓度糖的粘稠液体，生产原料是玉米芯或者甘蔗渣，其总糖浓度为40-90%， 其中含有的D-木糖占总糖的30-70%，L-阿拉伯糖占总糖的8%-40%，葡萄糖占总糖的3-20%， 半乳糖占总糖的0.2-10%，其余为其它糖分。
本发明的技术方案中所述的脱色是采用活性炭或者大孔树脂吸附脱色或者二者结合 使用，将活性炭按照质量百分比为0.3-2%的比率加入到木糖母液或发酵上清液中，在5(TC -98°(:下缓慢搅拌，脱色30分钟到3小时；或者用活性炭脱色后再将脱色液通过大孔树脂 吸附进一步脱色。
采用活性炭与大孔树脂吸附脱色，将活性炭按照质量百分比为0.3-2%的比率加入到木 糖母液或发酵上清液中，在50°C-98。C下缓慢搅拌，脱色30分钟到3小时，然后再将脱色液通过大孔树脂吸附脱色。
本发明的技术方案中，所述的脱盐所用的离子交换树脂是强酸性或弱酸性阳离子交换 树脂与强碱性或弱碱性阴离子交换树脂；分别选自强酸性苯乙烯系阳离子交换树脂001*7、 大孔强酸性苯乙烯阳离子交换树脂DOOl、大孔弱酸性丙烯酸阳离子交换树脂D113与强碱 性苯乙烯系阴离子交换树脂201*7、大孔强碱性苯乙烯阴离子交换树脂D201、大孔弱碱苯 乙烯系阴离子交换树脂D301;优选为001*7阳离子交换树脂与201*7阴离子交换树脂。
本发明的技术方案中步骤(4)所用的发酵所需氮源选自酵母膏、酵母粉、玉米桨、 大豆饼粉、棉籽粉，硫酸铵、尿素中的至少一种；优选酵母粉或棉籽粉。所述的无机盐选 自无水硫酸镁、七水硫酸镁、磷酸氢二钠、磷酸氢二钾、磷酸二氢钾、磷酸二氢钠、氯化 锰、硫酸亚铁中的至少一种；优选无水硫酸镁和磷酸氢二钾。
所述步骤(5)的发酵结束后，使酵母菌沉降或者通过滤布过滤，分离出酵母菌，再 将此酵母菌加入到新的除菌的发酵培养基中重复使用，该酵母菌能够重复利用1-6次。
本发明的技术方案中所述的灭菌处理采用高温灭菌或过滤除菌。
所述步骤(7)中的结晶方法为将发酵液浓縮，使L-阿拉伯糖的浓度达到50%以上， 纯度达到70%以上，加入无水乙醇，在4'C-30。C下结晶12-24小时，无水乙醇与浓縮液的 体积比为4-8.5: 1。
本发明的有益效果是本发明选用一种特异性的酵母细胞将木糖母液中的除L-阿拉伯
糖以外的其它单糖代谢，用作合成菌体生长所需要的物质，在发酵的过程中不产生其它的
糖或者醇，大大有利于L-阿拉伯糖的后续分离纯化。本发明完全不需要采用其它专利中所 采用的碱水解、酸水解或者酶解的方法，而是直接将一种酵母菌接种到稀释后的木糖母液 中，经发酵，即能完成其它专利必须采用柱层析才能完成的任务，大大减低了生产成本。 所得的产品纯度达到97%以上。采用本发明提供的方法，能源消耗少，对环境无污染，能 够变废为宝，很好的解决了目前困扰木糖生产厂家的木糖母液处理的问题。
本发明所用的毕赤酵母菌的菌株由来自云南丽江老君山原始森林的土壤分离得到。分 离方法为取土壤少许用无菌水充分混匀，静置60分钟，将上清涂布到含20%葡萄糖的 YPD固体平板上(每升含200克葡萄糖，IO克酵母粉，5克蛋白胨，15克琼脂)，在32t) 培养至长出单菌落，将得到的单菌落逐一进行发酵木糖母液试验，最后发现Y59能将母液 中的木糖消耗完毕，而L-阿拉伯糖仍然残留很多，再对该菌株采用甲基磺酸乙酯(EMS) 与亚硝酸胍(NTG)进行化学诱变，得到L-阿拉伯糖代谢缺失的突变菌株，该菌株不能代 谢L-阿拉伯糖。该菌株为细胞圆形或卵圆形，出芽生殖，菌落圆形，边缘光滑，乳白色，表面干燥； 能在含有葡萄糖，半乳糖、木糖，木糖醇，山梨醇，甘露醇作为唯一碳源的基本培养基上 良好生长。但不能利用L-阿拉伯糖以及L-阿拉伯糖醇。该菌株的名称毕赤酵母(尸ic力^ ),保藏号CGMCC 2435，保藏单位中国微 生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心，保藏日期是2008年4月3日。本发明所用菌株的培养方法如下(1) 发酵培养基的制备每升发酵培养基含木糖母液(来源于木糖厂)100ml-300ml、酵母粉(0X0ID公 司)5-10克、2-4克磷酸氢二钾与2克无水硫酸镁。将上述成分混合后用净化水定容到1 升，在108"C蒸汽灭菌10分钟即制得无菌的发酵培养基。(2) 接种、培养① 酵母一级种子的培养将保存在试管斜面上的酵母细胞接种到含5ml发酵培养基 的50ml的试管中，在28-37° C下进行培养，按照100-300rpm搅拌速度，培养12-24小 时。试管斜面培养基的组成为(g/l):麦芽汁10克、葡萄糖5克、琼脂粉15克。② 酵母二级种子的培养将一级种子5ml全部加入到含50ml发酵培养基的500ml 摇瓶中，培养条件同①。③ 酵母三级种子的培养将二级种子50ml全部加入到含500ml发酵培养基的 2000ml的摇瓶中，培养条件同②。'④ 再将三级种子液的接种量按照体积比为10%加入到发酵罐中进行发酵培养。
图1为本发明所采用的从木糖母液发酵分离提取L-阿拉伯糖的生产流程图；图2为发酵前木糖母液的HPLC分析图； 图3为发酵后发酵液的HPLC分析图； 图4为干燥结晶产品的HPLC分析图。如图1所示，将色深的木糖母液脱色成无色的木糖母液，经阴阳离子交换树脂得到脱 盐后的木糖母液，将脱盐后的木糖母液稀释1-20倍，然后加入无机盐、氮源得到发酵培 养基，在发酵培养基中加入三级摇瓶酵母种子进行发酵培养，在25-4(TC发酵36-120小时 后得到发酵液，离心分离发酵液中的酵母菌体，澄清的发酵液进行脱色、脱盐处理后得到 无色透明发酵液，再进行浓縮得到浓縮液，在浓缩液中加入种晶与无水乙醇结晶后得到晶 体L-阿拉伯糖，用无水乙醇洗涤干燥后，最终分离出高纯度L-阿拉伯糖。所述三级摇瓶酵母种子是将试管斜面上的酵母细胞接种到试管培养基中，再将试管培养基接种到二级摇 瓶中，二级摇瓶中再接到三级摇瓶中即得到三级摇瓶酵母种子。图2中，A:葡萄糖的峰，保留时间为8.590min; B:木糖的峰，保留时间为9. 473min; C:半乳糖的峰，保留时间为10.257min; D: L-阿拉伯糖的峰，保留时间为11. 457min。由图3可见，发酵后发酵液中木糖，半乳糖以及葡萄糖的含量非常低，而L-阿拉伯糖的含量基本没有变化。在图4中，L-阿拉伯糖的纯度已经超过98%。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步说明，但不作为对本发明的限定。 实施例1称取1000克木糖母液，此母液来自用玉米芯水解液结晶制备木糖后留下的母液，所 选用的木糖母液含5596的D-木糖，20%的卜阿拉伯糖，15%的葡萄糖，3%的半乳糖以及其余 的其它杂糖，加入10克的活性炭粉末，在80'C下脱色60分钟，并不时搅拌，搅拌速度为 每分钟100转，采用滤布过滤。滤液再进入大孔树脂脱色，脱色液进入001*7型阳离子交 换柱-201*7型阴离子交换柱-001*7型阳离子交换柱进行交换除去母液中的离子。将此脱 色、脱盐后的母液用自来水稀释五倍，加入质量百分比为1%的酵母粉以及0.01%的无水硫 酸镁与0.1%的磷酸氢二钾，充分溶解，装入10升的发酵罐中108'C蒸汽灭菌20分钟，自 然降温。将保存在试管斜面的上的毕赤酵母(尸^力ia ) CGMCC 2435接种到含5毫升 5ml发酵培养基的50ml的试管中，在35'C下进行培养，按照200rpm的搅拌速度，培养24 小时得到一级种子液；将一级种子液5ml全部加入到含50ml发酵培养基的500ml摇瓶中， 在25'C下进行培养，按照300rpm的搅拌速度，培养12小时得到二级种子液；将二级种子 液50ml全部加入到含500ml发酵培养基的2000ml的摇瓶中，在3CTC下进行培养，按照 100rpm的搅拌速度，培养24小时得到三级种子液；再将此三级种子液按照10% (V/V)接 种到发酵罐中进行发酵，在35'C， 300rpm条件下发酵72小时。离心分离酵母菌体，在澄 清发酵液中加入活性炭50克，8(TC脱色60分钟，转速为150转/分，滤布过滤除去活性 炭，无色的发酵液再进行离子交换处理依次通过001*7型阳离子交换柱，201*7型阴离 子交换柱以及001*7型阳离子交换柱，滤液通过交换柱的流速为每分钟200毫升。在线检 测流出液的电导率，当流出液的电导率低于10us/cm时停止离子交换。将脱盐后的发酵 液通过旋转蒸发浓縮到原来体积的十分之一，缓慢加入浓縮液中L-阿拉伯糖含量的10%的 L-阿拉伯糖种晶，然后加入6倍体积的无水乙醇，轻轻搅拌，30。C放置24小时充分结晶，离心得到白色晶体，再用无水乙醇洗涤一次，然后干燥，得到85克干燥的L-阿拉伯糖晶 体。经HPLC分析，此晶体中L-阿拉伯糖的纯度在97%以上。 实施例2称取1500克木糖母液，此母液来自用玉米芯水解液结晶制备木糖后留下的母液，所 选用的木糖母液含40%的0-木糖，15%的卜阿拉伯糖，15%的葡萄糖，3%的半乳糖以及其余 的其它杂糖，加入20克的活性炭粉末，在8(TC下脱色60分钟，并不时搅拌，搅拌速度为 每分钟100转，采用滤布过滤。脱色液进入大孔强酸性苯乙烯阳离子交换树脂D001交换 柱-大孔强碱性苯乙烯阴离子交换树脂D201柱-大孔强酸性苯乙烯阳离子交换树脂DOOl柱 进行交换，除去母液中的离子。将此脱色脱盐后的母液用净化水稀释四倍，加入质量百分 比为1. 5%的酵母粉以及0. 01%的无水硫酸镁与0. 1%的磷酸氢二钾，充分溶解，装入10升 的发酵罐中108°C蒸汽灭菌20分钟，自然降温。发酵罐中加入500毫升的酵母种子液进 行发酵，酵母种子液的制备和实施例l相同，在30。C发酵100小时。离心分离酵母菌体， 在澄清发酵液中加入活性炭80克，80。C脱色60分钟，150转转速，滤布过滤除去活性炭， 无色的发酵液再进行离子交换处理，依次通过大孔强酸性苯乙烯阳离子交换树脂D001交 换柱-大孔强碱性苯乙烯阴离子交换树脂D201交换柱，滤液通过交换柱的流速为每分钟300 毫升。在线检测流出液的电导率，当流出液的电导率低于10us/cm时停止离子交换。将 脱盐后的发酵液通过旋转蒸发浓縮到原来体积的十分之一，然后加入6倍体积的无水乙醇， 轻轻搅拌，2(TC放置24小时充分结晶，离心得到白色晶体，再用无水乙醇洗涤一次，然 后干燥，得到116克干燥的L-阿拉伯糖晶体。经HPLC分析，此晶体中L-阿拉伯糖的纯度 在97%以上。实施例3称取1000克木糖母液，此母液来自用玉米芯水解液结晶制备木糖后留下的母液，所 选用的木糖母液含50%的0-木糖，2(m的L-阿拉伯糖，15%的葡萄糖，3%的半乳糖以及其余 的其它杂糖，先加入10克的活性炭粉末，在60。C下脱色30分钟，并不时搅拌，搅拌速度 为每分钟100转，采用滤布过滤，脱色液再经过D900脱色吸附大孔树脂进行二步脱色， 脱色液液进入大孔弱酸性丙烯酸阳离子交换树脂D113交换柱-大孔弱碱苯乙烯系阴离子交 换树脂D301交换柱交换除去母液中的离子。将此脱色脱盐后的母液用净化水稀释三倍， 加入质量百分比为1%的棉籽粉、质量百分比为0.2%的酵母粉以及0.01%的无水硫酸镁与 0. 1%的磷酸氢二钾充分溶解，装入10升的发酵罐中108。C蒸汽灭菌20分钟，自然降温， 加入500毫升的酵母种子液进行发酵，酵母种子液的制备和实施例1相同，在25'C发酵120小时。离心分离酵母菌体，在澄清发酵液中加入活性炭50克，8(TC脱色60分钟，搅 拌速度为每分钟150转，滤布过滤除去活性炭，无色的发酵液再进行离子交换处理，使用 的交换柱同实施例2。滤液通过交换柱的流速为每分钟200毫升。在线检测流出液的电导 率，当流出液的电导率低于10us/cm时停止离子交换。将脱盐后的发酵液旋转蒸发进行 浓縮到原来体积的十分之一，缓慢加入浓縮液中L-阿拉伯糖含量的5%的L-阿拉伯糖种晶， 然后加入4倍体积的无水乙醇，轻轻搅拌，4。C放置24小时充分结晶，离心分离得到白色 晶体，再用无水乙醇洗涤一次，然后干燥，得到68克干燥的L-阿拉伯糖晶体。经HPLC分 析，此晶体中L-阿拉伯糖的纯度在97%以上。 实施例4称取600克木糖母液，此母液来自从蔗渣水解液结晶制备木糖后留下的母液，所选用 的木糖母液中含45%的D-木糖，20%的卜阿拉伯糖，18%的葡萄糖，4%的半乳糖以及其余的 其它杂糖，加入8克的活性炭粉末，在5(TC下脱色3小时，并不时搅拌，搅拌速度为每分 钟100转，采用滤布过滤。滤液再进入大孔树脂脱色，脱色液分别进入001*7阳离子交换 树脂与201*7阴离子交换树脂交换柱进行交换除去母液中的离子。将此脱色脱盐后的母液 用去离子水稀释十倍，加入质量百分比为0.5%的酵母粉、0.2%硫酸铵、0.2%玉米浆以及 0. 01%的无水硫酸镁与0. 1%的磷酸氢二钾，充分溶解，装入10升的发酵罐中108°C蒸汽灭 菌20分钟，自然降温，加入500毫升的酵母种子液进行发酵，酵母种子液制备同实施例l 相同，在35'C发酵36小时。离心分离酵母菌体，在澄清发酵液中加入活性炭50克，80°C 脱色，转速为150转/分，滤布过滤除去活性炭，无色的发酵液再进行离子交换处理，处 理方法同实施例3，滤液通过交换柱的流速为每分钟200毫升。在线检测流出液的电导率， 当流出液的电导率低于10us/cm时停止离子交换。将脱盐后的发酵液通过旋转蒸发浓縮 到原来体积的十分之一，缓慢加入浓縮液中L-阿拉伯糖含量的2%的L-阿拉伯糖种晶，然 后加入8倍体积的无水乙醇，轻轻搅拌，3(TC放置24小时充分结晶，离心分离得到白色 晶体，再用无水乙醇洗涤一次，然后干燥，得到39克干燥的L-阿拉伯糖晶体。经HPLC分 析，此晶体中L-阿拉伯糖的纯度在97%以上。实施例5称取1000克木糖母液，此母液来自从蔗渣水解液结晶制备木糖后留下的母液，所选 用的木糖母液中含45%的0-木糖，20%的卜阿拉伯糖，18%的葡萄糖，4%的半乳糖以及其余 的其它杂糖，加入8克的活性炭粉末，在5(TC下脱色3小时，并不时搅拌，搅拌速度为每 分钟100转，采用滤布过滤。 一步脱色滤液再进入D900脱色吸附树脂进行二次脱色，脱色滤液分别进入D001阳离子交换树脂与D201阴离子交换树脂交换柱进行交换除去母液中 的离子。将此脱色脱盐后的母液用去离子水稀释五倍，加入质量百分比为2%的酵母粉、0. 1% 尿素以及0. 01%的无水硫酸镁与0. 2%的磷酸氢二钾，充分溶解，装入10升的发酵罐中108°C 蒸汽灭菌20分钟，自然降温，加入500毫升的酵母种子液进行发酵，酵母种子液制备与 实施例1相同，在3(TC发酵60小时。离心分离酵母菌体，在澄清发酵液中加入活性炭50 克，5(TC下脱色3小时，转速为150转/分，滤布过滤除去活性炭，无色的发酵液再进行 离子交换处理，处理方法同实施例四，滤液通过交换柱的流速为每分钟100毫升。在线检 测流出液的电导率，当流出液的电导率低于10us/cm时停止离子交换。将脱盐后的发酵 液通过旋转蒸发浓縮到原来体积的十分之一，缓慢加入浓縮液中L-阿拉伯糖含量的8%的 L-阿拉伯糖种晶，然后加入6倍体积的无水乙醇，轻轻搅拌，3(TC放置12小时充分结晶， 离心分离得到白色晶体，再用无水乙醇洗涤一次，然后干燥，得到88克干燥的L-阿拉伯 糖晶体。经HPLC分析，此晶体中卜阿拉伯糖的纯度在97%以上。 实施例6称取300克木糖母液，此母液来自从蔗渣水解液结晶制备木糖后留下的母液，所选用 的木糖母液中含45%的D-木糖，20%的卜阿拉伯糖，18%的葡萄糖，4%的半乳糖以及其余的 其它杂糖，加入8克的活性炭粉末，在50'C下脱色3小时，并不时搅拌，搅拌速度为每分 钟100转，采用滤布过滤。 一步脱色滤液再进入D900脱色吸附树脂进行二次脱色，脱色 滤液分别进入DOOl阳离子交换树脂与D201阴离子交换树脂交换柱进行交换除去母液中的 离子。将此脱色脱盐后的母液用去离子水稀释20倍，加入质量百分比为0.2%的酵母粉、 0. 1%尿素、0.2%玉米浆以及0. 005%的无水硫酸镁与0. 1%的磷酸氢二钾，充分溶解，装入 10升的发酵罐中108°C蒸汽灭菌20分钟，自然降温，加入500毫升的酵母种子液进行发 酵，酵母种子液制备同实施例1，在32'C发酵36小时。离心分离酵母菌体，在澄清发酵 液中加入活性炭50克，8(TC脱色60分钟，转速为150转/分滤布过滤除去活性炭，无色 的发酵液再进行离子交换处理，处理方法同实施例五，滤液通过交换柱的流速为每分钟150 毫升。在线检测流出液的电导率，当流出液的电导率低于10ps/cm时停止离子交换。将 脱盐后的发酵液通过旋转蒸发浓縮到原来体积的十分之一，缓慢加入浓縮液中L-阿拉伯糖 含量的4M的L-阿拉伯糖种晶，然后加入4倍体积的无水乙醇，轻轻搅拌，3(TC放置24小 时充分结晶，离心分离得到白色晶体，再用无水乙醇洗涤一次，然后干燥，得到28克干 燥的L-阿拉伯糖晶体。经HPLC分析，此晶体中卜阿拉伯糖的纯度在97%以上。实施例7称取500克实施例3中所使用的木糖母液与500克实施例6中所使用的木糖母液，L-阿拉伯糖的制备方法同实施例1，最终得到85克干燥的L-阿拉伯糖晶体。经HPLC分析， 此晶体中L-阿拉伯糖的纯度在97%以上。
权利要求
1.一种从生产木糖的废木糖母液中分离提取L-阿拉伯糖的方法，包括以下步骤(1)将木糖母液脱色；(2)将脱色后的木糖母液用离子交换树脂脱盐；(3)将脱盐后的澄清木糖母液稀释2倍到20倍，并加入发酵所需的氮源和无机盐，进行灭菌处理，得到无菌的发酵培养基；所述的氮源与稀释后的木糖母液质量百分比为0.2-4％，所述的无机盐与稀释后的木糖母液的质量百分比为0.01-2％；(4)制备毕赤酵母一级种子液将保存在试管斜面上的毕赤酵母细胞接种到含5ml发酵培养基的50ml的试管中，在28-37℃下进行培养，按照100-300rpm的搅拌速度，培养12-24小时；(5)制备毕赤酵母二级种子液将一级种子液5ml全部加入到含50ml发酵培养基的500ml摇瓶中，培养条件同步骤(4)；(6)制备毕赤酵母三级种子液将二级种子液50ml全部加入到含500ml发酵培养基的2000ml的摇瓶中，培养条件同步骤(5)；(7)将步骤(6)制备的毕赤酵母三级种子液接种到步骤(3)制备的无菌发酵培养基中，搅拌下进行发酵培养，所述毕赤酵母三级种子液的接种量按照体积比为10％，发酵温度为25℃-40℃，发酵时间为36-120小时，发酵搅拌电机转速在100转-600转；(8)发酵结束后去除酵母菌，发酵上清液进行脱色、用离子交换树脂进行脱盐、浓缩处理，得到澄清无色的发酵液；(9)将发酵液进一步浓缩、结晶，干燥后得到高纯度的L-阿拉伯糖。
2、 根据权利要求1所述的方法，其特征在于所述步骤(1)中的木糖母液是木糖或 者木糖醇厂生产木糖后留下的含高浓度糖分的粘稠液体，生产原料是玉米芯或者甘蔗渣， 木糖母液中的总糖浓度为40-90%，其中D-木糖占总糖的30-70%， L-阿拉伯糖占总糖的 8%-40%，葡萄糖占总糖的3-20%，半乳糖占总糖的0.2-10%，其余为其它糖分。
3、 根据权利要求1所述的方法，其特征在于所述的脱色是采用活性炭或者大孔树 脂吸附脱色或者二者结合使用，将活性炭按照质量百分比为0.3-2%的比率加入到木糖母液 或发酵上清液中，在50°C-98'C下缓慢搅拌，脱色30分钟到3小时；或者用活性炭脱色后 再将脱色液通过大孔树脂吸附进一步脱色。
4、 根据权利要求1所述的方法，其特征在于所述的脱盐所用的离子交换树脂是强 酸性或弱酸性阳离子交换树脂与强碱性或弱碱性阴离子交换树脂。
5、 根据权利要求4所述的方法，其特征在于强酸性或弱酸性阳离子交换树脂选自 强酸性苯乙烯系阳离子交换树脂001*7、大孔强酸性苯乙烯阳离子交换树脂D001、大孔弱 酸性丙烯酸阳离子交换树脂D113;强碱性或弱碱性阴离子交换树脂选自强碱性苯乙烯系阴 离子交换树脂201*7、大孔强碱性苯乙烯阴离子交换树脂D201、大孔弱碱苯乙烯系阴离子 交换树脂D301。
6、 根据权利要求1所述的方法，其特征在于所述步骤(3)中所用的发酵所需氮源选自酵母膏、酵母粉、玉米浆、大豆饼粉、棉籽粉，硫酸铵、尿素中的至少一种；所述的无机盐选自无水硫酸镁、七水硫酸镁、磷酸氢二钠、磷酸氢二钾、磷酸二氢钾、磷酸二氢 钠、硫酸亚铁中的至少一种。
7、 根据权利要求1所述的方法，其特征在于所述步骤(5)的发酵结束后，去除酵母的方法是使酵母菌沉降或者通过滤布过滤分离出酵母菌，再将此酵母菌加入到新的无菌的发酵培养基中重复使用，该酵母菌能够重复利用1-6次。
8、 根据权利要求1所述的方法，其特征在于所述的灭菌处理采用高温灭菌或过滤除菌。
9、 根据权利要求1-9中任意一项所述的方法，其特征在于所述步骤(7)的结晶方 法为将发酵液浓縮，使得L-阿拉伯糖的浓度达到50%以上，纯度达到70%以上，加入无 水乙醇，在4。C-30。C下结晶12-24小时，无水乙醇与浓縮液的体积比为4-8.5: 1。
全文摘要
本发明公开了一种从生产木糖的废木糖母液中分离提取L-阿拉伯糖的方法，包括以下步骤1)将木糖母液进行脱色；2)将脱色后的木糖母液用离子交换树脂进行脱盐；3)将脱盐后的澄清木糖母液稀释并加入发酵所需的氮源和无机盐，进行灭菌处理；4)将酵母菌接种到除菌后的木糖母液中进行发酵培养；5)发酵结束后去除酵母菌，上清液进行脱色、脱盐、浓缩等处理，得到澄清无色的发酵液；6)将发酵液进一步浓缩、结晶、干燥后得到高纯度的L-阿拉伯糖。本方法具有无污染、耗能低、生产成本低、适合工业规模化生产的优点。
文档编号C12R1/84GK101555503SQ200810089000
公开日2009年10月14日 申请日期2008年4月11日 优先权日2008年4月11日
发明者程海荣, 绯 莫, 陈小芳 申请人:上海金杉生物科技有限公司