专利名称：生物转化玉米芯生产木糖醇的工艺方法
技术领域：
本发明属于功能糖生产技术领域，具体地说涉及一种釆用生物转化玉米芯生 产木糖醇的工艺方法。
背景技术：
木糖醇是一种白色结晶体，其甜度与蔗糖相当，能量相当于葡萄糖，因其 具有防龋特性，人体代谢无需胰岛素参加，同时对改善肝功能、治疗急慢性肝 炎、急性心肌炎、糖尿病、肾功能衰竭等方面具有较好效果，因此被广泛应用 于化工、轻工及国防等领域。
目前木糖醇的生产基本上都是使用化学法，该方法一般以玉米芯、蔗渣等 富含戊聚糖的植物纤维为原料，经酸水解及分离纯化得到木糖，再经过高温高 压氢化、离子交换、结晶等步骤得到木糖醇。整个工艺包含了一系列复杂的分 离纯化过程，回收收率只有玉米芯的10%，且产生污水较多，污染环境严重，同 时高温、高压的条件也无法满足安全生产的要求，从而限制了木糖醇的生产。
生物法生产木糖醇，国内自1989年章克昌等人首次报道利用酵母菌转化木 糖产木糖醇以来，有关微生物发酵生产木糖醇的报道逐渐增多。但关于生物直 接转化玉米芯生产木糖醇，无论国内还是国外报道都很少。
发明内容
本发明的目的是提供一种生物转化玉米芯生产木糖醇的工艺方法，以解决 现有技术工艺复杂，生产成本高，原料利用率和木糖醇收率低，产生污水较多， 污染环境严重，高温、高压的条件也无法满足安全生产的要求等问题。本发明解决其技术问题所采用的技术方案是完全通过生物转化，以玉米芯
为原料生产木糖醇，其工艺方法如下
1、 玉米芯的预处理将玉米芯清洗干净后，由粉碎机粉碎，过40—80目
2、 玉米芯的酶解取上述玉米芯粉，按l: 4一1: 10的重量比例加入纯化 水，调节pH值至4.5-6.0,搅拌转速为IO—IOO转/分钟，按玉米芯干物的 0.5-5.0°/。加入半纤维素降解复合酶，控制酶解温度为40 — 6(TC，酶解时间 5-30h，然后经板框压滤机过滤，去除废渣，得到的酶解液中糖的重量百分比浓 度为5—20%，用高效液相检测酶解液纯度，其中葡萄糖占1一3%,木糖占50— 80%，阿拉伯糖占10—30%;
3、 液体菌种的制备在容器中按装液量50-100ml加入MgS04 . 7H20 (0. l-0.3g/L)、 CaCl2 . 2H20 ( 0. 05-0. 4g/L )、 KH2P04 ( l-5g/L )、 (NH4)2S04 (3-8g/L)、酵母膏(8-12g/L)等微量元素和氮源，同时加入木糖15-30g、葡 萄糖20-35g，在100—13(TC下灭菌10—30min后，在无菌条件下取菌种转接入 上述容器中，控制温度为30-35°C,摇瓶转速为180-220转/分钟，生长繁殖时 间10—30h，得到液体菌种备用；
4、 木糖醇的发酵生产将上述步骤2的酶解液浓缩至重量百分比浓度为10 —30%,以此为底物，接入上述步骤3制备好的液体菌种，并按体积量加入MgS04
7H20 (0. 1—0. 5g/L)、CaCl2 .2H20( 0. 05-0. 3g/L )、 KH2P04 (l-5g/L)、 (NH4)2S04 (3-8g/L)、酵母膏(8-12g/L)，混合均匀后，调节酶解液的pH值为4.0—7.0， 控制发酵温度为15—40'C，搅拌转速为100—300转/分钟，时间为50-100h， 使酶解液中的木糖转化为木糖醇，得到的发酵液重量百分比浓度为10—30%，用高效液相色谱仪检测发酵液纯度，其中木糖醇占90—100%,乙醇占1一10%,木 糖占O—l. 0%;
5、发酵液的分离与提纯将上述发酵液在7000—15000转/分钟的条件下 离心，得到澄清发酵液，然后经活性炭脱色和离子交换处理，蒸发浓縮至重量 百分比浓度为75—85%,进行结晶，再经离心、干燥工序得到木糖醇成品，产品 纯度在99%以上。
本发明的积极效果是采用生物转化玉米芯的工艺生产木糖醇，工序简单、 无环境污染，符合环保要求；工艺过程条件温和，常压下操作，易于安全生产； 生产收率高，降低了运行成本，提高了产品的巿场竟争力，促进了行业的可持
续发展。
附图为本发明的工艺流程图
具体实施例方式
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明 实例例
步骤一、玉米芯的预处理将玉米芯清洗干净后，取经清洗干燥的玉米芯 100kg，经粉碎机粉碎、过60目筛网，得到60目以上的玉米芯粉"kg备用；
步骤二、玉米芯的酶解将上述玉米芯粉92kg倒入lm3的发酵罐中，按l: 8加入纯化水0. 75 m3,搅拌均匀后，调节料液的pH值为5. 5,搅拌转速为80 转/分钟，按玉米芯粉干物的2. 0%加入半纤维素降解复合酶1.84kg，控制酶解 温度为5(TC，酶解时间20h，然后经板框压滤机过滤，去除玉米芯废渣，得到 酶解液0.65m3，固形物重量百分比浓度为7. 0%;用高效液相色谱仪检测酶解液纯度，其中葡萄糖占1.5%,木糖占75.6%,阿拉伯糖占21.6%,其它杂质为1.3%;
步骤三、在250ml三角瓶中加入16mgMgS04 .7H20、 12mg CaCl2 2H20、 240mg KH2P04、 400mg (NH4)2S04、 800mg酵母膏、20g木糖、30g葡萄糖、30ml纯化水， 混合均匀，在ll(TC下灭菌15min后，在无菌条件下，从保藏的热带假丝酵母一 一木糖醇生产菌株M2的斜面上取一环菌种，转接入上述250ml三角瓶中，控制 温度为32°C，摇瓶转速为200转/分钟，生长繁殖时间20h，得到液体菌种备用； 步骤四、木糖醇的发酵生产将上述酶解液浓缩至重量百分比浓度为20%, 以此为底物，接入上述制备好的液体菌种，加入69g MgS04* 7H20、 35g CaCl2 .2H20 、 460g KH2P04、 1150g (NH4)2S04、 2300g酵母膏，混合均匀后，调节酶 解液的PH值为5.0，控制发酵温度为30°C，搅拌转速为200转/分钟，时间为 72h，使酶解液中的木糖转化为木糖醇，得到的发酵液重量百分比浓度为20%， 用高效液相色谱仪检测发酵液纯度，其中木糖醇占96.8%，乙醇占2.62%，木糖 占0. 58%;
步骤五、发酵液的分离与提纯将上述发酵液在10000转/分钟的条件下离 心，得到澄清发酵液，然后经活性炭脱色和离子交换处理，蒸发浓缩至重量百 分比浓度为82%,进行结晶，再经离心、干燥工序得到木糖醇成品31kg,高效 液相色谱仪检测，产品纯度为99. 58%。
权利要求
1、一种生物转化玉米芯生产木糖醇的工艺方法，其特征是完全通过生物转化，以玉米芯为原料生产木糖醇，其工艺方法如下步骤一、玉米芯的预处理将玉米芯清洗干净后，由粉碎机粉碎，过40-80目筛备用；步骤二、玉米芯的酶解取上述玉米芯粉，按1∶4-1∶10的重量比例加入纯化水，调节pH值至4.5-6.0，搅拌转速为10-100转/分钟，按玉米芯干物的0.5-5.0％加入半纤维素降解复合酶，控制酶解温度为40-60℃，酶解时间5-30h，然后经板框压滤机过滤，去除废渣，得到的酶解液中糖的重量百分比浓度为5-20％；步骤三、液体菌种的制备在容器中按装液量50-100ml加入MgSO4·7H2O(0.1-0.3g/L)、CaCl2·2H2O(0.05-0.4g/L)、KH2PO4(1-5g/L)、(NH4)2SO4(3-8g/L)、酵母膏(8-12g/L)等微量元素和氮源，同时加入木糖15-30g、葡萄糖20-35g，在100-130℃下灭菌10-30min后，在无菌条件下，取菌种转接入上述容器中，控制温度为30-35℃，摇瓶转速为180-220r/min，生长繁殖时间10-30h，得到液体菌种备用；步骤四、木糖醇的发酵生产将上述酶解液浓缩至重量百分比浓度为10-30％，以此为底物，接入上述制备好的液体菌种，并按体积量加入MgSO4·7H2O(0.1-0.5g/L)、CaCl2·2H2O(0.05-0.3g/L)、KH2PO4(1-5g/L)、(NH4)2SO4(3-8g/L)、酵母膏(8-12g/L)，混合均匀后，调节酶解液的pH值为4.0-7.0，控制发酵温度为15-40℃，搅拌转速为100-300转/分钟，时间为50-100h，使酶解液中的木糖转化为木糖醇，得到的发酵液重量百分比浓度为10-30％，用高效液相色谱仪检测发酵液的纯度，其中木糖醇占90-100％，乙醇占1-10％，木糖占0-1.0％；步骤五、发酵液的分离与提纯将上述发酵液在7000-15000转/分钟的条件下离心，得到澄清发酵液，然后经活性炭脱色和离子交换处理，蒸发浓缩至重量百分比浓度为75-85％，进行结晶，再经离心、干燥工序得到木糖醇成品，用高效液相色谱仪检测，产品纯度在99％以上。
全文摘要
一种生物转化玉米芯生产木糖醇的工艺方法，属于功能糖生产技术领域。本发明完全通过生物转化，以玉米芯为原料生产木糖醇，其工艺方法包括如下步骤玉米芯的预处理—玉米芯的酶解—液体菌种的制备—木糖醇的发酵生产—发酵液的分离与提纯；采用生物转化玉米芯的工艺生产木糖醇，工序简单、无环境污染，符合环保要求；工艺过程条件温和，常压下操作，易于安全生产；生产收率高，降低了运行成本，提高了产品的市场竞争力，促进了行业的可持续发展。
文档编号C12R1/645GK101676399SQ20081014022
公开日2010年3月24日 申请日期2008年9月17日 优先权日2008年9月17日
发明者鲁 孙, 王成福, 王星云, 强 田, 邱学良 申请人:山东福田药业有限公司