专利名称：木糖醇及其制备方法与用途的制作方法
木糖醇及其制备方法与用途
技术领域：
本发明涉及生物技术领域。更具体地，本发明涉及一种釆用复合酶法 制备木糖醇的方法，还涉及釆用所述方法所得到的木糖醇，还涉及所述木 糖醇的用途。背景技术：
木糖醇是自然界天然存在的一种糖。近年来由于其特珠的功能性，需 求量不断加大。木糖醇具有比蔗糖更低的热量，甜度与蔗糖相当，并且木 糖醇具有仿制龋齿的功效。最近的研究表明，木糖醇运用于卷烟中可以作 为一种良好的保润剂，比传统甘油、山梨醇等保润剂效果更加显著，而且 增加了卷烟清甜香韵，增加了卷烟柔和性，降低了喉部刺激感，提高了卷 烟生津回甜的效果。
传统制备木糖醇的主要方法工业化生产木糖醇的方法是首先水解富 含木聚糖(木糖的多聚物)的半纤维素，纯化制得木糖，再经催化氢化，柱层 析、重结晶等步骤制得木糖醇。由于整个过程包括一系列复杂的纯化步骤, 从木糖到木糖醇的收率大约只有50%-60%,生产成本约为蔗糖的10倍，相 对较高的价格限制了木糖醇的使用范围。
生物转化工艺生产木糖醇是可能有效降低生产成本的工艺路线，目前 研究多的就是发酵法和酶法制备木糖醇。其中发酵法不需纯化木糖，还可 以简化木糖醇的分离步骤。酶法合成则有可能实现连续高效生产，然而釆 用酶法生产木糖醇研究得比较少，技术还有待进一步完善。因此，本发明 人进行了大量研究，终于完成了本发明。
发明内容
本发明是通过下述技术方案实现的。
本发明涉及一种木糖醇的制备方法。该方法的步骤如下
A、 将d-阿拉伯糖醇溶于蒸馏水中配制成浓度35-40重量％水溶液 800-1200重量份，用有机酸将该水溶液的pH值调节到6.0-7.0，然后往其中 添加10-15重量份碳酸钩和30-40重量份糖，混合均匀后再在温度12(TC与 压力O.lMPa的条件下进行灭菌10-12min,然后降温至室温；
B、 将步骤(A)得到的灭菌反应液转移到生物反应器中，在以搅拌速 度300-450rpm/min的搅拌下，将该生物反应器的温度控制在35-40°C ，添加 阿拉伯糖醇氧化脱氢酶4.0-5.0重量份，以空气流速50-80mL/min通入净化 空气，进行酶解反应8-12h;
C、 往步骤B)得到的酶解反应液中添加辅酶NADH 3.0-4.0重量份、 木糖醇还原酶3.0-4.0重量份、诱导剂木糖醇2.0-3.0重量份，在以搅拌速度 300-450rpm/min的搅拌下，在温度35-40°C与空气流速50-80mL/min的净化 空气流下进行酶解反应12-16h,然后在温度70-9(TC下加热灭酶15min，该 含木糖醇的溶液进行浓缩结晶得到木糖醇。
根据本发明的一种实施方式，所述的有机酸是一种或多种选自乙酸、 丙酸、丁酸、异丁酸、柠檬酸或酒石酸的有机酸。
根据本发明的另一种实施方式，所述的糖是一种或多种选自葡萄糖、 蔗糖或果糖的糖。
根据本发明的另一种实施方式，所述的净化空气是釆用微膜过滤器过 滤得到的空气。
根据本发明的另一种实施方式，所得到木糖醇的产率是以底物质量达 到95%以上。
本发明还涉及釆用本发明方法得到的木糖醇，其特征在于该木糖醇纯 度达到99.5重量％以上。
本发明还涉及所述的木糖醇在生产烟草制品中的用途。 在本发明中，所述的烟草制品是卷烟、雪痴烟、烟丝或复烤烟叶。下面将更详细地说明本发明。
本发明涉及一种木糖醇的制备方法。该方法的步骤如下
A、 将d-阿拉伯糖醇溶于蒸馏水中配制成浓度35-40重量％水溶液 800-1200重量份，用有机酸将该水溶液的pH值调节到6.0-7.0,然后往其中 添加10-15重量份碳酸钩和30-40重量份糖，混合均匀后再在温度120。C与 压力O.lMPa的条件下进行灭菌10-12min,然后降温至室温。
D-阿拉伯糖，白色晶体，是重要的医药中间体和食品添加剂，广泛用 于阿拉伯糖胞苷、阿拉伯糖腺苷、D-核糖、L-核糖、去氧核糖、L-阿拉伯 糖及新型高档食品甜味剂阿拉伯糖醇等的合成原料、中间体。D-阿拉伯糖 为生物化学合成产品。
在本发明中，有机酸应该理解是d-阿拉伯糖醇水溶液的酸化剂，用于 调节该水溶液的pH值。
所述的有机酸是一种或多种选自乙酸、丙酸、丁酸、异丁酸、村檬酸 或酒石酸的有机酸。优选地，所述的有机酸是一种或多种选自乙酸、丙酸、 丁酸、柠檬酸或酒石酸的有机酸。更优选地，所述的有机酸是一种或多种 选自乙酸、丙酸、柠檬酸或酒石酸的有机酸。
所述的糖是一种或多种选自葡萄糖、蔗糖或果糖的糖。优选地，所述 的糖是葡萄糖或果糖的糖。更优选地，所述的糖是葡萄糖。
所述的d-阿拉伯糖醇、碳酸钙和糖的用量在所述的范围内实施应该是 优选的，但超过这个范围不很多时也可以实施。
B、 将步骤(A)得到的灭菌反应液转移到生物反应器中，在以搅拌速 度300-450rpm/min的搅拌下，将该生物反应器的温度控制在35-40°C ,添加 阿拉伯糖醇氧化脱氢酶4.0-5.0重量份，以空气流速50-80mL/min通入净化 空气，进行酶解反应8-12h。
所述的生物反应器是本技术领域的技术人员熟知的反应器，也是在本 技术领域中最普遍使用的反应器。
空气是釆用微膜过滤后的无菌空气。膜分离是利用天然或人工制备的、 具有选择透过性能的薄膜对双组分或多组分液体或气体进行分离、分级、 提纯或富集的过程。微膜技术利用筛孔分离，在压力差的推动下，空气中的氧、氮分子可以透过这种膜，而大的粒子例如细菌则被膜截留，于是达 到净化空气的目的。本发明使用的微膜过滤器是目前巿场上普遍销售的产
口
口n o
阿拉伯糖醇氧化脱氢酶也目前巿场上普遍销售的产品。
C、往步骤B)得到的酶解反应液中添加辅酶NADH 3.0-4.0重量份、 木糖醇还原酶3.0-4.0重量份、诱导剂木糖醇2.0-3.0重量份，在以搅拌速度 300-450rpm/min的搅拌下，在温度35-40。C与空气流速50-80mL/min的净化 空气流下进行酶解反应12-16h,然后在温度70-9(TC下加热灭酶15min,该 含木糖醇的溶液进行浓缩结晶得到木糖醇。
所述的辅酶NADH、木糖醇还原酶、诱导剂木糖醇都是目前在巿场上 普遍销售的产品。
其木糖醇产率是以底物重量计95%以上。
本发明得到的产物木糖醇是釆用高效液相色谱测定的，其高效液相色 谱分析条件如下shodexSC1211柱子(showa denko)流动相50%乙腈 /50。/。50ppmCa-EDTA水溶液;流速0.8mL/min;温度65°C;检测器RI detector 。
本发明还涉及釆用本发明方法得到的木糖醇，其特征在于该木糖醇纯
度达到99.5重量％以上。
本发明还涉及所述的木糖醇在生产烟草制品中的用途。 在本发明中，所述的烟草制品是卷烟、雪茶烟、烟丝或复烤烟叶。 本发明涉及釆用本发明方法所得到的木糖醇生产的烟草制品，其特征
在于所述的烟草制品含有以该烟草制品总重量计0.01-1.0重量％的所述木糖醇。
优选地，所述的烟含有以该烟草制品总重量计0.5重量％的所述木糖醇。
将本发明制得的烟用木糖醇，按照烟草制品重量的0.01%-1.0%用于烟
草薄片，中低档烤烟烟丝。可以依照常规加香工艺程序将本发明制得的烟 用木糖醇与其它烟用添加剂一起喷洒在烟丝或涂布在烟草薄片上，然后在
恒温恒湿箱中平衡48小时，再打烟或切丝打烟制成烟支。有益效果j本发明涉及酶法制备木糖醇，该方法连续操作性强；设备投资和操作 费用低，操作简单，易实现工业化。该工艺流程在常温常压下进行，具有 能耗低、设备简单、操作安全等特点，其木糖醇转化率和产率都很高。该 方法符合国家节能降耗的政策，有利于保护环境，而且生产出来的木糖醇 属于天然产品，可用于烟草制品中，与工业合成法相比具有安全、绿色的 特点，符合当代人群的消费理念。
具体实施方式
下面将通过实施例更详细地说明本发明，而这些实施例并不试图限制 本发明的保护范围。
实施例l:
本发明木糖醇的制备方法如下
A、 将d-阿拉伯糖醇溶于蒸馏水中配制成浓度40重量y。水溶液1000g, 用乙酸将该水溶液的pH值调节到6.5,然后往其中添加10g碳酸4丐和30g 葡萄糖，釆用搅拌混合均匀后再在温度12(TC与压力O.lMPa的条件下进行 灭菌10min,然后降温至室温；
B、 将步骤A)得到的灭菌反应液转移到生物反应器中，在以撹拌速度 300rpm/min的搅拌下，将该生物反应器的温度控制在40°C ,添加阿拉伯糖 醇氧化脱氢酶4.0g,以空气流速50mL/min通入使用微膜过滤器过滤进行净 化的空气，进行酶解反应12h;
C、 往步骤B)得到的酶解反应液中添加辅酶NADH 3.0g、木糖醇还原 酶3.0g、诱导剂木糖醇2.0g，在以搅拌速度300rpm/min的搅拌下，在温度40 。C与空气流速50mL/min的所述净化空气流下进行酶解反应12h,然后在温度 8(TC下加热灭酶15min,再釆用高速离心机去除溶液中剩余的碳酸锅、蛋白 等固体杂质，然后在压力0.08-0.5MPa与温度60-40°C的条件下进行减压浓缩 得到本发明的木糖醇产物。该产物釆用釆用高效液相色谱分析确定，其含 量达到99.6重量％ ;其木糖醇产率以底物重量计是96%。
实施例2:
本发明木糖醇的制备方法如下
A、将d-阿拉伯糖醇溶于蒸馏水中配制成浓度35重量％水溶液1000g，用乙酸将该水溶液的pH值调节到7.0,然后往其中添加15g碳酸钙和30g 葡萄糖和果糖1: 1 (重量)混合物，釆用搅拌混合均匀后再在温度120°C 与压力O.lMPa的条件下进行灭菌10min,然后降温至室温；
B、 将步骤A)得到的灭菌反应液转移到生物反应器中，在以搅拌速度 450rpm/min的搅拌下，将该生物反应器的温度控制在35°C ,添加阿拉伯糖 醇氧化脱氢酶4.0g，以空气流速50mL/min通入使用微膜过滤器过滤进行净 化的空气，进行酶解反应12h;
C、 往步骤B)得到的酶解反应液中添加辅酶NADH 3.5g、木糖醇还原 酶3.5g、诱导剂木糖醇3.0g，在以搅拌速度450rpm/min的搅拌下，在温度35 'C与空气流速50mL/min的所述净化空气流下进行酶解反应12h,然后在温度 8(TC下加热灭酶15min,再釆用高速离心机去除溶液中剩余的碳酸钩、蛋白 等固体杂质，然后在压力0.08-0.5MPa与温度60-40。C的条件下进行减压浓缩 得到本发明的木糖醇产物。该产物釆用釆用高效液相色谱分析确定，其含 量达到99.5重量％ ;其木糖醇产率以底物重量计是97%。
实施例3:
本发明木糖醇的制备方法如下
按照与实施例1相同方式进行，只是使用蔗糖与添加阿拉伯糖醇氧化脱 氢酶4.5g得到本发明的木糖醇产物。该产物釆用釆用高效液相色谱分析确 定，其含量达到99.6重量％;其木糖醇产率以底物重量计是96%。
实施例4:
本发明木糖醇的制备方法如下
按照与实施例l相同方式进行，只是使用蔗糖、葡萄糖和果糖l: 1: 1 (重量)混合物与添加阿拉伯糖醇氧化脱氢酶4.8g得到本发明的木糖醇产 物。该产物釆用釆用高效液相色谱分析确定，其含量达到99.8重量％;其木 糖醇产率以底物重量计是98%。
实施例5:
本发明木糖醇的制备方法如下
按照与实施例l相同方式进行，只是使用40g蔗糖、葡萄糖和果糖l: 1: 1 (重量)混合物与15g碳酸钙得到本发明的木糖醇产物。该产物釆用釆用高效液相色谱分析确定，其含量达到99.8重量％;其木糖醇产率以底物重量 计是98%。 实施例6:
本发明木糖醇的制备方法如下
按照与实施例2相同方式进行，只是使用丙酸将该水溶液的pH值调节到 6.4与添加辅酶NADH4.0g、木糖醇还原酶4.0g、诱导剂木糖醇3.0g得到本发 明的木糖醇产物。该产物采用采用高效液相色谱分析确定，其含量达到99.6 重量％;其木糖醇产率以底物重量计是96%。
实施例7:
本发明木糖醇的制备方法如下
按照与实施例2相同方式进行，只是使用柠檬酸将该水溶液的pH值调节 到6.2与添加辅酶NADH3.2g、木糖醇还原酶3.6g、诱导剂木糖醇2.6g得到本
发明的木糖醇产物。该产物采用采用高效液相色谱分析确定，其含量达到 99.5重量％;其木糖醇产率以底物重量计是95%。 实施例8:
本发明木糖醇的制备方法如下
按照与实施例2相同方式进行，只是使用酒石酸将该水溶液的pH值调节 到6.6与添加辅酶NADH3.6g、木糖醇还原酶3.4g、诱导剂木糖醇2.4g得到本 发明的木糖醇产物。该产物釆用采用高效液相色谱分析确定，其含量达到 99.7重量％;其木糖醇产率以底物重量计是98%。
权利要求
1、一种木糖醇的制备方法，其特征在于该方法的步骤如下A、将d-阿拉伯糖醇溶于蒸馏水中配制成浓度35-40重量％水溶液800-1200重量份，用有机酸将该水溶液的pH值调节到6.0-7.0，然后往其中添加10-15重量份碳酸钙和30-40重量份糖，混合均匀后再在温度120℃与压力0.1MPa的条件下进行灭菌10-12min，然后降温至室温；B、将步骤A)得到的灭菌反应液转移到生物反应器中，在以搅拌速度300-450rpm/min的搅拌下，将该生物反应器的温度控制在35-40℃，添加阿拉伯糖醇氧化脱氢酶4.0-5.0重量份，以空气流速50-80mL/min通入净化空气，进行酶解反应8-12h；C、往步骤B)得到的酶解反应液中添加辅酶NADH 3.0-4.0重量份、木糖醇还原酶3.0-4.0重量份、诱导剂木糖醇2.0-3.0重量份，在以搅拌速度300-450rpm/min的搅拌下，在温度35-40℃与空气流速50-80mL/min的净化空气流下进行酶解反应12-16h，然后在温度70-90℃下加热灭酶15min，该含木糖醇的溶液进行浓缩结晶得到木糖醇。
2、 根据权利要求l所述的方法，其特征在于所述的有机酸是一种或多 种选自乙酸、丙酸、丁酸、异丁酸、柠檬酸或酒石酸的有机酸。
3、 根据权利要求l所述的方法，其特征在于所述的糖是一种或多种选 自葡萄糖、蔗糖或果糖的糖。
4、 根据权利要求l所述的方法，其特征在于所述的净化空气是釆用微 膜过滤器过滤得到的空气。
5、 根据权利要求l所述的方法，其特征在于在压力0.08-0.5MPa与温度 60-40°C的条件下进行减压浓缩。
6、 根据权利要求1所述的方法，其特征在于所得到木糖醇产率是以底 物质量达到95%以上。
7、 根据权利要求1-6中任一项权利要求所述方法得到的木糖醇，其特 征在于该木糖醇纯度达到99.5重量％以上。
8.根据权利要求7
9、根据权利要求8
全文摘要
本发明涉及一种采用复合酶法制备木糖醇的方法，所得到的木糖醇及其用途。该方法是使用d-阿拉伯糖醇、碳酸钙和糖，添加阿拉伯糖醇氧化脱氢酶、木糖醇还原酶与诱导剂木糖醇可以制备得到本发明的木糖醇。该方法连续操作性强；设备投资和操作费用低，操作简单，易实现工业化。木糖醇转化率和产率都很高。采用本发明方法生产出来的木糖醇可用于烟草制品中。
文档编号C12P7/18GK101619327SQ20091005428
公开日2010年1月6日 申请日期2009年7月2日 优先权日2009年7月2日 公开号200910054282.发明者周小文, 张福军, 谷向春 申请人:华宝食用香精香料(上海)有限公司;华顺香料(上海)有限公司