一种花生壳木糖醇的制备方法
【技术领域】
[0001]本发明属于有机化工技术领域，尤其涉及的是一种花生壳木糖醇的制备方法。
【背景技术】
[0002]中国是世界上的花生生产大国，种植面积居全世界第二，年产量1500万吨，暂居世界第一。但是在花生利用过程中，大量的花生壳成为废弃物，全国每年产生的花生壳废弃物有500万吨之多。而且花生壳里面富含乙醇，黄酮类、多酚类等化合物，不仅具有抗菌、抗病毒、抗氧化及降低血脂和胆固醇、B-脂蛋白、B-脂蛋白结合胆固醇及动脉脂质的作用；而且在临床治疗中也有广泛应用，对于治疗高血压、高血脂和冠心病等有明显的疗效；除此之外，由于其具有抗菌活性，在食品防腐剂，添加剂方面，花生壳提取物也有广泛应用。因此对花生壳的广泛研究，综合利用，提高其利用价值具有重要意义。
[0003]现有技术中，尚未有应用花生壳制备木糖醇的工艺。
【发明内容】
[0004]为了得到质量高、成本低廉的木糖醇，本发明提供一种原材料新颖、反应条件温和、成本低、绿色生产、环境友好，易于实现工业化的木糖醇的制备方法。
[0005]本发明采用如下技术方案:
一种花生壳木糖醇的制备方法，具体步骤如下:
(1)水解:将原料花生壳洗净，烘干后破碎，置于水解釜中，加入原料花生壳质量3?4倍的水，煮沸90?120min，排水后再加入原料花生壳质量5?6倍的0.5wt%?1被％硫酸，即0.5wt%? lwt%硫酸水溶液，在120?130°C，0.1?0.15MPa的条件下水解3?5h，得到水解液；
(2)中和:将步骤(1)所得水解液升温至75?80°C，边搅拌边加入CaC03乳液进行中和，中和至pH为3.5?4.0后，保温60?80min，过滤除渣，得到糖液；
(3)脱色:将步骤(2)所得糖液减压浓缩至所述糖液体积的1/5?1/7倍，滤除析出的固体，升温至75?80°C，pH调为2.5?3.5，边搅拌边加入活性炭A进行脱色，脱色后滤除活性炭，得到脱色后的糖液；
(4)离子交换:对步骤(3)所得脱色后的糖液进行离子交换，采用732型强酸性阳离子树脂和D201型强碱多孔阴离子树脂进行交叉处理，所述交叉处理的方法为:先用所述阳离子树脂对脱色后的糖液进行离子交换，再用所述阴离子树脂进行离子交换，以此为一个周期，重复进行1?3次，得到离子交换后的糖液；
(5)发酵:首先配制培养基:将步骤(4)所得离子交换后的糖液、酵母提取物、牛肉膏、蛋白胨、水混合即得到培养基，接入以热带假丝酵母Candidatripicalis，保藏号:AS2.1776为出发菌株制得的酶源，在200?220r/min，28?32°C的条件下发酵48?52h，得到发酵液，然后将所得发酵液在8000?lOOOOrpm下离心20?25分钟，取上清液，纯化得抽提液冷却后析出晶体，过滤收集晶体并干燥，得到产物木糖醇；所述培养基中，所述糖液中的木糖的终浓度为120?150g/L，所述酵母提取物、牛肉膏、蛋白胨的终浓度分别为8?12g/L，溶剂为水，初始pH为5.0?6.0。
[0006]本发明所述的制备木糖醇的方法，步骤(1)中，推荐将所述花生壳烘干后破碎至粒度为3?5mm。
[0007]步骤(2)中，由于所述水解液仍含残余的硫酸，pH值为2.5左右，因此加入CaC03乳液进行中和，优选所述CaC03乳液波美度为15?17度。
[0008]步骤(3)中，由于浓缩后的糖液颜色较深，因此利用活性炭A进行脱色处理，优选所述活性炭A的质量用量为所述糖液质量的8%?12%，脱色后所述糖液的透明度(折光度)为30%?40%。
[0009]步骤(4)中，通过离子交换处理进一步净化所述糖液，可使所述糖液的透明度(折光度)达94%?97%，糖液呈无色透明状。
[0010]步骤(5)中，在配制培养基前，可以通过紫外可见分光光度法测得所述糖液中木糖的含量，从而在配制培养基时，可通过调节水量使木糖的终浓度满足本发明所述的浓度范围。
[0011]步骤(5)中所述的纯化方法为:所述上清液，加入活性炭B，调节pH至4.8?
5.2，煮沸，冷却至室温，抽滤，取滤液在50?55°C下减压蒸干得到固体物质，并在50?55°C下用无水乙醇抽提得抽提液；所述活性炭B的质量用量以所述上清液的体积计为18 ?25g/L。
[0012]步骤(5)中，所述的出发菌株热带假丝酵母(Candida tripicalis，菌种保存号:AS2.1776)，购自中国普通微生物菌种保藏中心(北京)。
[0013]步骤(5)中，所述的酶源为所述的热带假丝酵母种子液，推荐所述热带假丝酵母种子液的接种体积量是所述培养基体积的5%?15%，所述的热带假丝酵母种子液按如下方法制得:
(1)斜面培养:将热带假丝酵母菌Candidatripicalis，保藏号:AS2.1776接种至斜面培养基，30°C培养3?4天，获得斜面菌体，所述斜面培养基终浓度组成为:酵母膏
1.5?5g/L，蛋白胨2?5g/L，琼脂粉18?25g/L，木糖30?50g/L，pH 5?6，溶剂为水；
优选斜面培养基终浓度组成为:酵母膏2g/L，蛋白胨3g/L，琼脂粉20g/L，木糖40g/L，溶剂为水，pH 5.5 ;
(2)种子培养:从斜面菌体挑选一环菌体接种至种子培养基中，30°C、200rpm培养24h，获得种子液；所述种子培养基终浓度组成为:葡萄糖5?15g/L，D-木糖5?15g/L，酵母膏1.5?5g/L，蛋白胨2?5g/L，麦芽汁2?5g/L，pH 5?6，溶剂为水；优选种子培养基浓度组成为:葡萄糖10g/L，D-木糖10g/L，酵母膏2.0g/L，蛋白胨3.0g/L，麦芽汁3.0g/L，pH 5.5，溶剂为水。
[0014]对步骤(5)中所得发酵液进行成分分析，其中，木糖醇浓度为75g/L?90g/L，残存木糖浓度为5g/L?10g/L，木糖醇转化率为60%?70%。
[0015]本发明中，“活性炭A”、“活性炭B”没有特殊的含义，均指一般意义上的活性炭，标记为只是用于区分不同步骤中用到的活性炭。
[0016]与现有技术相比，本发明的优点在于:
(1)使用花生壳为原材料，在国内外未见相关的报道和应用； (2)本发明的整体生产工艺过程反应温和，不需要使用化学催化剂，以热带假丝酵母Candida tripicalis，保藏号:AS2.1776为出发菌株制得酶源，对环境污染较小，由于微生物菌种的特性和微生物酶作用的专一性，反应终产物单一，使得提取和精制容易，生产成本低；
(3)发酵液离心后的剩余物主要成分是单细胞蛋白，可以进一步开发利用。
【具体实施方式】
[0017]下面结合具体实施例对本发明进行进一步描述，但本发明的保护范围并不仅限于此:
实施例一
(1)花生壳的选择
选用花生壳作原料；
(2)水解
将选好的花生壳用清洗机清洗干净，烘干后破碎，将破碎后的花生壳(粒度为3mm) 100g放入水解爸，加入300g水，升温至100 °C煮沸90min，排水后再加入500g
0.5wt%的硫酸，然后升温至120°C，在0.1MPa的压力条件下水解3h，得到水解液；
(3)中和
所得水解液仍含残余的硫酸，pH值为2.5左右，因此加入波美度15度CaC03乳液进行中和，具体步骤为:将所述水解液加到中和罐中，升温至75°C，边搅拌边加入所述的CaC03乳液，调控至pH为3.5，为充分沉淀，中和后保温60分钟，再过滤除渣，得到糖液；
(4)蒸发
将除渣后的糖液进行减压蒸发，浓缩至其原来体积的100mL，并将析出的CaS04滤除；
(5)脱色
浓缩后的糖液颜色较深，利用活性炭8g进行脱色处理:将所述糖液加热到75°C，调控pH为2.5，边搅拌边加入活性炭进行脱色，脱色后滤除活性炭，所得脱色后的糖液透明度(折光度)为34% ;
(6)呙子交换
为了进一步净化糖液，需进行离子交换，选用732型强酸性阳离