專利名稱：生物轉(zhuǎn)化玉米芯生產(chǎn)木糖醇的工藝方法
技術領域：
本發(fā)明屬于功能糖生產(chǎn)技術領域，具體地說涉及一種釆用生物轉(zhuǎn)化玉米芯生 產(chǎn)木糖醇的工藝方法。
背景技術：
木糖醇是一種白色結(jié)晶體，其甜度與蔗糖相當，能量相當于葡萄糖，因其 具有防齲特性，人體代謝無需胰島素參加，同時對改善肝功能、治療急慢性肝 炎、急性心肌炎、糖尿病、腎功能衰竭等方面具有較好效果，因此被廣泛應用 于化工、輕工及國防等領域。
目前木糖醇的生產(chǎn)基本上都是使用化學法，該方法一般以玉米芯、蔗渣等 富含戊聚糖的植物纖維為原料，經(jīng)酸水解及分離純化得到木糖，再經(jīng)過高溫高 壓氫化、離子交換、結(jié)晶等步驟得到木糖醇。整個工藝包含了一系列復雜的分 離純化過程，回收收率只有玉米芯的10%，且產(chǎn)生污水較多，污染環(huán)境嚴重，同 時高溫、高壓的條件也無法滿足安全生產(chǎn)的要求，從而限制了木糖醇的生產(chǎn)。
生物法生產(chǎn)木糖醇，國內(nèi)自1989年章克昌等人首次報道利用酵母菌轉(zhuǎn)化木 糖產(chǎn)木糖醇以來，有關微生物發(fā)酵生產(chǎn)木糖醇的報道逐漸增多。但關于生物直 接轉(zhuǎn)化玉米芯生產(chǎn)木糖醇，無論國內(nèi)還是國外報道都很少。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種生物轉(zhuǎn)化玉米芯生產(chǎn)木糖醇的工藝方法，以解決 現(xiàn)有技術工藝復雜，生產(chǎn)成本高，原料利用率和木糖醇收率低，產(chǎn)生污水較多， 污染環(huán)境嚴重，高溫、高壓的條件也無法滿足安全生產(chǎn)的要求等問題。本發(fā)明解決其技術問題所采用的技術方案是完全通過生物轉(zhuǎn)化，以玉米芯
為原料生產(chǎn)木糖醇，其工藝方法如下
1、 玉米芯的預處理將玉米芯清洗干凈后，由粉碎機粉碎，過40—80目
2、 玉米芯的酶解取上述玉米芯粉，按l: 4一1: 10的重量比例加入純化 水，調(diào)節(jié)pH值至4.5-6.0,攪拌轉(zhuǎn)速為IO—IOO轉(zhuǎn)/分鐘，按玉米芯干物的 0.5-5.0°/。加入半纖維素降解復合酶，控制酶解溫度為40 — 6(TC，酶解時間 5-30h，然后經(jīng)板框壓濾機過濾，去除廢渣，得到的酶解液中糖的重量百分比濃 度為5—20%，用高效液相檢測酶解液純度，其中葡萄糖占1一3%,木糖占50— 80%，阿拉伯糖占10—30%;
3、 液體菌種的制備在容器中按裝液量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，同時加入木糖15-30g、葡 萄糖20-35g，在100—13(TC下滅菌10—30min后，在無菌條件下取菌種轉(zhuǎn)接入 上述容器中，控制溫度為30-35°C,搖瓶轉(zhuǎn)速為180-220轉(zhuǎn)/分鐘，生長繁殖時 間10—30h，得到液體菌種備用；
4、 木糖醇的發(fā)酵生產(chǎn)將上述步驟2的酶解液濃縮至重量百分比濃度為10 —30%,以此為底物，接入上述步驟3制備好的液體菌種，并按體積量加入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)，混合均勻后，調(diào)節(jié)酶解液的pH值為4.0—7.0， 控制發(fā)酵溫度為15—40'C，攪拌轉(zhuǎn)速為100—300轉(zhuǎn)/分鐘，時間為50-100h， 使酶解液中的木糖轉(zhuǎn)化為木糖醇，得到的發(fā)酵液重量百分比濃度為10—30%，用高效液相色譜儀檢測發(fā)酵液純度，其中木糖醇占90—100%,乙醇占1一10%,木 糖占O—l. 0%;
5、發(fā)酵液的分離與提純將上述發(fā)酵液在7000—15000轉(zhuǎn)/分鐘的條件下 離心，得到澄清發(fā)酵液，然后經(jīng)活性炭脫色和離子交換處理，蒸發(fā)濃縮至重量 百分比濃度為75—85%,進行結(jié)晶，再經(jīng)離心、干燥工序得到木糖醇成品，產(chǎn)品 純度在99%以上。
本發(fā)明的積極效果是采用生物轉(zhuǎn)化玉米芯的工藝生產(chǎn)木糖醇，工序簡單、 無環(huán)境污染，符合環(huán)保要求；工藝過程條件溫和，常壓下操作，易于安全生產(chǎn)； 生產(chǎn)收率高，降低了運行成本，提高了產(chǎn)品的巿場竟爭力，促進了行業(yè)的可持
續(xù)發(fā)展。


附圖為本發(fā)明的工藝流程圖
具體實施例方式
下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明進一步說明 實例例
步驟一、玉米芯的預處理將玉米芯清洗干凈后，取經(jīng)清洗干燥的玉米芯 100kg，經(jīng)粉碎機粉碎、過60目篩網(wǎng)，得到60目以上的玉米芯粉"kg備用；
步驟二、玉米芯的酶解將上述玉米芯粉92kg倒入lm3的發(fā)酵罐中，按l: 8加入純化水0. 75 m3,攪拌均勻后，調(diào)節(jié)料液的pH值為5. 5,攪拌轉(zhuǎn)速為80 轉(zhuǎn)/分鐘，按玉米芯粉干物的2. 0%加入半纖維素降解復合酶1.84kg，控制酶解 溫度為5(TC，酶解時間20h，然后經(jīng)板框壓濾機過濾，去除玉米芯廢渣，得到 酶解液0.65m3，固形物重量百分比濃度為7. 0%;用高效液相色譜儀檢測酶解液純度，其中葡萄糖占1.5%,木糖占75.6%,阿拉伯糖占21.6%,其它雜質(zhì)為1.3%;
步驟三、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純化水， 混合均勻，在ll(TC下滅菌15min后，在無菌條件下，從保藏的熱帶假絲酵母一 一木糖醇生產(chǎn)菌株M2的斜面上取一環(huán)菌種，轉(zhuǎn)接入上述250ml三角瓶中，控制 溫度為32°C，搖瓶轉(zhuǎn)速為200轉(zhuǎn)/分鐘，生長繁殖時間20h，得到液體菌種備用； 步驟四、木糖醇的發(fā)酵生產(chǎn)將上述酶解液濃縮至重量百分比濃度為20%, 以此為底物，接入上述制備好的液體菌種，加入69g MgS04* 7H20、 35g CaCl2 .2H20 、 460g KH2P04、 1150g (NH4)2S04、 2300g酵母膏，混合均勻后，調(diào)節(jié)酶 解液的PH值為5.0，控制發(fā)酵溫度為30°C，攪拌轉(zhuǎn)速為200轉(zhuǎn)/分鐘，時間為 72h，使酶解液中的木糖轉(zhuǎn)化為木糖醇，得到的發(fā)酵液重量百分比濃度為20%， 用高效液相色譜儀檢測發(fā)酵液純度，其中木糖醇占96.8%，乙醇占2.62%，木糖 占0. 58%;
步驟五、發(fā)酵液的分離與提純將上述發(fā)酵液在10000轉(zhuǎn)/分鐘的條件下離 心，得到澄清發(fā)酵液，然后經(jīng)活性炭脫色和離子交換處理，蒸發(fā)濃縮至重量百 分比濃度為82%,進行結(jié)晶，再經(jīng)離心、干燥工序得到木糖醇成品31kg,高效 液相色譜儀檢測，產(chǎn)品純度為99. 58%。
權(quán)利要求
1、一種生物轉(zhuǎn)化玉米芯生產(chǎn)木糖醇的工藝方法，其特征是完全通過生物轉(zhuǎn)化，以玉米芯為原料生產(chǎn)木糖醇，其工藝方法如下步驟一、玉米芯的預處理將玉米芯清洗干凈后，由粉碎機粉碎，過40-80目篩備用；步驟二、玉米芯的酶解取上述玉米芯粉，按1∶4-1∶10的重量比例加入純化水，調(diào)節(jié)pH值至4.5-6.0，攪拌轉(zhuǎn)速為10-100轉(zhuǎn)/分鐘，按玉米芯干物的0.5-5.0％加入半纖維素降解復合酶，控制酶解溫度為40-60℃，酶解時間5-30h，然后經(jīng)板框壓濾機過濾，去除廢渣，得到的酶解液中糖的重量百分比濃度為5-20％；步驟三、液體菌種的制備在容器中按裝液量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，同時加入木糖15-30g、葡萄糖20-35g，在100-130℃下滅菌10-30min后，在無菌條件下，取菌種轉(zhuǎn)接入上述容器中，控制溫度為30-35℃，搖瓶轉(zhuǎn)速為180-220r/min，生長繁殖時間10-30h，得到液體菌種備用；步驟四、木糖醇的發(fā)酵生產(chǎn)將上述酶解液濃縮至重量百分比濃度為10-30％，以此為底物，接入上述制備好的液體菌種，并按體積量加入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)，混合均勻后，調(diào)節(jié)酶解液的pH值為4.0-7.0，控制發(fā)酵溫度為15-40℃，攪拌轉(zhuǎn)速為100-300轉(zhuǎn)/分鐘，時間為50-100h，使酶解液中的木糖轉(zhuǎn)化為木糖醇，得到的發(fā)酵液重量百分比濃度為10-30％，用高效液相色譜儀檢測發(fā)酵液的純度，其中木糖醇占90-100％，乙醇占1-10％，木糖占0-1.0％；步驟五、發(fā)酵液的分離與提純將上述發(fā)酵液在7000-15000轉(zhuǎn)/分鐘的條件下離心，得到澄清發(fā)酵液，然后經(jīng)活性炭脫色和離子交換處理，蒸發(fā)濃縮至重量百分比濃度為75-85％，進行結(jié)晶，再經(jīng)離心、干燥工序得到木糖醇成品，用高效液相色譜儀檢測，產(chǎn)品純度在99％以上。
全文摘要
一種生物轉(zhuǎn)化玉米芯生產(chǎn)木糖醇的工藝方法，屬于功能糖生產(chǎn)技術領域。本發(fā)明完全通過生物轉(zhuǎn)化，以玉米芯為原料生產(chǎn)木糖醇，其工藝方法包括如下步驟玉米芯的預處理—玉米芯的酶解—液體菌種的制備—木糖醇的發(fā)酵生產(chǎn)—發(fā)酵液的分離與提純；采用生物轉(zhuǎn)化玉米芯的工藝生產(chǎn)木糖醇，工序簡單、無環(huán)境污染，符合環(huán)保要求；工藝過程條件溫和，常壓下操作，易于安全生產(chǎn)；生產(chǎn)收率高，降低了運行成本，提高了產(chǎn)品的市場競爭力，促進了行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。
文檔編號C12R1/645GK101676399SQ20081014022
公開日2010年3月24日 申請日期2008年9月17日 優(yōu)先權(quán)日2008年9月17日
發(fā)明者魯 孫, 王成福, 王星云, 強 田, 邱學良 申請人:山東福田藥業(yè)有限公司