本發(fā)明屬于功能糖生產(chǎn)技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種D-阿拉伯糖的純化方法。

背景技術(shù)：

D-阿拉伯糖是D-核糖的戊糖類似物，是一種重要的還原糖。在醫(yī)藥領(lǐng)域中，常用于合成D-核糖、脫氧核糖、核黃素（維生素B2）、阿糖胞苷、阿糖腺苷等醫(yī)藥的中間體或原料。在食品領(lǐng)域中，不僅可用作新型甜味劑，還可用于調(diào)制糖漿的基質(zhì)、改善酒精飲料品質(zhì)及合成香料等。此外，在生化領(lǐng)域，可用作細(xì)菌培養(yǎng)基和底物，如以D-阿拉伯糖為底物合成酵母中D-抗壞血酸，合成分枝桿菌細(xì)胞壁阿拉伯半乳糖。因此，近年來，D-阿拉伯糖在醫(yī)藥、食品、生化等領(lǐng)域的應(yīng)用已受到越來越多的關(guān)注。

由于D-阿拉伯糖在自然界中很少見，僅在某些細(xì)菌多糖中存在，因此需要人工合成獲得。目前，D-阿拉伯糖的生產(chǎn)方法主要是化學(xué)合成法，特別是基于魯夫-芬頓醛糖降級(jí)法的化學(xué)合成法，即葡萄糖酸或葡萄糖酸鹽在鐵催化作用下，與雙氧水發(fā)生降級(jí)反應(yīng)，得到少一個(gè)碳原子的D-阿拉伯糖，其理論收率約為67%，而實(shí)際收率卻遠(yuǎn)低于此。針對(duì)D-阿拉伯糖收率低的問題，國(guó)內(nèi)外報(bào)道了多種改進(jìn)方法。Hocket和Hudson采用硫酸鐵和醋酸鋇共同催化葡萄糖酸鈣進(jìn)行雙向分解制備D-阿拉伯糖，但其收率僅為34～40%，未達(dá)到理論收率的60%。美國(guó)專利USP3755294采用葡萄糖酸鐵作為催化劑，葡萄糖酸鈣與雙氧水反應(yīng)制備D-阿拉伯糖的收率可達(dá)到理論值的60%，但此法受限于葡萄糖酸鐵的昂貴價(jià)格而未能得到推廣應(yīng)用。袁淏、展現(xiàn)名等人將亞鐵鹽和雙氧水組成的芬頓試劑應(yīng)用于葡萄糖酸鹽制備D-阿拉伯糖，收率達(dá)到理論收率的60%，中國(guó)專利CN103896993A則采用價(jià)格較低的硫酸鐵為催化劑，通過調(diào)控雙氧水流加速率以提高雙氧水的有效利用率，D-阿拉伯糖的收率達(dá)到理論收率的75～80%。中國(guó)專利CN102351916A、CN102295664A、CN102850409A分別在公開的化學(xué)法制備D-阿拉伯糖的方法中特別提出了對(duì)D-阿拉伯糖液的精制技術(shù)，其中專利CN102351916A通過加入硫酸去除鈣離子和離子交換除鹽技術(shù)，得到純度為75～80%的D-阿拉伯糖精制糖液；專利CN102295664A通過電滲析初步除鹽、活性炭脫色、離子交換反復(fù)脫色除鹽工藝，得到D-阿拉伯糖精制液；專利CN102850409A采用電滲析脫鹽、離子交換進(jìn)一步除鹽脫色、濃縮、重復(fù)脫色等工藝，最終得到純度85～99%的D-阿拉伯糖精制液。由此可見，除了化學(xué)反應(yīng)技術(shù)外，產(chǎn)物D-阿拉伯糖的純化技術(shù)對(duì)提高化學(xué)法制備D-阿拉伯糖的收率和質(zhì)量、降低成本同樣重要。而純化技術(shù)的關(guān)鍵在于去除D-阿拉伯糖液中的色素、鐵、鈣及其他離子雜質(zhì)，從而獲得電導(dǎo)率低，純度高的D-阿拉伯糖精制液。

從上述報(bào)道可知，目前化學(xué)法制備D-阿拉伯糖雖然在化學(xué)反應(yīng)工藝方面取得了較大的改進(jìn)效果，但是對(duì)產(chǎn)物純化處理技術(shù)仍然存在工藝繁瑣，效率低，產(chǎn)品純度低，成本高等缺點(diǎn)。特別地，鐵離子在現(xiàn)有純化處理工藝中很難的一步去除或者去除絕大部分，這往往會(huì)使樹脂中毒，糖液顏色加深、除鹽脫色困難，且易造成后續(xù)結(jié)晶產(chǎn)品純度低，收率低、溶解性差等問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種D-阿拉伯糖的純化方法，以解決現(xiàn)有技術(shù)工藝繁瑣，效率低，產(chǎn)品純度低，生產(chǎn)成本高等問題。

本發(fā)明的技術(shù)方案如下：

一種D-阿拉伯糖的純化方法，包括澄清、脫色、濃縮、除鹽，其操作步驟如下：

（1）粗液處理：D-阿拉伯糖粗液由葡萄糖酸或葡萄糖酸鹽在二價(jià)或三價(jià)鐵鹽催化作用下，與雙氧水發(fā)生化學(xué)反應(yīng)而制得，其固形物含量為5.0～20.0%，D-阿拉伯糖純度為50.0～60.0%，透光率為3～12%；

（2）澄清：向D-阿拉伯糖粗液中加入石灰，調(diào)節(jié)pH值至7.0～9.0，再加入磷酸，調(diào)節(jié)pH值至4.5～5.5，然后加熱至70～100℃，加入絮凝劑，快速攪拌使之產(chǎn)生絮凝現(xiàn)象，冷卻靜置沉降，過濾去除沉淀，得到澄清糖液；其固形物含量3.8～17.0%，D-阿拉伯糖純度60.4～69.7%，透光率50%～70%；

（3）脫色：向步驟（2）的澄清糖液中加入pH值為3.0～5.0的活性炭，在50～55℃下攪拌脫色，過濾，得到脫色糖液，透光率90～95%；

（4）濃縮：將步驟（3）的脫色糖液進(jìn)行濃縮，得到固形物含量30～45%的濃縮糖液；

（5）除鹽：將步驟（4）的濃縮糖液按照以下順序進(jìn)行一次除鹽：陽離子交換樹脂A、陽離子交換樹脂732、陰離子交換樹脂D315；或者采用陽離子交換樹脂A、陽離子交換樹脂732、混合樹脂的順序進(jìn)行一次除鹽；得到透光率99～100%，純度96%以上的D-阿拉伯糖精制液。

作為本發(fā)明的進(jìn)一步說明，所述的絮凝劑為陰離子型聚丙烯酰胺，分子量為1500～2500萬道爾頓，水解度為20～40%。

作為本發(fā)明的進(jìn)一步說明，所述絮凝劑的用量為2～5mg/L。

作為本發(fā)明的進(jìn)一步說明，所述活性炭用量為D-阿拉伯糖質(zhì)量的0.1～0.5%。

作為本發(fā)明的進(jìn)一步說明，所述脫色的時(shí)間為20～40min。

作為本發(fā)明的進(jìn)一步說明，所述的陽離子交換樹脂A為大孔強(qiáng)酸型陽離子交換樹脂HD-8或大孔鰲合型陽離子交換樹脂HZD-401。

作為本發(fā)明的進(jìn)一步說明，所述的陽離子交換樹脂A由上海華震科技有限公司生產(chǎn)。

作為本發(fā)明的進(jìn)一步說明，所述混合樹脂為陽離子交換樹脂732與陰離子交換樹脂D315按體積比1:2～3均勻混合制得。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果為：

1、本發(fā)明根據(jù)D-阿拉伯糖粗液體系特性，利用石灰，將D-阿拉伯糖粗液的pH值調(diào)節(jié)呈堿性，去除D-阿拉伯糖粗液中的多余的雙氧水；通過磷酸調(diào)節(jié)D-阿拉伯糖粗液體系等電點(diǎn)；同時(shí)利用陰離子聚丙烯酰胺高分子吸附架橋、電荷中和及網(wǎng)狀交聯(lián)等作用，快速絮凝去除鐵、鈣、鋅及其他非糖分物質(zhì)。通過以上幾種物質(zhì)共同作用，本發(fā)明的澄清效果快速高效。

2、本發(fā)明使用陰離子型聚丙烯酰胺絮凝劑，其分子量在1500～2500萬道爾頓、水解度在20～40%范圍內(nèi)，具有良好的絮凝性、沉降速度快且易與溶液分離達(dá)到快速澄清的效果，非常適合本發(fā)明的工藝。

3、本發(fā)明使用活性炭進(jìn)行脫色，脫色效果好，成本低廉。

4、本發(fā)明的方法使用少量絮凝劑和活性炭就可達(dá)到理想的澄清脫色效果，進(jìn)而大幅減少后續(xù)操作負(fù)荷，加快純化速度，提高生產(chǎn)效率。

5、本發(fā)明將陽離子交換樹脂HD-8或HZD-401與陽離子交換樹脂732和陰離子交換樹脂D315聯(lián)用，其性能穩(wěn)定，交換容量大，可以保證先去除D-阿拉伯糖溶液中的多價(jià)陽離子，避免后續(xù)其他樹脂產(chǎn)生中毒現(xiàn)象，提高純化效率。

6、本發(fā)明的濃縮糖液只需要經(jīng)過一次陽陽陰離子交換樹脂，或者陽陽及陽陰混合的離子交換樹脂進(jìn)行除鹽，就能得到高純度的D-阿拉伯糖精制液，降低了產(chǎn)品損失和生產(chǎn)成本，縮短了工藝流程，提高了純化效率，適合規(guī)?；a(chǎn)。

7、本發(fā)明的純化方法，工藝簡(jiǎn)單、效率高、成本低，得到的D-阿拉伯糖透光率為99～100%，純度達(dá)96%以上，品質(zhì)優(yōu)良，具有良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

具體實(shí)施方式

下面通過實(shí)施例進(jìn)一步說明本發(fā)明。

本發(fā)明所用大孔強(qiáng)酸型陽離子交換樹脂HD-8和大孔鰲合型陽離子交換樹脂HZD-401由上海華震科技有限公司生產(chǎn)。

實(shí)施例1

一種D-阿拉伯糖的純化方法，包括澄清、脫色、濃縮、除鹽，其操作步驟如下：

（1）粗液處理：取100L D-阿拉伯糖粗液，所述D-阿拉伯糖粗液由葡萄糖酸鈣在硫酸鐵催化作用下，與雙氧水發(fā)生化學(xué)反應(yīng)得到，其固形物含量為17.2%，D-阿拉伯糖純度為50.0%，透光率為7%；

（2）澄清：向D-阿拉伯糖粗液中加入石灰，調(diào)節(jié)pH值至7.0，再加入磷酸，調(diào)節(jié)pH值至5.0，然后加熱至100℃，加入分子量為1500萬道爾頓，水解度為20%的陰離子聚丙烯酰胺絮凝劑，用量為3mg/L，快速攪拌使之產(chǎn)生絮凝現(xiàn)象，冷卻靜置沉降，過濾去除沉淀，得到98L澄清糖液；其固形物含量14.8%，D-阿拉伯糖純度60.4%，透光率50%；

（3）脫色：向步驟（2）的澄清糖液中加入pH值為3.0～5.0的活性炭，活性炭用量為D-阿拉伯糖質(zhì)量的0.2%，在50℃下攪拌脫色30min，過濾，得到97L脫色糖液，透光率90%；

（4）濃縮：將步驟（3）的脫色糖液進(jìn)行濃縮，得到固形物含量40.1%的濃縮糖液35L；

（5）除鹽：將步驟（4）的濃縮糖液按照以下順序進(jìn)行一次除鹽：大孔強(qiáng)酸型陽離子交換樹脂HD-8、陽離子交換樹脂732、陰離子交換樹脂D315；得到D-阿拉伯糖精制液40L。

本實(shí)施例的產(chǎn)品質(zhì)量指標(biāo)為：透光率100%，純度96.8%、固形物含量22.0%。

實(shí)施例2

一種D-阿拉伯糖的純化方法，包括澄清、脫色、濃縮、除鹽，其操作步驟如下：

（1）粗液處理：取150L D-阿拉伯糖粗液，所述D-阿拉伯糖粗液由葡萄糖酸鈣在硫酸亞鐵催化作用下，與雙氧水發(fā)生化學(xué)反應(yīng)得到，其固形物含量為20.0%，D-阿拉伯糖純度為56.5%，透光率為3%；

（2）澄清：向D-阿拉伯糖粗液中加入石灰，調(diào)節(jié)pH值至8.0，再加入磷酸，調(diào)節(jié)pH值至4.5，然后加熱至70℃，加入分子量為1800萬道爾頓，水解度為25%的陰離子聚丙烯酰胺絮凝劑，絮凝劑用量為4mg/L，快速攪拌使之產(chǎn)生絮凝現(xiàn)象，冷卻靜置沉降，過濾去除沉淀，得到147L澄清糖液；其固形物含量17.0%，D-阿拉伯糖純度66.0%，透光率64%；

（3）脫色：向步驟（2）的澄清糖液中加入pH值為3.0～5.0的活性炭，活性炭用量為D-阿拉伯糖質(zhì)量的0.5%，在55℃下攪拌脫色40min，過濾，得到145L脫色糖液，透光率95%；

（4）濃縮：將步驟（3）的脫色糖液進(jìn)行濃縮，得到固形物含量45.0%的濃縮糖液43L；

（5）除鹽：將步驟（4）的濃縮糖液按照以下順序進(jìn)行一次除鹽：大孔鰲合型陽離子交換樹脂HZD-401、陽離子交換樹脂732、陰離子交換樹脂D315；得到D-阿拉伯糖精制液54L。

本實(shí)施例的產(chǎn)品質(zhì)量指標(biāo)為：透光率99%，純度97.2%，固形物含量為29.8%。

實(shí)施例3

一種D-阿拉伯糖的純化方法，包括澄清、脫色、濃縮、除鹽，其操作步驟如下：

（1）粗液處理：取150L D-阿拉伯糖粗液，所述D-阿拉伯糖粗液由葡萄糖酸鈉在硫酸亞鐵催化作用下，與雙氧水發(fā)生化學(xué)反應(yīng)得到，其固形物含量為5.0%，D-阿拉伯糖純度為51.6%，透光率為12%；

（2）澄清：向D-阿拉伯糖粗液中加入石灰，調(diào)節(jié)pH值至9.0，再加入磷酸，調(diào)節(jié)pH值至5.5，然后加熱至90℃，加入分子量為2000萬道爾頓，水解度為35%的陰離子聚丙烯酰胺絮凝劑，絮凝劑用量為2mg/L，快速攪拌使之產(chǎn)生絮凝現(xiàn)象，冷卻靜置沉降，過濾去除沉淀，得到147L澄清糖液；其固形物含量3.8%，D-阿拉伯糖純度69.7%，透光率70%；

（3）脫色：向步驟（2）的澄清糖液中加入pH值為3.0～5.0的活性炭，活性炭用量為D-阿拉伯糖質(zhì)量的0.1%，在52℃下攪拌脫色25min，過濾，得到146L脫色糖液，透光率93%；

（4）濃縮：將步驟（3）的脫色糖液進(jìn)行濃縮，得到固形物含量30%的濃縮糖液16L；

（5）除鹽：將步驟（4）的濃縮糖液按照以下順序進(jìn)行一次除鹽：大孔鰲合型陽離子交換樹脂HZD-401、陽離子交換樹脂732、陽離子交換樹脂732與陰離子交換樹脂D315按體積比1:3均勻混合制得的混合樹脂；得到D-阿拉伯糖精制液25L。

本實(shí)施例的產(chǎn)品質(zhì)量指標(biāo)為：透光率99%，純度97.3%，固形物含量為17.8%。

實(shí)施例4

一種D-阿拉伯糖的純化方法，包括澄清、脫色、濃縮、除鹽，其操作步驟如下：

（1）粗液處理：取200L D-阿拉伯糖粗液，所述D-阿拉伯糖粗液由葡萄糖酸在硫酸亞鐵催化作用下，與雙氧水發(fā)生化學(xué)反應(yīng)得到，其固形物含量為16.8%，D-阿拉伯糖純度為60.0%，透光率為9%；

（2）澄清：向D-阿拉伯糖粗液中加入石灰，調(diào)節(jié)pH值至8.0，再加入磷酸，調(diào)節(jié)pH值至5.5，然后加熱至90℃，加入分子量為2500萬道爾頓，水解度為40%的陰離子聚丙烯酰胺絮凝劑，絮凝劑用量為3.5mg/L，快速攪拌使之產(chǎn)生絮凝現(xiàn)象，冷卻靜置沉降，過濾去除沉淀，得到197L澄清糖液；其固形物含量14.8%，D-阿拉伯糖純度69.5%，透光率63%；

（3）脫色：向步驟（2）的澄清糖液中加入pH值為3.0～5.0的活性炭，活性炭用量為D-阿拉伯糖質(zhì)量的0.4%，在53℃下攪拌脫色20min，過濾，得到195L脫色糖液，透光率93%；

（4）濃縮：將步驟（3）的脫色糖液進(jìn)行濃縮，得到固形物含量42.4%的濃縮糖液62L；

（5）除鹽：將步驟（4）的濃縮糖液按照以下順序進(jìn)行一次除鹽：大孔鰲合型陽離子交換樹脂HZD-401、陽離子交換樹脂732、陽離子交換樹脂732與陰離子交換樹脂D315按體積比1:2均勻混合制得的混合樹脂；得到D-阿拉伯糖精制液78L。

本實(shí)施例的產(chǎn)品質(zhì)量指標(biāo)為：透光率99%，純度96.3%，固形物含量為21.5%。

實(shí)施例5

一種D-阿拉伯糖的純化方法，包括澄清、脫色、濃縮、除鹽，其操作步驟如下：

（1）粗液處理：取300L D-阿拉伯糖粗液，所述D-阿拉伯糖粗液由葡萄糖酸鋅在硫酸亞鐵催化作用下，與雙氧水發(fā)生化學(xué)反應(yīng)得到，其固形物含量為10.7%，D-阿拉伯糖純度為53.5%，透光率為10%；

（2）澄清：向D-阿拉伯糖粗液中加入石灰，調(diào)節(jié)pH值至9.0，再加入磷酸，調(diào)節(jié)pH值至5.0，然后加熱至95℃，加入分子量為2000萬道爾頓，水解度為35%的陰離子聚丙烯酰胺絮凝劑，絮凝劑用量為5mg/L，快速攪拌使之產(chǎn)生絮凝現(xiàn)象，冷卻靜置沉降，過濾去除沉淀，得到296L澄清糖液；其固形物含量8.9%，D-阿拉伯糖純度66.4%，透光率68%；

（3）脫色：向步驟（2）的澄清糖液中加入pH值為3.0～5.0的活性炭，活性炭用量為D-阿拉伯糖質(zhì)量的0.4%，在51℃下攪拌脫色40min，過濾，得到293L脫色糖液，透光率95%；

（4）濃縮：將步驟（3）的脫色糖液進(jìn)行濃縮，得到固形物含量39.4%的濃縮糖液56L；

（5）除鹽：將步驟（4）的濃縮糖液按照以下順序進(jìn)行一次除鹽：大孔強(qiáng)酸型陽離子交換樹脂HD-8、陽離子交換樹脂732、陰離子交換樹脂D315；得到D-阿拉伯糖精制液67L。

本實(shí)施例的產(chǎn)品質(zhì)量指標(biāo)為：透光率100%，純度97.2%，固形物含量為23.5%。