專利名稱：一種d-甘露糖的生物制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及D-甘露糖的制備方法，特別涉及一種利用生物技術(shù)制備D-甘露糖的方法。
背景技術(shù)：
D-甘露糖(比旋度為+13. 5° +14.8° )為白色晶體或結(jié)晶性粉末，味甜帶苦， 易溶于水，微溶于乙醇。作為糖類，甘露糖首要的用途是甜味劑，用于食品飲料的添加劑，也可作為藥用。D-甘露糖能有效地黏附在細(xì)菌壁表面，使細(xì)菌無法附著于膀胱壁，而被尿液沖出體外，大大減少細(xì)菌沉積引致發(fā)炎的機(jī)會(huì)。該方法不但對(duì)腸道益菌無害，而且不會(huì)造就抗藥性的細(xì)菌，完全符合自然醫(yī)學(xué)無毒、無害、無副作用的準(zhǔn)則。甘露糖的應(yīng)用前景非常廣闊。 例如中國發(fā)明專利公開CN101095688A公開了甘露糖在制備治療肺部急性肺炎疾病的藥物中的應(yīng)用。中國發(fā)明專利公開CN1578666A公開了 D-甘露糖作為避孕藥的用途。目前，生產(chǎn)結(jié)晶D-甘露糖方法主要有提取法和轉(zhuǎn)化法，其中中國發(fā)明專利公開 CN101805377A公開了從香蕉根部球莖提取制備D-甘露糖的方法。中國發(fā)明專利公開 CN101851689A公開了以葡萄糖為原料，在酸性條件下以及鉬酸鹽催化劑條件下轉(zhuǎn)化為甘露糖，并用模擬移動(dòng)床分離得到甘露糖的方法。此外，還有利用異構(gòu)酶進(jìn)行差向異構(gòu)，將果糖異構(gòu)成甘露糖，再純化得到結(jié)晶甘露糖的方法。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種D-甘露糖的生物制備方法。為解決以上技術(shù)問題，本發(fā)明采取如下技術(shù)方案
一種D-甘露糖的生物制備方法，該方法以魔芋粉為原料，使其經(jīng)過生物發(fā)酵獲得D-甘露糖，所述方法具體包括如下步驟
(1)、將原料魔芋粉在酸性條件以及溫度80°C 120°C下進(jìn)行水解獲得魔芋粉的水解
液；
(2)、調(diào)節(jié)步驟(1)所得水解液的pH至5 7，加入重量為魔芋粉重量的 10%的酵母菌，在溫度 40°C下進(jìn)行發(fā)酵；
(3)、步驟(2)發(fā)酵結(jié)束后，對(duì)發(fā)酵液進(jìn)行脫色和除去酵母菌，獲得含有甘露糖的溶液， 然后采用陰離子交換樹脂和陽離子交換樹脂將溶液中的陰離子和陽離子除去；
(4)、對(duì)經(jīng)過步驟(3)的溶液進(jìn)行濃縮，至糖漿濃度為70wt% 90wt%，加入溶劑和 D-甘露糖的晶種，析晶，離心得到D-甘露糖的粗品。根據(jù)本發(fā)明的進(jìn)一步實(shí)施方案
步驟(1)具體實(shí)施如下將原料魔芋粉用濃度為0. 5wt% IOwt %的稀鹽酸或稀硫酸溶解，獲得魔芋粉濃度為5wt% 30wt%的溶液，加熱溶液至80°C 120°C，水解1 M小時(shí)，得到所述的魔芋粉的水解液。步驟(2)中，可通過加入氫氧化鈉或氫氧化鉀的水溶液或者直接加入固體氫氧化鈉或氫氧化鉀來調(diào)節(jié)水解液的PH。發(fā)酵時(shí)間一般為114小時(shí)。步驟(3)中，加入重量分別為發(fā)酵液重量的0.5% 5%和 3%的活性炭和硅藻土，利用活性炭脫色，利用硅藻體吸附除去酵母菌。其中優(yōu)選使脫色在溫度85°C 105°C下進(jìn)行0. 5 1. 5小時(shí)。陽離子交換樹脂優(yōu)選采用732型，陰離子交換樹脂優(yōu)選采用 D301 型。步驟(4)中，采用無水乙醇為溶劑，D-甘露糖晶種的加入量為糖漿重量的 2%,在室溫下保持20 40分鐘后，再置于5°C以下析晶，結(jié)晶48 72小時(shí)后，離心得D-甘露糖粗品。優(yōu)選地，濃縮至糖漿濃度為75wt % 85wt %。根據(jù)本發(fā)明，在步驟(4)之后，用無水乙醇對(duì)所述D-甘露糖的粗品進(jìn)行洗滌，干燥后即得可作為最終產(chǎn)品的D-甘露糖。由于上述技術(shù)方案的采用，本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下優(yōu)點(diǎn)
本發(fā)明創(chuàng)新地使用魔芋粉為原料，采用生物發(fā)酵技術(shù)除去魔芋粉水解液中的雜糖，所得D-甘露糖純度較高，每IOOkg魔芋粉可制備15kg左右的D-甘露糖，此外，本發(fā)明工藝簡(jiǎn)單，操作容易，生產(chǎn)成本低，適用于工業(yè)化生產(chǎn)D-甘露糖。


圖1為魔芋粉水解后的HPLC圖譜； 圖2為發(fā)酵后的HPLC圖譜；
圖3為最終產(chǎn)品的HPLC圖譜。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合具體的實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)的說明，但本發(fā)明不限于以下實(shí)施例。實(shí)施例1
按照本實(shí)施例的D-甘露糖的生物制備方法，具體如下
稱取魔芋粉25 kg，溶解于250 L 1.5Wt%的稀硫酸溶液中，在95°C 100 °C的條件下水解魔芋粉4小時(shí)，用氫氧化鈉調(diào)節(jié)水解液的pH值到5 6，加入250g酵母菌，保持溫度30°C 32°C，發(fā)酵7小時(shí)后，在發(fā)酵液中加入250g糖用活性炭和250g硅藻土，加熱至 95°C，保溫45min，過濾后得到淡黃色富含甘露糖的溶液，過濾液冷卻至45°C以下時(shí)，依次通過732型陽離子交換樹脂和D301陰離子交換樹脂進(jìn)行過濾液的脫鹽處理，減壓濃縮至糖漿濃度為SOwt %，加入無水乙醇以及D-甘露糖晶種，開啟攪拌，保持溫度25°C下30min，再將溫度降至5°C，停止攪拌，48小時(shí)后得D-甘露糖晶體，離心后得到D-甘露糖粗品，用無水乙醇洗滌后，得到D-甘露糖成品3. 5kg,比旋為+13. 9°，HPLC含量為97. 5%.實(shí)施例2
按照本實(shí)施例的D-甘露糖的生物制備方法，具體如下
稱取魔芋粉50 kg，溶解于500 L 2wt%的稀硫酸溶液中，在85°C 100°C的條件下水解魔芋粉3小時(shí)，用氫氧化鈉調(diào)節(jié)水解液的pH值到5 6，加入1. 2kg酵母菌，保持溫度 30°C，發(fā)酵6小時(shí)后，在發(fā)酵液中加入600g糖用活性炭和Ikg硅藻土，加熱至95°C IOO0C，保溫45min，過濾后得到淡黃色富含甘露糖的溶液，過濾液冷卻至45°C以下時(shí)，依次通過732型陽離子交換樹脂和D301陰離子交換樹脂進(jìn)行過濾液的脫鹽處理，減壓濃縮至糖漿濃度為80%，加入無水乙醇以及D-甘露糖晶種，開啟攪拌，保持溫度25°C 30min,再將溫度降至5°C，停止攪拌，60小時(shí)后得D-甘露糖晶體，離心后得到D-甘露糖粗品，用無水乙醇洗滌后，得到D-甘露糖成品8. 2Kg,比旋為+14. 1°，HPLC含量97. 0%。在反應(yīng)過程中，利用高效液相色譜對(duì)中間產(chǎn)物以及最后產(chǎn)品進(jìn)行了測(cè)試，結(jié)果參見圖1至圖3。圖1是魔芋粉水解后的HPLC圖譜，其中除了 D-甘露糖之外，還有較多的葡萄糖； 圖2為發(fā)酵后的HPLC圖譜，從中可見，葡萄糖已完全消耗，甘露糖后面出現(xiàn)的峰可能為酵母代謝后產(chǎn)生的雜質(zhì)；圖3為最終產(chǎn)品的HPLC圖譜，從中可見，雜質(zhì)已基本除去。產(chǎn)品含量達(dá)到97. 0%及以上。實(shí)施例3
按照本實(shí)施例的D-甘露糖的生物制備方法，具體如下
稱取魔芋粉100 kg，溶解于1000 L 3wt%的稀硫酸溶液中，在95°C 100 °C的條件下水解魔芋粉3小時(shí)，用氫氧化鈉調(diào)節(jié)水解液的pH值到5 6，加入2kg酵母菌，保持溫度 35°C，發(fā)酵5小時(shí)后，在發(fā)酵液中加入^g糖用活性炭和Ukg硅藻土，加熱至95°C， 保溫45min，過濾后得到淡黃色富含甘露糖的溶液，過濾液冷卻至45°C以下時(shí)，依次通過 732型陽離子交換樹脂和D301陰離子交換樹脂進(jìn)行過濾液的脫鹽處理，減壓濃縮至糖漿濃度為SOwt %，加入無水乙醇以及D-甘露糖晶種，開啟攪拌，保持溫度25°C 30min,再將溫度降至5°C，停止攪拌，72小時(shí)后得D-甘露糖晶體，離心后得到D-甘露糖粗品，用無水乙醇洗滌后，得到D-甘露糖成品14.8 kg，比旋為+14. 3°，HPLC含量97.8%。上述實(shí)施例只為說明本發(fā)明的技術(shù)構(gòu)思及特點(diǎn)，其目的在于讓熟悉此項(xiàng)技術(shù)的人士能夠了解本發(fā)明的內(nèi)容并據(jù)以實(shí)施，并不能以此限制本發(fā)明的保護(hù)范圍，凡根據(jù)本發(fā)明精神實(shí)質(zhì)所作的等效變化或修飾，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種D-甘露糖的生物制備方法，其特征在于該方法以魔芋粉為原料，使其經(jīng)過生物發(fā)酵獲得D-甘露糖，所述方法具體包括如下步驟(1)、將原料魔芋粉在酸性條件以及溫度80°C 120°C下進(jìn)行水解獲得魔芋粉的水解液；(2)、調(diào)節(jié)步驟(1)所得水解液的pH至5 7，加入重量為所述魔芋粉重量的 10% 的酵母菌，在溫度 40°C下進(jìn)行發(fā)酵；(3)、步驟(2)發(fā)酵結(jié)束后，對(duì)發(fā)酵液進(jìn)行脫色和除去酵母菌，獲得含有甘露糖的溶液， 然后采用陰離子交換樹脂和陽離子交換樹脂將溶液中的陰離子和陽離子除去；(4)、對(duì)經(jīng)過步驟(3)的溶液進(jìn)行濃縮，至糖漿濃度為70wt% 90wt%，加入溶劑和 D-甘露糖的晶種，析晶，離心得到D-甘露糖的粗品。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的D-甘露糖的生物制備方法，其特征在于步驟(1)具體實(shí)施如下將原料魔芋粉用濃度為0. 5wt% IOwt %的稀鹽酸或稀硫酸溶解，獲得魔芋粉濃度為5wt% 30wt%的溶液，加熱溶液至80°C 120°C，水解1 M小時(shí)，得到所述的魔芋粉的水解液。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的D-甘露糖的生物制備方法，其特征在于步驟(2)中，通過加入氫氧化鈉或氫氧化鉀的水溶液或者直接加入固體氫氧化鈉或氫氧化鉀來調(diào)節(jié)水解液的pH。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或3所述的D-甘露糖的生物制備方法，其特征在于步驟(2)中， 發(fā)酵時(shí)間為114小時(shí)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的D-甘露糖的生物制備方法，其特征在于步驟(3)中，加入重量分別為發(fā)酵液重量的0.5% 5%和 3%的活性炭和硅藻土，利用活性炭脫色，利用硅藻體吸附除去酵母菌。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的D-甘露糖的生物制備方法，其特征在于步驟(3)中，使脫色在溫度85°C 105°C下進(jìn)行0. 5 1. 5小時(shí)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1或5所述的D-甘露糖的生物制備方法，其特征在于步驟(3)中， 采用732型陽離子交換樹脂和D301型陰離子交換樹脂。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的D-甘露糖的生物制備方法，其特征在于步驟(4)中，采用無水乙醇為溶劑，D-甘露糖晶種的加入量為糖漿重量的 2%，在室溫下保持20 40 分鐘后，再置于5°C以下析晶，結(jié)晶48 72小時(shí)后，離心得D-甘露糖粗品。
9.根據(jù)權(quán)利要求1或8所述的D-甘露糖的生物制備方法，其特征在于步驟(4)中， 濃縮至糖漿濃度為75wt% 85wt%。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的D-甘露糖的生物制備方法，其特征在于在步驟(4)之后， 用無水乙醇對(duì)所述D-甘露糖的粗品進(jìn)行洗滌，干燥后即得可作為最終產(chǎn)品的D-甘露糖。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種D-甘露糖的生物制備方法，其將原料魔芋粉在酸性條件以及溫度80℃～120℃下進(jìn)行水解獲得魔芋粉的水解液；然后調(diào)節(jié)水解液的pH至5～7，加入重量為魔芋粉重量的1％～10％的酵母菌，在溫度28℃～40℃下進(jìn)行發(fā)酵，結(jié)束后，進(jìn)行脫色和除去酵母菌，然后采用陰離子交換樹脂和陽離子交換樹脂將溶液中的陰離子和陽離子除去；最后對(duì)溶液進(jìn)行濃縮，至糖漿濃度為70wt％～90wt％，加入溶劑和D-甘露糖的晶種，析晶，離心得到D-甘露糖的粗品。本發(fā)明創(chuàng)新地使用魔芋粉為原料，采用生物發(fā)酵技術(shù)制備D-甘露糖，不僅所得產(chǎn)品純度較高，收率高，而且，本發(fā)明工藝簡(jiǎn)單，操作容易，適用于工業(yè)化生產(chǎn)。
文檔編號(hào)C12R1/645GK102321701SQ20111023411
公開日2012年1月18日 申請(qǐng)日期2011年8月16日 優(yōu)先權(quán)日2011年8月16日
發(fā)明者王平, 蘇理, 葛明娟, 陳云剛 申請(qǐng)人:張家港市華昌藥業(yè)有限公司