[发明专利]一种从发酵液中分离提纯赤藓糖醇的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种提取赤藓糖醇的工艺，尤其是涉及一种利用膜分离技术净化发酵液分离提纯赤藓糖醇的方法，属于生物化工领域。

背景技术

赤藓糖醇是一种四元醇，化学名为1，2，3，4-丁四醇，自然存在于海藻、蘑菇、甜瓜、葡萄和许多发酵食物中，作为人类膳食的组分已有数万年的历史。赤藓糖醇甜度为蔗糖的70％，但热量仅为蔗糖的十分之一。经过急性、亚急性、慢性毒性试验等动物试验以及人体实验确认赤藓糖醇安全无毒，食用安全性较好，允许添加量较高，不易引起腹泻或胃肠等不适感。1990年，日本食品法规批准赤藓糖醇可直接作为食品配料；1997年获美国FDA安全食品配料(GRAS)认证并允许在标签上标注“有益于牙齿健康”；1999年，世界粮农组织(FA0)和世界卫生组织(WH0)联合组成的食品添加剂专家委员会(JECFA)批准赤藓糖醇作为食用甜味剂，无需规定ADI值；1999年，澳大利亚和新西兰食品监督局(ANZFA)批准赤藓糖醇作为食用配料，我国在GB 2760标准中也允许其在食品中应用。

赤藓糖醇热值低、吸湿性低、无致龋齿性等特性，是一种国际上刚起步的新型功能食品甜味剂，在食品行业具有广泛的用途。除用作甜味剂外，赤藓糖醇在医药、化工等领域也用途广泛。比如赤藓糖醇可用作药品的矫味剂和片剂的赋形剂，有效改善药品的口感；赤藓糖醇硝化后生成的硝基赤藓糖醇，可用于治疗心脑血管疾病和气喘病人的药物；赤藓糖醇作为有机合成的中间体，在醇酸树脂、聚酯、聚醚的合成以及油漆、炸药制造等方面具有广阔的应用前景。在化妆品方面，赤藓糖醇可以代替甘油的部分作用，并且因为多数微生物不能够利用赤藓糖醇，可以防止化妆品变质。

传统的赤藓糖醇工业化生产是通过还原酒石酸盐(J.Chem.Soc，1964，：2493-2497.作者：Kent，P.W.and Wood，K.R.USP 5,756,865(1998)Elseviers；Myriam，Roper etal.)或赤藓糖(Ind.Eng.Chem.1961，53：267.作者：Otey，F.H.and Sloan，J.W.)或以镍作为催化剂氢化裂解双醛淀粉法生产。目前赤藓糖醇的工业化生产主要是通过微生物发酵实现的。

发酵法生产赤藓糖醇，一般采用耐高渗酵母菌株，以葡萄糖为主要原料，通过液体深层发酵产生赤藓糖醇，然后再通过各种化工单元操作从发酵液中分离纯化赤藓糖醇产品。有关赤藓糖醇的生产菌株和发酵工艺的专利文献比较多，比如CN1932002A公开了用于赤藓糖醇生产的多株酵母菌株；CN1369549A公开了用于赤藓糖醇生产Moniliella突变株获得的方法以及突变株的特性；US4923812叙述了一种分割发酵工艺；US5989878主要是控制发酵过程中的渗透压以提高赤藓糖醇产率；US6365383B1采用连续补料发酵工艺生产赤藓糖醇等。有关从发酵液中分离提纯赤藓糖醇的研究文献和专利技术比较少，CN1335391A公开了一株赤藓糖醇生产菌株及其利用该菌株生产赤藓糖醇结晶产品的整个工艺过程，包括了从发酵液中分离提纯赤藓糖醇的比较详细的工艺过程：发酵液过滤除菌体、浓缩、结晶、溶晶脱色、离交除盐，然后再浓缩结晶得到赤藓糖醇成品；US6440712B2公开一种发酵液除菌体后不需脱色、除盐等净化步骤直接浓缩结晶的提取工艺；US6030820详细叙述了一种赤藓糖醇的提取工艺过程，主要创新点是通过使用一种色谱层析系统净化发酵液和用于晶体分离的离心机选型。

采用微生物发酵生产赤藓糖醇，发酵结束发酵液中除含有赤藓糖醇外，还含有很多液体或固体的杂质，比如培养基残留成分、菌体代谢产生的其它的化合物、微生物菌体及其他悬浮物等固体杂质。赤藓糖醇的提纯就是采用各种工艺操作单元从发酵液中分离提取赤藓糖醇。因为赤藓糖醇主要作为食品添加剂使用，对其纯度和卫生指标要求都比较高，另外，提取收率也是衡量一种提取工艺优劣的关键指标。