[发明专利]生物转化玉米芯生产木糖醇的工艺方法

说明书

技术领域

本发明属于功能糖生产技术领域，具体地说涉及一种采用生物转化玉米芯生 产木糖醇的工艺方法。

背景技术

木糖醇是一种白色结晶体，其甜度与蔗糖相当，能量相当于葡萄糖，因其 具有防龋特性，人体代谢无需胰岛素参加，同时对改善肝功能、治疗急慢性肝 炎、急性心肌炎、糖尿病、肾功能衰竭等方面具有较好效果，因此被广泛应用 于化工、轻工及国防等领域。

目前木糖醇的生产基本上都是使用化学法，该方法一般以玉米芯、蔗渣等 富含戊聚糖的植物纤维为原料，经酸水解及分离纯化得到木糖，再经过高温高 压氢化、离子交换、结晶等步骤得到木糖醇。整个工艺包含了一系列复杂的分 离纯化过程，回收收率只有玉米芯的10％，且产生污水较多，污染环境严重，同 时高温、高压的条件也无法满足安全生产的要求，从而限制了木糖醇的生产。

生物法生产木糖醇，国内自1989年章克昌等人首次报道利用酵母菌转化木 糖产木糖醇以来，有关微生物发酵生产木糖醇的报道逐渐增多。但关于生物直 接转化玉米芯生产木糖醇，无论国内还是国外报道都很少。

发明内容

本发明的目的是提供一种生物转化玉米芯生产木糖醇的工艺方法，以解决 现有技术工艺复杂，生产成本高，原料利用率和木糖醇收率低，产生污水较多， 污染环境严重，高温、高压的条件也无法满足安全生产的要求等问题。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是完全通过生物转化，以玉米芯 为原料生产木糖醇，其工艺方法如下：

1、玉米芯的预处理：将玉米芯清洗干净后，由粉碎机粉碎，过40-80目 筛备用；

2、玉米芯的酶解：取上述玉米芯粉，按1∶4-1∶10的重量比例加入纯化 水，调节pH值至4.5-6.0，搅拌转速为10-100转/分钟，按玉米芯干物的 0.5-5.0％加入半纤维素降解复合酶，控制酶解温度为40-60℃，酶解时间 5-30h，然后经板框压滤机过滤，去除废渣，得到的酶解液中糖的重量百分比浓 度为5-20％，用高效液相检测酶解液纯度，其中葡萄糖占1-3％，木糖占50- 80％，阿拉伯糖占10-30％；

3、液体菌种的制备：在容器中按装液量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，同时加入木糖15-30g、葡 萄糖20-35g，在100-130℃下灭菌10-30min后，在无菌条件下取菌种转接入 上述容器中，控制温度为30-35℃，摇瓶转速为180-220转/分钟，生长繁殖时 间10-30h，得到液体菌种备用；

4、木糖醇的发酵生产：将上述步骤2的酶解液浓缩至重量百分比浓度为10 -30％，以此为底物，接入上述步骤3制备好的液体菌种，并按体积量加入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)，混合均匀后，调节酶解液的pH值为4.0-7.0， 控制发酵温度为15-40℃，搅拌转速为100-300转/分钟，时间为50-100h， 使酶解液中的木糖转化为木糖醇，得到的发酵液重量百分比浓度为10-30％，用 高效液相色谱仪检测发酵液纯度，其中木糖醇占90-100％，乙醇占1-10％，木 糖占0-1.0％；

5、发酵液的分离与提纯：将上述发酵液在7000-15000转/分钟的条件下 离心，得到澄清发酵液，然后经活性炭脱色和离子交换处理，蒸发浓缩至重量 百分比浓度为75-85％，进行结晶，再经离心、干燥工序得到木糖醇成品，产品 纯度在99％以上。