[发明专利]一种利用间歇模拟移动床色谱同时制取木糖、阿拉伯糖和半乳糖的方法

说明书

本发明公开了一种利用间歇模拟移动床色谱同时制取木糖、阿拉伯糖和半乳糖的方法，属于食品工业分离技术领域。该方法包括以下步骤：(1)木糖母液预处理；(2)间歇模拟移动床色谱分离木糖、阿拉伯糖和半乳糖。本发明不仅能以高纯度和高产率从木糖母液或木糖发酵液中同时制取木糖、阿拉伯糖和半乳糖，克服糖组分回收率不高、常规色谱不满足分离要求、现有色谱多组分分离系统复杂、固定相需求量大、分离功能区交叉污染等问题，还解决了因半乳糖导致木糖和阿拉伯糖结晶收率较低、发酵法难以消耗掉半乳糖等问题，实现了高价值糖类的充分回收，提高了资源利用率。

技术领域

本发明属于食品工业分离技术领域，涉及一种利用间歇模拟移动床色谱同时制取木糖、阿拉伯糖和半乳糖的方法。

背景技术

木糖是一种戊糖，又称五碳醛糖，主要以杂多糖形式存在植物中。木糖是一种低热量糖甜味剂(甜度是蔗糖的72％，接近葡萄糖)，有促进生产双歧杆菌和肠道蠕动、抗龋齿等功效。木糖催化加氢后的产物(即木糖醇)是一种健康的甜味剂，甜度与蔗糖相当，木糖醇具有与木糖类似的生理功效。

阿拉伯糖是一种五碳糖，又称树胶醛糖，主要以杂多糖形式存在植物果浆、半纤维素等中。阿拉伯糖是一种新型的低热量甜味剂，现已经被美国、日本等批准列入健康食品添加剂，其代表性的生理作用是有选择性地影响小肠二糖水解酶中消化蔗糖的蔗糖酶，制约蔗糖和葡萄糖转化为糖原被肝脏吸收。

半乳糖是一种含有热量的六碳醛糖，是哺乳动物乳汁的组成成分和糖蛋白的重要成分，是构成脑神经系统中脑苷脂的成分。植物界中半乳糖以多糖形式存在于植物胶或常青藤浆果中。植物细胞壁的半纤维分支结构中，侧链取代基中含有半乳糖单元，在半纤维酸水解时会以单糖形式从植物细胞壁中溶出。

作为有特殊功效的三种糖类，最初用于营养保健和食品工业，现在逐步发展到化工、制药、化妆品、生物炼制、石油等非食品领域。

工业上，用玉米芯、秸秆、甘蔗渣、桉树等农林废弃物经稀酸水解或酶解获得初级糖液，再经过精制、浓缩和结晶制取木糖(或氢化制备木糖醇)和阿拉伯糖，此过程中会产生大量的木糖母液。然而，现有生产中无论是木糖或阿拉伯糖，只有达到较高纯度后才能体现科技或商业价值，因此分离纯化是其生产制造过程中极为重要的环节。

木糖母液是指木糖结晶后剩余的粘稠液体，一般含有木糖、阿拉伯糖、葡萄糖、半乳糖及少量其它杂质，根据原料及工艺不同，组分含量稍有差别，按质量分数计，大致是木糖含40％～52％、阿拉伯糖含25％～32％、葡萄糖含10％～18％、半乳糖含10％～16％和杂质含3％～7％。木糖结晶后导致母液中的半乳糖和葡萄糖比例增高，传统结晶工艺则无法提取木糖和阿拉伯糖。对于此问题，一般先对木糖母液发酵除去葡萄糖，再用色谱分离提取木糖和阿拉伯糖，其它组分作为杂糖。色谱分离获得富含木糖的组分回到上游再次进行木糖结晶，富含阿拉伯糖的组分则经过精制、浓缩和结晶制得晶体物。

中国专利(公开号CN1699587A)中以木糖水解液或木糖母液为原料，以酿酒酵母发酵除去其中葡萄糖，用模拟移动床色谱分离目标组分木糖与阿拉伯糖等杂糖，得到富含木糖组分用于再次结晶。中国专利(公开号CN104086607A)用活性干酵母分去除葡萄糖，经过脱色、离交及蒸发后，用连续色谱分离富含阿拉伯糖组分和木糖组分，结晶获得阿拉伯糖和木糖。中国专利(公开号CN107142337A)公开了以甘蔗渣为原料制备木糖和阿拉伯糖，用0.2％～2％酵母发酵木糖结晶母液，用色谱分离装置进行分离，获得富含木糖组分、以及富含阿拉伯糖组分。木糖母液通过发酵去除葡萄糖，分离提取阿拉伯糖和木糖，其它含半乳糖等作为杂糖，无法提取母液中含量高且附加值高的半乳糖、仅以低价处理杂糖。

为了减少木糖母液中糖组分种类及含量，用生物发酵或酶法辅助纯化，用特定微生物或酶选择性转化木糖水解液或木糖母液中不需要的糖类，提高目标单糖相对纯度。