[发明专利]一种利用生物处理提高结晶木糖收率的方法

说明书

技术领域

       本发明属于生物技术领域，涉及一种利用生物处理提高结晶木糖收率的方法。

背景技术

木糖是一种戊糖，外观为白色晶体，甜度约为蔗糖的70%，与葡萄糖甜度接近，风味亦与葡萄糖相似。木糖经加氢处理后可制得木糖醇。木糖和木糖醇是重要的化工产品和原料，既可作为甜味剂应用于功能性食品等的生产，满足糖尿病患者对糖的需求；也可作为化工原料用于制备表面活性剂、乳化剂、破乳剂、醇酸树脂及涂料，同时在医药工业也被作为制造各种药物的原料。目前木糖和木糖醇已被广泛应用于食品、保健品、医药、香精、轻工和化工等多个行业。阔叶木和玉米芯等是生产木糖的重要原料来源，生产工艺一般是首先利用稀酸水解或高温热水处理原料，将木糖从原料中提出，再经过中和、脱色、离子交换、浓缩、二次脱色、二次离子交换、浓缩结晶等步骤，将木糖从溶液中结晶析出。由于在阔叶木和玉米芯等原料水解溶出木糖的过程中，原料中碳水化合物的其它一些糖组分，如半乳糖、阿拉伯糖、甘露糖、葡萄糖等组分，也被部分或全部溶出，这些杂糖组分的存在，降低了木糖在糖溶液中的含量，致使木糖在结晶阶段由于纯度不高，溶液中的部分木糖难以被结晶出来，影响了结晶木糖的收率。未结晶析出的木糖与其他糖组分残留在木糖母液中，只能以较低的价格出售，影响了企业的经济效益。如果设法提高溶液中的木糖纯度，可望使得更多的木糖被结晶出来，提高结晶木糖的收率，这对提高单位原料的木糖产量，提高企业经济效益具有重要意义。

中国发明专利 201110438071.6公开了一种提高结晶木糖收率的方法，该方法根据木糖溶解度特性，利用外保温措施，减少溶液的过饱和度，提高结晶速率，该方法可解决传统工艺因木糖溶解度梯度不同形成大量的伪晶或聚晶，造成离心分离困难的问题，但该方法并没有涉及水解液中的杂糖影响木糖结晶的问题。中国发明专利96101324.9也公开了一种提高结晶木糖收率的方法，其特征是使用复合有机溶剂，以降低木糖的溶解度及糖膏粘度，使结晶终止温度降至10℃以下，糖膏始终处于过饱和状态，有更多的木糖可以结晶析出，粘度的降低使结晶和母液的离心分离能顺利进行，整个结晶过程在磁场中进行，在磁场力作用下，木糖能迅速地按磁场力的要求顺序排列在晶体表面上，所得木糖晶体颗粒大、纯度高。然而上述工艺虽然提高了木糖的结晶收率，但该方法始终未涉及杂糖的影响问题，也没有涉及到生物处理工艺。 

     阔叶木是生产木糖的主要原料之一，但由于阔叶木原料的化学组成与玉米芯等非木材原料相比存在较大差异，因此水解后获得的水解液中糖的组成和含量均有不同。阔叶木中半纤维素成分占总原料重量的20-35%，其中主要为五碳糖，包括木聚糖、聚阿拉伯糖等。例如，桦木中木聚糖组分约占22%，在国外已经成为木聚糖和木糖的主要生产原料。国内也已经有采用阔叶木，如桉木、桦木等木材为原料，通过对木片进行热水预水解生产木糖和木糖醇的研究，如中国发明专利CN102605108和专利 CN102617284 介绍了一种利用桉木制浆预水解液生产木糖和木糖醇的方法。但通过检索，还未发现涉及利用生物处理阔叶木水解液以提高结晶木糖收率的报道。

发明内容

本发明的目的是提供一种利用生物处理提高结晶木糖收率的方法，即在阔叶木水解生产木糖过程中，通过生物处理提高结晶段结晶木糖的收率，提高单位原料生产木糖的产量。    

本发明所述利用生物处理提高结晶木糖收率的方法，步骤是：

  （1）制备木糖水解液：在150-200℃条件下采用高温水处理阔叶木得到富含木寡糖的处理液，将处理液浓缩至折光度为8-30%的浓度后，继续进行弱酸性水解处理，制得富含木糖的水解液；或者将阔叶木在1:3~1:8固液比下进行酸处理后直接得到富含木糖的阔叶木水解液，然后将木糖水解液浓缩至8-30%的折光度；其中得到的水解液中葡萄糖含量为1-25 g/L、木糖为40-150 g/L、半乳糖为5-25 g/L； 

（2）脱色和中和处理水解液：向步骤（1）得到的水解液中加入10-30wt%的活性碳进行脱色处理，然后加入碳酸钙或石灰乳进行中和处理，再经沉淀、过滤步骤后，得到初步澄清的阔叶木木糖水解液； 

（3）以水解液为原料配制发酵培养基； 

（4）利用制得发酵培养基获得用于后续发酵的酵母种子液； 

（5）生物处理木糖水解液；

（6）木糖的结晶析出：将步骤（5）生物处理过的木糖水解液即纯化后的发酵液以常规方法进一步浓缩、脱色，再经过离子交换、浓缩结晶步骤，得到析出木糖晶体；

  其特征在于：