木糖醇联产L-阿拉伯糖纯化和结晶工艺的研究
木糖醇是一种有较高能量和甜度的糖醇，能预防龋齿、改善糖尿病、肝功能及血酮症等特殊生理功能。而L-阿拉伯糖是一种与木糖醇结构相似、分子量相近的还原糖，其甜度与蔗糖相当，能非竞争性的抑制小肠对蔗糖的吸收，被广泛的应用在减肥和“三高”领域。近年来，木糖醇和L-阿拉伯糖的高附加值引起了人们的广泛关注。目前大规模生产木糖醇和L-阿拉伯糖的工艺主要是化学合成法，其纯化成本较高并对环境带来了较大的损害。相对于化学合成法，微生物法具有低污染、低成本及高效性的特点而成为人们研究的热点。微生物法生产木糖醇，其成分较复杂，产物含量较低，因而，为了获得木糖醇和L-阿拉伯糖产品就需要一定分离纯化手段。本研究就是通过对木糖醇发酵液利用分离纯化工艺来获得木糖醇的同时也得到L-阿拉伯糖。
第一，对木糖醇发酵液初步纯化处理，去除发酵液中细胞及蛋白，并利用超滤、离子交换树脂脱色及脱盐，电导低于0.03ms/cm，吸光度低于0.009Abs。
其次，利用钙型阳离子交换树脂DTF-01分离木糖醇发酵液中的L-阿拉伯糖及木糖醇，确定上样量为1BV，上样流速为2BV/h，洗脱剂为2BV的去离子水，洗脱流速为3BV/h。经过优化的分离工艺，得到了前馏分L-阿拉伯糖的含量由25％提高至70％，分离回收率为42.5％;收集后馏分是纯度较高的木糖醇，其含量由75％提高至89.8％，分离的回收率为69.2％。然后根据参考单根色谱柱静态动态吸附解吸实验，利用了较大规模的模拟移动床色谱来分离L-阿拉伯糖和木糖醇的混合溶液。在固形物含量为45％，settime为300 s时提取液出口收集到纯度由81.24％提高至96.66％的木糖醇，提余液出口收集到纯度由19％提高至44.51％的L-阿拉伯糖。
最后，通过结晶的方法制得木糖醇和L-阿拉伯糖晶体。其中，木糖醇结晶工艺参数:初始浓度750 g/L，冷却温度为-8℃，结晶时间为24 h，加入1‰的晶种，其结晶得率为66.78％，纯度为97.37％。L-阿拉伯糖的结晶工艺参数:初始浓度900 g/L，冷却温度-5℃，结晶时间48 h，1‰晶种，其结晶得率为40.7％，纯度为99.23％。木糖醇发酵液经结晶后，前馏分中木糖醇含量由26.878％降至4.546％，L-阿拉伯糖含量由70％提高至83.68％;后馏分中L-阿拉伯糖含量由9.173％降至5.189％，木糖醇含量为93.92％，最终实现了木糖醇和L-阿拉伯糖的分离。
木糖醇;L-阿拉伯糖;脱色脱盐;分离纯化;结晶工艺;超滤膜
北京化工大学
硕士
化学工程与技术
袁其朋
2013
中文
TQ464.1;TQ460.1
111
2013-12-31（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）