一种D-阿洛酮糖晶体的制备方法与流程

本发明属于d-阿洛酮糖的制备技术领域，具体涉及一种d-阿洛酮糖晶体的制备方法。

背景技术：

d-阿洛酮糖属于稀有单糖，是一种低热量甜味剂，若以100g/l的蔗糖溶液为例，d-阿洛酮糖的甜度是70%的蔗糖，但是只有0.3%的蔗糖能量，是食品中蔗糖的最佳代替品。同时，d-阿洛酮糖由于可抑制体内的肝脂生成酶和肠α-糖苷酶，因此在小肠内很难被代谢吸收，可降低餐后高血糖，改善胰岛素抵抗并减少体内脂肪的堆积，具有独特的生理功能，有益于肥胖和糖尿病人群。此外，美国食品药品管理局（fda）宣布d-阿洛酮糖为“一般认为安全的”（gras）食品，可应用在食品、医药等领域。随着人们生活水平的日益提升和对食品安全的日渐重视，具备各种功能特性和低热量的甜味剂d-阿洛酮糖，将受到消费者的高度关注。

d-阿洛酮糖主要有生物合成与化学合成两种途径。相较于化学合成，生物合成的方法更为环保，有利于后续产物的分离纯化，具有重大的经济效益和社会效益。韩国希杰第一制糖株式会社、日本松谷集团和英国泰莱公司是目前全球生产d-阿洛酮糖的三大厂家，他们均通过改良的重组菌株生产d-阿洛酮糖3-差向异构酶，并利用该酶催化果糖生产d-阿洛酮糖，均已实现d-阿洛酮糖的商用化。与国外相比，国内对d-阿洛酮糖的研究相对落后。江南大学最先通过对鱼塘淤泥和水样筛选，得到一株能合成d-阿洛酮糖3-差向异构酶的类球红细菌，其能催化d-果糖生成d-阿洛酮糖，转化率最高达到6.54%。但是生物法也存在一定的弊端，目前酶法生产d-阿洛酮糖主要受制于所用酶的催化效率低、底物粘度大以及生产工艺繁琐等。

中国专利cn106520863a公开例如一种生物酶转化d-果糖制备d-阿洛酮糖的生产工艺，以d-果糖为原料，经d-阿洛酮糖3-差向异构酶作用于果糖，后经脱色、离交、浓缩、色谱分离、结晶得d-阿洛酮糖晶体，但使用该方法果糖转化为d-阿洛酮糖的转化率低（30%以下），而且结晶后晶体的产率低。中国专利cn109306365a公开了一种真空喷雾干燥制备d-阿洛酮糖粉的方法，在低温条件下完成瞬间喷雾干燥，但喷雾干燥易堵塞，且产品在储存过程中容易结块，造成生产效率低。

综上所述，研发一种制备高纯度、高品质的d-阿洛酮糖的方法具有重要意义。

技术实现要素：

针对现有技术中存在的制备d-阿洛酮糖晶体产率低的问题，本发明提供了一种d-阿洛酮糖晶体的制备方法，该法操作简单，过程低温，最大限度的保持产品的稳定性，得到高质量的最终产品，有较大的工业化生产和应用价值。

本发明通过以下技术方案实现：

一种d-阿洛酮糖晶体的制备方法，通过以下步骤制备得到：

（1）酶转化：取45-50%g/gd-果糖溶液，添加8-12u/ml的d-阿洛酮糖3-差向异构酶，在50-60℃下反应8-10h，升温灭酶得酶转化液；

（2）高浓脱色：步骤（1）中的酶转化液进行高浓脱色；

（3）高浓离交：步骤（2）的脱色液以2-3bv/h的速度经离子交换树脂降低电导；

（4）连续色谱分离：步骤（3）中高浓离交后的酶转化液进入顺序式模拟移动床色谱柱进行色谱分离；

（5）高浓脱色：步骤（4）连续色谱分离后的酶化液再次进行脱色；

（6）高浓离交：步骤（5）中脱色后的酶转化液以2-3bv/h的速度经离子交换树脂降低电导；

（7）高浓降温结晶：对步骤（6）中高浓离交后的酶转化液进行真空浓缩，得到d-阿洛酮糖浓缩液，快速降温至40-50℃，搅拌情况下加入60-80目阿洛酮糖晶种，缓慢降温至晶体析出；

（8）离心干燥：将含有晶体的浓缩液离心分离，水洗，得到的湿晶体进入流化床和陈化仓干燥至水分含量低于0.05%。

进一步地，步骤（1）中得到的所述酶转化液中的糖浓为40-50wt%料液；所述的d-阿洛酮糖3-差向异构酶的酶活为1000-2000u/ml。

进一步地，步骤（2）和步骤（5）中所述的高浓脱色为颗粒碳脱色，脱色温度为70-80℃，脱色时间为2-4h。

进一步地，步骤（3）和步骤（6）中进行高浓离交的温度为50-60℃，压力为0.3-0.4mpa。

进一步地，步骤（3）和步骤（6）中所述的离子交换树脂为阳阴离子交换树脂。

进一步地，步骤（4）中所述的色谱分离的温度为70-80℃，分离速度为1.0ml/min。

进一步地，步骤（7）中所述的d-阿洛酮糖浓缩液的浓度为料液总糖浓80~85wt%；所述的晶种为60-80目的阿洛酮糖晶体，搅拌速度为150-250rpm，降温速率为0.1-0.2℃/h。

进一步地，步骤（7）种所述的晶种的加入量为真空浓缩液干基质量的0.1-1%。

进一步地，步骤（8）种所述的离心分离条件为4000-5000rpm，时间为30-50min。

有益效果

本发明提供了一种高纯度、高收率d-阿洛酮糖晶体，该法操作简单，过程低温，可以最大限度的保持产品的稳定性，得到高质量的最终产品，有较大的工业化生产和应用价值。

具体实施方式

以下结合具体实施例，进一步阐述本发明的操作方法。但是这些实施例仅用于详细说明本发明，而不用于限制本发明的范围。

本发明中果糖来源为保龄宝生物股份有限公司产品，纯度为99.8%。

实施例1

（1）酶转化：在浓度为45wt%d-果糖溶液中按照8u/ml果糖的量加入d-阿洛酮糖3-差向异构酶（d-阿洛酮糖3-差向异构酶酶活为1150u/ml），在55℃下反应9h，升温至100℃灭酶得酶转化液，该酶转化液中糖浓为45wt%；

（2）高浓脱色：将步骤（1）中的酶转化液加入到颗粒碳柱中进行脱色，脱色温度为75℃，脱色时间为3h，脱色后酶转化液的透光率为（t440nm）98.3%；

（3）高浓离交：步骤（2）高浓脱色后的酶转化液以3bv/h的速度经过阳(d001)阴(d301)离子交换树脂降低电导，温度55℃，加压0.3mpa，得到料液的电导率为40.5μs/cm，透光率（t440nm）为99.3%，ph值为6.2；

（4）连续色谱分离：步骤（3）高浓离交后的酶转化液进入顺序式模拟移动床色谱柱行分离，分离速度为1.0ml/min，温度70℃，将色谱分离后，酶转化液中d-阿洛酮糖的纯度为98.5%；

（5）高浓脱色：步骤（4）经色谱分离后的酶转化液再次进入颗粒碳柱中进行脱色，脱色温度为75℃，脱色时间为3h，脱色后酶转化液的透光率（t440nm）为99.5%；

（6）高浓离交：步骤（5）再次脱色后的酶转化液以3bv/h的速度经过阳(d001)阴(d301)离子交换树脂降低电导，温度为55℃，加压0.3mpa，得到料液的电导率为20.5μs/cm，透光率（t440nm）为99.8%，ph值为6.3；

（7）高浓降温结晶：将步骤（6）高浓离交后的酶转化液真空浓缩至82wt%，得到d-阿洛酮糖浓缩液，快速降温至48℃，在160rpm下添加0.8%的晶种，每小时降温0.18℃，降至35℃；

（8）离心干燥：在5000rpm离心条件下对含有晶体的d-阿洛酮糖浓缩液进行分离，离心时间为30min，离心后晶体水洗（按照15%干量晶体的加水量进行清洗），得到的湿晶体进入流化床和陈化仓干燥，进风湿度控制≤25%rh，进风温度控制25℃，陈化时间为25h，干燥后d-阿洛酮糖水分含量为0.03wt%，得到d-阿洛酮糖晶体收率为68%，60目以上晶体占比为60.5%。

实施例2

（1）酶转化：酶转化：在浓度为50wt%d-果糖溶液中按照9u/ml的量加入d-阿洛酮糖3-差向异构酶（d-阿洛酮糖3-差向异构酶酶活为1050u/ml），在55℃下反应10h，升温至100℃灭酶得酶转化液，该酶转化液中糖浓为50wt%；

（2）高浓脱色：将步骤（1）中的酶转化液加入到颗粒碳柱中进行脱色，脱色温度为80℃，脱色时间为4h，脱色后酶转化液的透光率为（t440nm）98.9%；

（3）高浓离交：步骤（2）高浓脱色后的酶转化液以2bv/h经过阳(d001)阴(d301)离子交换树脂降低电导，温度60℃，加压0.4mpa，得到料液的电导率为28.5μs/cm，透光率（t440nm）为99.5%，ph值为6.5；

（4）连续色谱分离：步骤（3）高浓离交后的酶转化液进入顺序式模拟移动床色谱柱行分离，分离速度为1.0ml/min，分离温度75℃，将色谱分离后，酶转化液中d-阿洛酮糖的纯度为99.1%；

（5）高浓脱色：步骤（4）经色谱分离后的酶转化液再次进入颗粒碳柱中进行脱色，脱色温度为80℃，脱色时间为4h，脱色后酶转化液的透光率（t440nm）为99.8%；

（6）高浓离交：步骤（5）再次脱色后的酶转化液以2bv/h的速度经过阳(d001)阴(d301)离子交换树脂降低电导，温度为60℃，加压0.4mpa，得到料液的电导率为10.3μs/cm，透光率（t440nm）为99.8%，ph值为6.45；

（7）高浓降温结晶：将步骤（6）高浓离交后的酶转化液真空浓缩至84wt%，得到d-阿洛酮糖浓缩液，快速降温至46℃，在240rpm下添加0.8%的晶种，每小时降温0.1℃，降至33℃；

（8）离心干燥：4000rpm离心条件下对含有晶体的d-阿洛酮糖浓缩液进行分离，离心时间为50min，离心后晶体水洗（按照20%干量晶体的加水量进行清洗），得到的湿晶体进入流化床和陈化仓干燥，进风湿度控制≤25%rh，进风温度控制20℃，陈化时间为30h。干燥后d-阿洛酮糖水分含量为0.02wt%，得到d-阿洛酮糖晶体收率为71.5%，60目以上晶体占比为68.9%。

上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

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