專利名稱：從木糖結(jié)晶液母液中制備葡萄糖酸的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于葡萄糖酸的制備方法技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及葡萄糖酸的制備方法。
二背景技術(shù)：
葡萄糖酸是重要的醫(yī)藥、食品生產(chǎn)原料，分子式C6H1207,廣泛用作金屬離子的掩蔽劑，食品酸味劑，結(jié)垢清洗劑，乳制品設(shè)備去乳石劑等；其鈣鹽、亞鐵鹽、鉍鹽及其它鹽類用于醫(yī)藥。此外，葡萄糖酸能促進雙歧桿菌的增殖,具有保健作用和抗衰老作用。
葡萄糖是人體主要的能源物質(zhì)，而糖尿病患者對葡萄糖的耐受力低，不能以葡萄糖為甜味劑，因此，木糖醇成為糖尿病患者的主要甜味劑，也用作低熱值食品、保健品的甜味劑。木糖醇由木糖加氫還原、結(jié)晶而成，木糖則由作物秸稈經(jīng)稀硫酸水解、經(jīng)過分離硫酸根、脫色、濃縮、結(jié)晶制得，結(jié)晶木糖后的母液經(jīng)除葡萄糖、濃縮后可反復(fù)用于木糖結(jié)晶。由于秸稈中的多糖由葡萄糖、半乳糖、阿拉伯糖及木糖等組成，反復(fù)結(jié)晶木糖后的木糖結(jié)晶母液中葡萄糖濃度逐漸增加，為5 15%。為保證木糖的質(zhì)量，必須除去木糖結(jié)晶母液中5 15%的葡萄糖，否則，母液只能作為加工焦糖色素的原料或工業(yè)廢棄物排出。如何將木糖結(jié)晶母液種這工業(yè)廢液作為資源化利用，變廢為寶，是有重要意義的研究課題。
現(xiàn)有制備葡萄糖酸的方法，如2008年6月第38巻第6期中的"雙極膜法生產(chǎn)葡萄糖酸的規(guī)?；芯? 一文，公開的是以葡萄糖酸鈉為原料，采用雙極膜在IOA恒流下進行電滲析而得成品。該方法是利用葡萄糖酸帶負(fù)電荷的原理純化葡萄糖酸，其主要缺點是非生物氧化劑不能專一氧化葡萄糖或其他單糖，只能獲得多種單糖的氧化混合物，而電滲析不能將上述單糖的氧化產(chǎn)物分離，因而制備出的葡萄糖酸的純度低、質(zhì)量差。而且，生產(chǎn)過程中，產(chǎn)生大量含鈉離子的電滲析廢液，需要進行綜合利用，否則污染環(huán)境。
三
發(fā)明內(nèi)容
針對現(xiàn)有制備葡萄糖酸方法的不足之處，本發(fā)明的目的是提供一種從木糖結(jié)晶母液中制備葡萄糖酸的方法，具有方法簡單、操作方便、生產(chǎn)成本低、制備出的葡萄糖酸質(zhì)量好、純度高、無"三廢"排放等特點，該方法能同時制備出葡萄糖酸和焦糖色素及蛋白飼料添加劑多種產(chǎn)品，分離葡萄糖酸后的溶液可再次用于結(jié)晶木糖。
本發(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的 一種從木糖結(jié)晶母液中制備葡萄糖酸的方法，以木糖結(jié)晶母液工業(yè)廢棄物為原料，經(jīng)過脫色、酶氧化、超濾、電滲析及濃縮干燥獲得產(chǎn)品，具體步驟如
下(1) 脫色
以木糖結(jié)晶母液工業(yè)廢棄物為原料，先按木糖結(jié)晶母液體積純凈水體積比為1 : 5 10 的比例，在木糖結(jié)晶母液中加入純凈水，攪拌均勻進行稀釋后，將稀釋液泵入納濾器中，用 截留分子量為2000 6000Da的納濾膜進行納濾脫色處理，分別收集納濾脫色液和截留液，對 于納濾脫色液，用于下步進行酶氧化；對于截留液，通過夾層鍋在80 11(TC溫度下濃縮成 漿狀，就制備出焦糖色素。
(2) 酶氧化、超濾
第(i)步完成后，將第(l)步收集的納濾脫色液泵入反應(yīng)罐中，按葡萄糖氧化酶粉末質(zhì)量 納濾脫色液體積比為1 : 250 500的比例，加入葡萄糖氧化酶粉末，在50 60'C溫度下，攪 拌酶氧化30 60分鐘。然后將酶氧化液泵入超濾器中，用截留分子量為30000Da的超濾膜， 在O. 1 0.3MPa下進行超濾，分別收集超濾液(即為脫除葡萄糖氧化酶的溶液)和截留液。 對于截留液，因含有葡萄糖氧化酶及單糖，將其在120 15(TC下進行噴霧干燥，就制備出蛋 白質(zhì)含量為50 70%的飼料添加劑。對于超濾液，用于下步進行電滲析。
(3) 電滲析
第(2)步完成后，將第(2)步收集的超濾液泵入電滲析器中，在電壓為30 60V下進行電滲 析，分別收集電滲析后的稀水和濃水。對于稀水，因其中含有阿拉伯糖、半乳糖及木糖，經(jīng) 真空濃縮后，可再次用于結(jié)晶木糖；對于濃水，因含葡萄糖酸，用于下步進行濃縮干燥。
(4) 濃縮干燥
第(3)步完成后，將第(3)步收集的濃水，泵入反滲透機中，在1.5MPa 2.5MPa壓力下，進 行反滲透濃縮,直至葡萄糖酸的質(zhì)量百分濃度為10 15%時止，就制備出葡萄糖酸濃縮液。然 后，將該濃縮液泵入離心式噴霧干燥機中，在130 18(TC溫度下，進行噴霧干燥，就制備出 葡萄糖酸含量為95 98.6%的葡萄糖酸粉末產(chǎn)品。對于反滲透獲得的純凈水，回收再用于第 (l)步稀釋木糖結(jié)晶母液。 本發(fā)明采用上述技術(shù)方案后，主要有以下效果
1. 本發(fā)明以木糖結(jié)晶母液工業(yè)廢棄物為原料，從多種單糖混合溶液中制備出葡萄糖酸、 焦糖色素及蛋白飼料添加劑多種產(chǎn)品，并且對分離葡萄糖酸后的溶液，還可回收利用，再次 用于結(jié)晶木糖。這不但充分利用了木糖結(jié)晶母液工業(yè)廢棄物，降低生產(chǎn)成本，還為木糖結(jié)晶 母液的資源化利用，開辟了新途徑。
2. 本發(fā)明制備出的葡萄糖酸質(zhì)量好，純度高達98.6%。在生產(chǎn)過程中無"三廢"排放， 實現(xiàn)了清潔生產(chǎn)。
3. 本發(fā)明方法簡單，操作方便，生產(chǎn)成本低，便于推廣應(yīng)用。采用本發(fā)明制備出的產(chǎn)品，可廣泛應(yīng)用于食品、醫(yī)藥、電鍍等行業(yè)中作為金屬離子螯合 劑，酸味劑及著色劑，化妝品的抗衰老劑，飼料添加劑等。具體實施例方式
下面結(jié)合具體實施方式
，進一步說明本發(fā)明。 實施例1
一種從木糖結(jié)晶母液中制備葡萄糖酸的方法，其具體步驟如下 U)脫色
以木糖結(jié)晶母液工業(yè)廢棄物為原料，先按木糖結(jié)晶母液體積純凈水體積比為1 : 5的比 例，在木糖結(jié)晶母液中加入純凈水，攪拌均勻進行稀釋后，將稀釋液泵入納濾器中，用截留 分子量為2000Da的納濾膜進行納濾脫色處理，分別收集納濾脫色液和截留液，對于納濾脫色 液，用于下步進行酶氧化，對于截留液，經(jīng)夾層鍋于8(TC濃縮成漿狀，就制備出焦糖色素。
(2) 酶氧化、超濾
第(l)步完成后，將第(l)步收集的納濾脫色液泵入反應(yīng)罐中，按葡萄糖氧化酶粉末質(zhì)量 納濾脫色液體積比為1 : 250的比例，加入葡萄糖氧化酶粉末，在5(TC溫度下，攪拌酶氧化 30分鐘。然后將酶氧化液泵入超濾器中，用截留分子量為30000Da的超濾膜，在0. lMPa下 進行超濾，分別收集超濾液(即為脫除葡萄糖氧化酶的溶液)和截留液。對于截留液，因含 有葡萄糖氧化酶及單糖，將其在12(TC下噴霧干燥，就制備出蛋白質(zhì)含量為50%的飼料添加劑。 對于濾過液，用于下步進行電滲析
(3) 電滲析
第(2)步完成后，將第(2)步收集的超濾液泵入電滲析器中，在電壓為30V下進行電滲析， 分別收集電滲析后的稀水和濃水。對于稀水，因其中含有阿拉伯糖、半乳糖及木糖。經(jīng)真空 濃縮后，可再次用于結(jié)晶木糖；對于濃水，因其中含葡萄糖酸，用于下步進行濃縮干燥。
(4) 濃縮干燥
第(3)步完成后，將第(3)步收集的濃水，泵入反滲透機中，在1.5MPa壓力下，進行反滲透 濃縮，直至葡萄糖酸的質(zhì)量百分濃度為10%時止，就制備出葡萄糖酸濃縮液。然后，將該濃縮 液泵入離心式噴霧干燥機中，在130'C溫度下，進行噴霧干燥，就制備出葡萄糖酸含量為95%
的產(chǎn)品。對于反滲透獲得的純凈水，回收再用于第a)步稀釋木糖結(jié)晶母液。
實施例2
一種從木糖結(jié)晶母液中制備葡萄糖酸的方法，具體步驟如下
(l)脫色
同實施例1，其特征是木糖結(jié)晶母液體積純凈水體積比為1 : 7.5;用截留分子量為4000Da的納濾膜進行脫色處理；對于截留液，經(jīng)夾層鍋于IO(TC濃縮成漿狀。
(2) 酶氧化、超濾
同實施例1，其特征是葡萄糖氧化酶粉末質(zhì)量納濾脫色液體積比為1 : 375，在55。C 溫度下，攪拌酶氧化45分鐘。用截留分子量為30000Da的超濾膜，在0. 2MPa下進行超濾， 將其在135'C下噴霧干燥，就制備出蛋白質(zhì)含量為60%的詞料添加劑。
(3) 電滲析
同實施例l,其特征是在電壓為45V下進行電滲析。
(4) 濃縮干燥
同實施例1,其特征是在2MPa壓力下進行反滲透濃縮，直至葡萄糖酸的質(zhì)量百分濃度 為12.5%時止。在155。C溫度下進行噴霧干燥，就制備出葡萄糖酸含量為96.8%的產(chǎn)品。 實施例3
一種從木糖結(jié)晶母液中制備葡萄糖酸的方法，具體步驟如下-
(1) 脫色
同實施例1，其特征是木糖結(jié)晶母液體積純凈水體積比為1 : 10的比例；用截留分 子量為6000Da的納濾膜進行納濾脫色處理；對于截留液，經(jīng)夾層鍋于ll(TC濃縮成漿狀。
(2) 酶氧化、超濾
同實施例i，其特征是葡萄糖氧化酶粉末質(zhì)量納濾脫色液體積比為1 : 500的比例， 在6(TC溫度下，攪拌酶氧化60分鐘。用截留分子量為30000Da的超濾膜，在0. 3MPa下進行 超濾，將其在15(TC下噴霧干燥，就制備出蛋白質(zhì)含量為70%的飼料添加劑。
(3) 電滲析
同實施例l，其特征是在電壓為60V下進行電滲析。
(4) 濃縮干燥
同實施例1，其特征是在2.5MPa壓力下進行反滲透濃縮,直至葡萄糖酸的質(zhì)量百分濃 度為15%時止。在18(TC溫度下進行噴霧干燥，就制備出葡萄糖酸含量為98.6%的產(chǎn)品。
權(quán)利要求
1.一種從木糖結(jié)晶液母液中制備葡萄糖酸的方法，其特征在于具體的方法步驟如下(1)脫色以木糖結(jié)晶母液工業(yè)廢棄物為原料，先按木糖結(jié)晶母液體積∶純凈水體積比為1∶5～10的比例，在木糖結(jié)晶母液中加入純凈水，攪拌均勻進行稀釋后，將稀釋液泵入納濾器中，用截留分子量為2000～6000Da的納濾膜進行納濾脫色處理，分別收集納濾脫色液和截留液，對于截留液，通過夾層鍋在80～110℃溫度下濃縮成漿狀；(2)酶氧化、超濾第(1)步完成后，將第(1)步收集的納濾脫色液泵入反應(yīng)罐中，按葡萄糖氧化酶粉末質(zhì)量∶納濾脫色液體積比為1∶250～500的比例，加入葡萄糖氧化酶粉末，在50～60℃溫度下，攪拌酶氧化30～60分鐘，然后將酶氧化液泵入超濾器中，用截留分子量為30000Da的超濾膜，在0.1～0.3MPa下進行超濾，分別收集超濾液和截留液，對于截留液，將其在120～150℃下進行噴霧干燥，就制備出蛋白質(zhì)含量為50～70％的飼料添加劑；(3)電滲析第(2)步完成后，將第(2)步收集的超濾液泵入電滲析器中，在電壓為30～60V下進行電滲析，分別收集電滲析后的稀水和濃水，對于稀水，進行真空濃縮；(4)濃縮干燥第(3)步完成后，將第(3)步收集的濃水，泵入反滲透機中，在1.5MPa～2.5MPa壓力下，進行反滲透濃縮，直至葡萄糖酸的質(zhì)量百分濃度為10～15％時止，然后，將該濃縮液泵入離心式噴霧干燥機中，在130～180℃溫度下，進行噴霧干燥，就制備出葡萄糖酸含量為95～98.6％的葡萄糖酸粉末產(chǎn)品。
2. 按照權(quán)利要求1所述的從木糖結(jié)晶液母液中制備葡萄糖酸的方法，其特征在于具體的方法步驟如下-(1) 脫色同權(quán)利要求1，其特征是木糖結(jié)晶母液體積純凈水體積比為1 : 5;用截留分子量為2000Da的納濾膜進行脫色處理；對于截留液，經(jīng)夾層鍋于8(TC濃縮成漿狀；(2) 酶氧化、超濾同權(quán)利要求1，其特征是葡萄糖氧化酶粉末質(zhì)量納濾脫色液體積比為1 : 250，在50。C溫度下，攪拌酶氧化30分鐘，用截留分子量為30000Da的超濾膜，在0. lMPa下進行超濾，對于截留液，將其在120'C下噴霧干燥，就制備出蛋白質(zhì)含量為50%的飼料添加劑；(3) 電滲析同權(quán)利要求l，其特征是在電壓為30V下進行電滲析；(4)濃縮干燥同權(quán)利要求1，其特征是在1.5MPa壓力下進行反滲透濃縮，直至葡萄糖酸的質(zhì)量百分濃度為10%時止，在130'C溫度下進行噴霧干燥，就^1』備出葡萄糖酸含量為95%的產(chǎn)品。
3. 按照權(quán)利要求1所述的從木糖結(jié)晶液母液中制備葡萄糖酸的方法，其特征在于具體的方法步驟如下；a)脫色同權(quán)利要求1，其特征是木糖結(jié)晶母液體積純凈水體積比為1 : 7.5，用截留分子量為4000Da的納濾膜進行脫色處理，對于截留液，經(jīng)夾層鍋于IO(TC濃縮成漿狀；(2) 酶氧化、超濾同權(quán)利要求1，其特征是葡萄糖氧化酶粉末質(zhì)量納濾脫色液體積比為1 : 375，在55。C溫度下，攪拌酶氧化45分鐘，用截留分子量為30000Da的超濾膜，在0. 2MPa下進行超濾，對于截留液，將其在135'C下噴霧干燥，就制備出蛋白質(zhì)含量為60%的飼料添加劑；(3) 電滲析同權(quán)利要求l,其特征是在電壓為45V下進行電滲析；(4) 濃縮干燥同權(quán)利要求l，其特征是在2MPa壓力下進行反滲透濃縮至葡萄糖酸的質(zhì)量百分濃度為12.5%時止，在155'C溫度下進行噴霧干燥，就制備出葡萄糖酸含量為96.8%的產(chǎn)品。
4. 按照權(quán)利要求1所述的從木糖結(jié)晶液母液中制備葡萄糖酸的方法，其特征在于具體的方法步驟如下-(1) 脫色同權(quán)利要求1，其特征是木糖結(jié)晶母液體積純凈水體積比為1 : 10，用截留分子量為6000Da的納濾膜進行納濾脫色處理，對于截留液，經(jīng)夾層鍋于11(TC濃縮成漿狀；(2) 酶氧化、超濾同權(quán)利要求1，其特征是葡萄糖氧化酶粉末質(zhì)量納濾脫色液體積比為1 : 500,在60。C溫度下，攪拌酶氧化60分鐘，用截留分子量為30000Da的超濾膜，在0. 3MPa下進行超濾，對于截留液，將其在150'C下噴霧干燥，就制備出蛋白質(zhì)含量為70%的飼料添加劑；(3) 電滲析同權(quán)利要求l，其特征是在電壓為60V下進行電滲析；(4)濃縮干燥同權(quán)利要求l,其特征是在2.5MPa壓力下進行反滲透濃縮，直至葡萄糖酸的質(zhì)量百分濃度為15%時止，在18(TC溫度下進行噴霧干燥，就制備出葡萄糖酸含量為98.6%的產(chǎn)品。
全文摘要
一種從木糖結(jié)晶母液中制備葡萄糖酸的方法，涉及葡萄糖酸的制備方法。本發(fā)明以木糖結(jié)晶母液工業(yè)廢棄物為原料，經(jīng)脫色、酶氧化、超濾、電滲析及濃縮干燥獲得產(chǎn)品。本發(fā)明具有能充分利用木糖結(jié)晶母液工業(yè)廢物制備出葡萄糖酸和焦糖色素及蛋白飼料多種產(chǎn)品，且制備出的葡萄糖酸的質(zhì)量好，純度高達98.6％，還具有方法簡單，操作方便，生產(chǎn)成本低，便于推廣應(yīng)用等特點，并為木糖結(jié)晶母液工業(yè)廢棄物的資源化利用開辟了新途徑。采用本發(fā)明制備出的產(chǎn)品，可廣泛應(yīng)用于食品、醫(yī)藥、電鍍等行業(yè)中作為金屬離子螯合劑、酸味劑及著色劑，化妝品的抗衰老劑和飼料添加劑等。
文檔編號C12P7/40GK101538591SQ20091010371
公開日2009年9月23日 申請日期2009年4月29日 優(yōu)先權(quán)日2009年4月29日
發(fā)明者周小華, 廖妙飛, 桑魯燕, 蘇霞利, 趙成霞, 挺 金, 林 陳, 魏順安 申請人:重慶大學(xué)