阅读说明：本技术 一种利用植物秸秆制备l-***糖的方法 (Method for preparing L-arabinose by using plant straws ) 是由 宋建民 王德海 宛荣生 张琴 王颂 黄祥君 于 2019-11-14 设计创作，主要内容包括：本发明公开了糖类制备相关技术领域的一种利用植物秸秆制备L-阿拉伯糖的方法,包括如下步骤:按重量份计,向反应釜中加入2000～3000份植物秸秆、6000～7000份的水和10～15份的质量百分浓度为0.5～0.8％的强酸,在0.15～0.2MPa条件下加热至110～120℃处理45～50min；加入碱溶液,调节pH至6.5～7.5；过滤得到滤渣；加40～50份氮源和1～3份微生物并在富氧条件下维持40～42℃发酵60～72h；过滤得到发酵液；减压蒸馏得到浓度为75～80wt％的浓缩液；冷却至50～55℃后,加入L-阿拉伯糖晶种；在100～120℃条件下烘干制得L-阿拉伯糖；本发明利用植物秸秆作为生产原料,成本低廉；技术路线简单,便于推广应用；有效提高了生产效率；制得产品纯度优于行业普遍水准。(The invention discloses a method for preparing L-arabinose by utilizing plant straws in the related technical field of saccharide preparation, which comprises the following steps of adding 2000-3000 parts by weight of plant straws, 6000-7000 parts by weight of water and 10-15 parts by weight of strong acid with the mass percentage concentration of 0.5-0.8% into a reaction kettle, and heating to 110-120 ℃ under the condition of 0.15-0.2 MPa for processing for 45-50 min; adding an alkali solution, and adjusting the pH value to 6.5-7.5; filtering to obtain filter residue; adding 40-50 parts of nitrogen source and 1-3 parts of microorganism, and fermenting for 60-72 hours under the condition of oxygen enrichment and maintaining the temperature at 40-42 ℃; filtering to obtain fermentation liquor; carrying out reduced pressure distillation to obtain a concentrated solution with the concentration of 75-80 wt%; cooling to 50-55 ℃, and adding L-arabinose seed crystals; drying at 100-120 ℃ to obtain L-arabinose; the invention uses plant straw as raw material, which has low cost; the technical route is simple and is convenient to popularize and apply; the production efficiency is effectively improved; the purity of the prepared product is superior to the common level of the industry.)

一种利用植物秸秆制备L-***糖的方法

技术领域

本发明涉及糖类制备相关技术领域，特别涉及一种利用植物秸秆制备L-***糖的方法。

背景技术

L-***糖，又称树胶醛糖、果胶糖；是一种戊醛糖。在自然界中，L-***糖虽然广泛存在于水果和粗粮的皮壳中，但很少以单糖形式存在，通常与其他单糖结合，以杂多糖的形式存在于胶质、半纤维素、果胶酸、细菌多糖及某些糖苷中。

由于L-***糖可以抑制人体肠道内蔗糖酶的活性，从而具有了抑制蔗糖吸收的功效；此外，L-***糖还可以抑制身体脂肪堆积，因而可被用于防治肥胖、高血压、高血脂等疾病。

现有技术中，对于L-***糖的生产以及提纯方式，生产成本高，特别是在结晶过程中耗费时间较长，结晶纯度不高，给工业生产带来较大的困难。

发明内容

针对现有技术存在的生产成本高，在结晶过程中耗费时间较长，结晶纯度不高，给工业生产带来较大的困难等技术问题，本发明提供一种利用植物秸秆制备L-***糖的方法。

为实现上述目的，本发明的技术方案为：

一种利用植物秸秆制备L-***糖的方法，包括如下步骤:

S1)向反应釜中加入按重量份计的以下原料：2000～3000份的粉碎成3～5cm的小段的植物秸秆、6000～7000份的水和10～15份的质量百分浓度为0.5～0.8％的强酸，在0.15～0.2MPa条件下加热至110～120℃处理45～50min；

S2)将S1所得混合液冷却，然后向其中加入碱溶液，调节pH至6.5～7.5；

S3)过滤S2所得混合物，弃去滤液，保留滤渣进行后续操作；

S4)向S4所得滤渣中加入按重量份计的以下原料：40～50份氮源和1～3份微生物并在富氧条件下维持40～42℃发酵60～72h；

S5)过滤S4所得混合物，弃去滤渣，保留发酵液进行后续操作；

S6)减压蒸馏S5所得发酵液得到浓度为75～80wt％的浓缩液；

S7)将S6所得浓缩液冷却至50～55℃后，按照所述浓缩液总重量的0.1～0.3％向其中加入L-***糖晶种；

S8)在100～120℃条件下烘干S7中析出的晶体，制得L-***糖。

优选的，S1中所述的强酸为硝酸、硫酸、盐酸和磷酸中的一种或多种。

优选的，S2中所述的碱为氢氧化钠、氢氧化钾和氢氧化钙中的一种或多种。

优选的，S4中所述的微生物为酵母菌和大肠杆菌中的一种或多种。

优选的，所述酵母菌为假丝酵母、面包酵母、啤酒酵母和毕赤酵母中的一种或多种。

优选的，S4中所述的氮源为酵母膏、酵母粉、玉米浆干粉、大豆饼粉、硫酸铵和尿素中的一种或多种。

在以上各种方案的基础上，所述植物秸秆包括小麦秸秆、水稻秸秆、玉米秸秆、高梁秸秆、棉籽壳和甘蔗渣中的一种或多种。

本发明具有如下优点：

1.本发明利用植物秸秆作为生产原料，成本低廉；

2.本发明利用植物秸秆进行生产，可对植物秸秆回收利用，避免秸秆无处堆放，或者大量焚烧秸秆造成的大气污染；

3.本发明的技术路线简单，便于推广应用；

4.本发明的结晶时间仅需8～12h，仅在这一步骤中就比传统生产过程节约了至少16h，有效提高了生产效率；

5.本发明制得的L-***糖纯度高达99.8％，优于行业普遍水准。

具体实施方式

下面对本发明的具体实施方式作进一步说明。在此需要说明的是，对于这些实施方式的说明用于帮助理解本发明，但并不构成对本发明的限定。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

此外，本发明中使用的小麦秸秆、水稻秸秆、玉米秸秆、高梁秸秆、棉籽壳和甘蔗渣等原材料均取自普通农作物，甚至可以是废弃物；本发明中硝酸、硫酸、盐酸和磷酸等强酸；氢氧化钠、氢氧化钾和氢氧化钙等碱；大肠杆菌以及假丝酵母、面包酵母、啤酒酵母和毕赤酵母等酵母菌；酵母膏、酵母粉、玉米浆干粉、大豆饼粉、硫酸铵和尿素等氮源均为市场普通所售，无特别要求。本领域技术人员可以根据本方案，结合自身经验，在无需进行创造性劳动的基础上自行实施。

实施例1

S1)向反应釜中加入以下原料：200kg粉碎成3～5cm的小段的小麦秸秆、600kg的水和1kg的质量百分浓度为0.5％的硝酸，在0.15MPa条件下加热至110℃处理45min；

S2)将S1所得混合液冷却，然后向其中加入氢氧化钙溶液，调节pH至6.5；

S3)过滤S2所得混合物，弃去滤液，保留滤渣进行后续操作；

S4)向S4所得滤渣中加入以下原料：4kg酵母膏和0.1kg大肠杆菌并在富氧条件下维持40℃发酵60h；

S5)过滤S4所得混合物，弃去滤渣，保留发酵液进行后续操作；

S6)减压蒸馏S5所得发酵液得到浓度为75wt％的浓缩液；

S7)将S6所得浓缩液冷却至50℃后，按照S6所得浓缩液总重量的0.1％向其中加入L-***糖晶种；

S8)在100℃条件下烘干S7中析出的晶体，制得L-***糖。

本实施例制得的L-***糖纯度为99.8％。

实施例2

S1)向反应釜中加入以下原料：250kg的粉碎成3～5cm的小段的水稻秸秆、650kg的水和1.3kg的质量百分浓度为0.7％的硫酸，在0.18MPa条件下加热至115℃处理48min；

S2)将S1所得混合液冷却，然后向其中加入氢氧化钾溶液，调节pH至7；

S3)过滤S2所得混合物，弃去滤液，保留滤渣进行后续操作；

S4)向S4所得滤渣中加入以下原料：4.5kg酵母粉和0.2kg假丝酵母并在富氧条件下维持41℃发酵66h；

S5)过滤S4所得混合物，弃去滤渣，保留发酵液进行后续操作；

S6)减压蒸馏S5所得发酵液得到浓度为78wt％的浓缩液；

S7)将S6所得浓缩液冷却至53℃后，按照S6所得浓缩液总重量的0.2％向其中加入L-***糖晶种；

S8)在110℃条件下烘干S7中析出的晶体，制得L-***糖。

本实施例制得的L-***糖纯度为99.8％。

实施例3

S1)向反应釜中加入以下原料：300kg的粉碎成3～5cm的小段的玉米秸秆、700kg的水和1.5kg的质量百分浓度为0.8％的盐酸，在0.2MPa条件下加热至120℃处理50min；

S2)将S1所得混合液冷却，然后向其中加入氢氧化钠溶液，调节pH至7.5；

S3)过滤S2所得混合物，弃去滤液，保留滤渣进行后续操作；

S4)向S4所得滤渣中加入以下原料：5kg玉米浆干粉和0.3kg面包酵母并在富氧条件下维持42℃发酵72h；

S5)过滤S4所得混合物，弃去滤渣，保留发酵液进行后续操作；

S6)减压蒸馏S5所得发酵液得到浓度为80wt％的浓缩液；

S7)将S6所得浓缩液冷却至55℃后，按照S6所得浓缩液总重量的0.3％向其中加入L-***糖晶种；

S8)在120℃条件下烘干S7中析出的晶体，制得L-***糖。

本实施例制得的L-***糖纯度为99.9％。

实施例4

S1)向反应釜中加入以下原料：230kg的粉碎成3～5cm的小段的高梁秸秆、630kg的水和1.2kg的质量百分浓度为0.6％的磷酸，在0.16MPa条件下加热至113℃处理46min；

S2)将S1所得混合液冷却，然后向其中加入氢氧化钠溶液，调节pH至6.8；

S3)过滤S2所得混合物，弃去滤液，保留滤渣进行后续操作；

S4)向S4所得滤渣中加入以下原料：4.3kg大豆饼粉和0.15kg啤酒酵母并在富氧条件下维持42℃发酵63h；

S5)过滤S4所得混合物，弃去滤渣，保留发酵液进行后续操作；

S6)减压蒸馏S5所得发酵液得到浓度为78wt％的浓缩液；

S7)将S6所得浓缩液冷却至52℃后，按照S6所得浓缩液总重量的0.15％向其中加入L-***糖晶种；

S8)在105℃条件下烘干S7中析出的晶体，制得L-***糖。

本实施例制得的L-***糖纯度为99.8％。

实施例5

S1)向反应釜中加入以下原料：280kg的棉籽壳、680kg的水和1.4kg的质量百分浓度为0.7％的盐酸，在0.18MPa条件下加热至118℃处理48min；

S2)将S1所得混合液冷却，然后向其中加入氢氧化钾溶液，调节pH至7.3；

S3)过滤S2所得混合物，弃去滤液，保留滤渣进行后续操作；

S4)向S4所得滤渣中加入以下原料：4.8kg硫酸铵和0.25kg毕赤酵母并在富氧条件下维持42℃发酵70h；

S5)过滤S4所得混合物，弃去滤渣，保留发酵液进行后续操作；

S6)减压蒸馏S5所得发酵液得到浓度为79wt％的浓缩液；

S7)将S6所得浓缩液冷却至55℃后，按照S6所得浓缩液总重量的0.25％向其中加入L-***糖晶种；

S8)在118℃条件下烘干S7中析出的晶体，制得L-***糖。

本实施例制得的L-***糖纯度为99.9％。

实施例6

S1)向反应釜中加入以下原料：200kg甘蔗渣、600kg的水和1kg的质量百分浓度为0.5％的硝酸，在0.15MPa条件下加热至110℃处理45min；

S2)将S1所得混合液冷却，然后向其中加入氢氧化钙溶液，调节pH至6.5；

S3)过滤S2所得混合物，弃去滤液，保留滤渣进行后续操作；

S4)向S4所得滤渣中加入以下原料：5kg尿素和0.3kg面包酵母并在富氧条件下维持42℃发酵72h；

S5)过滤S4所得混合物，弃去滤渣，保留发酵液进行后续操作；

S6)减压蒸馏S5所得发酵液得到浓度为80wt％的浓缩液；

S7)将S6所得浓缩液冷却至55℃后，按照S6所得浓缩液总重量的0.3％向其中加入L-***糖晶种；

S8)在120℃条件下烘干S7中析出的晶体，制得L-***糖。

本实施例制得的L-***糖纯度为99.9％。

实施例7

S1)向反应釜中加入以下原料：250kg的粉碎成3～5cm的小段的水稻秸秆、650kg的水和1.3kg的质量百分浓度为0.7％的硫酸，在0.18MPa条件下加热至115℃处理48min；

S2)将S1所得混合液冷却，然后向其中加入氢氧化钾溶液，调节pH至7；

S3)过滤S2所得混合物，弃去滤液，保留滤渣进行后续操作；

S4)向S4所得滤渣中加入以下原料：4.5kg酵母粉和0.2kg假丝酵母并在富氧条件下维持41℃发酵66h；

S5)过滤S4所得混合物，弃去滤渣，保留发酵液进行后续操作；

S6)减压蒸馏S5所得发酵液得到浓度为78wt％的浓缩液；

S7)将S6所得浓缩液冷却至52℃后，按照S6所得浓缩液总重量的0.15％向其中加入L-***糖晶种；

S8)在105℃条件下烘干S7中析出的晶体，制得L-***糖。

本实施例制得的L-***糖纯度为99.9％。

实施例8

S1)向反应釜中加入以下原料：280kg的棉籽壳、680kg的水和1.4kg的质量百分浓度为0.7％的盐酸，在0.18MPa条件下加热至118℃处理48min；

S2)将S1所得混合液冷却，然后向其中加入氢氧化钾溶液，调节pH至7.3；

S3)过滤S2所得混合物，弃去滤液，保留滤渣进行后续操作；

S4)向S4所得滤渣中加入以下原料：4.8kg硫酸铵和0.25kg毕赤酵母并在富氧条件下维持42℃发酵70h；

S5)过滤S4所得混合物，弃去滤渣，保留发酵液进行后续操作；

S6)减压蒸馏S5所得发酵液得到浓度为80wt％的浓缩液；

S7)将S6所得浓缩液冷却至55℃后，按照S6所得浓缩液总重量的0.3％向其中加入L-***糖晶种；

S8)在120℃条件下烘干S7中析出的晶体，制得L-***糖。

本实施例制得的L-***糖纯度为99.9％。

本发明中的硝酸、硫酸、盐酸和磷酸等强酸在各个实施例中可以相互替代，例如实施例1中使用的1kg的质量百分浓度为0.5％的硝酸，可以替换为1kg的质量百分浓度为0.5％的硫酸、盐酸或者磷酸，或者为硝酸、硫酸、盐酸和磷酸中的两种、三种或四中以任意比例的混合物；与此类似，氢氧化钠、氢氧化钾和氢氧化钙等碱；大肠杆菌以及假丝酵母、面包酵母、啤酒酵母和毕赤酵母等酵母菌；酵母膏、酵母粉、玉米浆干粉、大豆饼粉、硫酸铵和尿素等氮源，其中起到相同作用的，均与强酸的用法一样，可相互替代或相互混合替代，不再赘述。

以上结合对本发明的实施方式作了详细说明，但本发明不限于所描述的实施方式。对于本领域的技术人员而言，在不脱离本发明原理和精神的情况下，在没有做出创造性劳动前提下，对这些实施方式进行多种变化、修改、替换和变型，仍落入本发明的保护范围内。