1.本发明涉及功能糖生产技术领域，更具体的说是涉及一种同时生产阿洛酮糖和赤藓糖醇的方法。


背景技术：

2.阿洛酮糖是果糖的差向异构体，具有低热量和低吸收特性的被称为稀有糖的一种功能性糖，已知阿洛酮糖具有极佳的溶解性，且具有预防及改良糖尿病的作用，因此是在食品利用中引起广泛关注的材料之一。
3.由于作为稀有糖其仅在部分植物(如小麦和鼠刺属植物)中有发现，直接提取则会导致资源浪费和环境破坏，所以阿洛酮糖的制备方法主要包括生物转化法和化学合成法两种。其中，化学合成的方法途径复杂、副产物多、产品纯化过程繁琐且环境污染严重、具有很多弊端；生物转化法因具有底物来源广、成本低、转化效率高且不产生副产物、反应条件温和、易于分离纯化等优点，非常适合工业化生产。近年来，用生物方法制造阿洛酮糖的方法主要是通过使含果糖的底物溶液与阿洛酮糖差向异构酶或产生该酶的微生物接触来进行阿洛酮糖转化反应。
4.采用生物转化法为以果糖为底物时，果糖原料需要用的纯度较高，生产高纯度果糖成本也比较高。产物转化率最稳定的都30％左右，这样未转化的d-果糖占70％，两者同时存在于溶液体系中，且由于果糖及阿洛酮糖结构十分相近，因此采用普通的方法很难实现将二者分离开来，目前多采用色谱分离法。将果糖分离后循环使用，但随着循环次数增加底物纯度降低，过程损耗较高，利用效率不高，不符合可持续发展策略。
5.因此，提供一种同时生产阿洛酮糖和赤藓糖醇的方法是本领域技术人员亟需解决的问题。


技术实现要素：

6.有鉴于此，本发明提供了一种同时生产阿洛酮糖和赤藓糖醇的方法，以廉价的果葡糖浆为原料，生产阿洛酮糖后残余葡萄糖和果糖再利用生产赤藓糖醇；采用较为廉价的原料，简化了提取工艺流程，提高了底物的有效利用率，减少了能耗。
7.为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
8.一种同时生产阿洛酮糖和赤藓糖醇的方法，具体步骤如下：
9.(1)以果葡糖浆为原料，采用d-阿洛酮糖3-差向异构酶将果糖转化为阿洛酮糖，置于发酵罐中95-100℃10min灭酶备用；
10.(2)发酵罐中接入解脂耶氏酵母(山东省食品发酵工业研究院提供的市售菌株)，待发酵罐中残余的果葡糖浆完全耗尽，do回升至50-60％时停止发酵；具体发酵过程如下：
11.①
菌体生长阶段：发酵开始后培养6-8h进入对数生长期，此时our数值呈抛物线的形式上升至35-45mol o2/l/h，发酵时间为17-23h；
12.②
产赤藓糖醇阶段：发酵继续进行，od
600
＝30-35，our数值降低；发酵90-100h，
od
600
＝60-65，此时罐内葡萄糖完全耗尽，果糖浓度0-5g/l，阿洛酮糖浓度没有明显变化，发酵结束；
13.(3)发酵结束后将发酵液进行过滤、脱色和离交；
14.(4)将步骤(3)获得的滤液进模拟移动床进行色谱分离；
15.(5)将步骤(4)分离的液体分别进行浓缩结晶，得阿洛酮糖和赤藓糖醇。
16.进一步，步骤(1)的生物转化参数为：果葡糖浆为f90型，控制ph 7.0，加入1mm的mncl2，d-阿洛酮糖3-差向异构酶酶活为100-150u/ml，果葡糖浆ds(固形物含量)72-76％，加酶量为果糖干重的4％-5％，反应温度为55-60℃，时间为4-6h，反应结束后阿洛酮糖的转化率占果糖所有量的28％-30％。
17.进一步，步骤(2)所述解脂耶氏酵母的接种量为10％。
18.进一步，步骤(2)所述发酵反应条件为温度30℃，罐压为0.02-0.04mpa，通风量为0.2-0.5vvm，初始ph 6.8-7.0，反应结束时ph 2.5-3.0，溶解氧do2-35％，发酵时长90-100h。
19.进一步，步骤(2)所述发酵罐的成分包括：糖液300g/l、酵母粉5g/l、磷酸二氢钾10g/l、氯化钠5g/l、七水硫酸镁0.247g/l、磷酸氢二铵5g/l。
20.进一步，步骤(3)所述过滤为使用板框过滤除杂质；所述脱色为使用活性炭脱色；所述离交为使用离子交换树脂去除盐分。
21.进一步，步骤(4)所述色谱分离过程中参数控制如下：步骤(3)获得的滤液浓度20％-35％，温度45℃-55℃，压力0.2mpa-0.3mpa，水料(料为步骤(3)获得的滤液)质量比为1：1.5-2.5，进料速度为1.5-2m2/h。
22.进一步，步骤(5)所述浓缩方法为梯度降温，所述梯度降温为控制循环水降温0.5-1℃/h，降至40℃开冷水速降3-5℃/h，直至29-30℃出料；结晶为糖液湿晶经振动流化床干燥后得到晶体。
23.解脂耶氏酵母以葡萄糖和果糖为底物生产赤藓糖醇，但优先消耗葡萄糖，且不消耗阿洛酮糖。
24.所述步骤(2)的耗氧速率计算采用舜宇恒平尾气质谱仪对进气和尾气进行实时在线采集分析以及对our数据分析趋势。发酵过程中的各种糖含量采用waters高效液相色谱进行实时测定。
25.经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本发明公开提供了一种同时生产阿洛酮糖和赤藓糖醇的方法，以廉价的果葡糖浆代替高纯度果糖的使用，从源头上减少了成本的投入；减少了阿洛酮糖结晶工艺中的混合糖液的色谱分离次数，实现了残余果糖的高效再利用，减化了结晶工艺，降低了生产能耗。
具体实施方式
26.下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
27.实施例1
28.一种同时生产阿洛酮糖和赤藓糖醇的方法，具体步骤如下：
29.(1)以f90型果葡糖浆为底物，调果葡糖浆ds 72％备用，控制ph 7.0，加入1mm的mncl2，d-阿洛酮糖3-差向异构酶酶活为100u/ml，加酶量为果糖干重的4.3％，反应温度为60℃，时间为6h，反应结束后阿洛酮糖的转化率为28.2％。
30.(2)将上述转化液98℃10min灭酶后调ds 30％备用，液相测得此时阿洛酮糖浓度102g/l。将ds 30％的转化液(相当于糖液300g/l)、酵母粉5g/l、磷酸二氢钾10g/l、氯化钠5g/l、七水硫酸镁0.247g/l、磷酸氢二铵5g/l经115℃20min灭菌后进行发酵，发酵反应条件为温度30℃，初始ph6.8，罐压为0.03mpa，通风量为0.35vvm，按10％的接种量接入解脂耶氏酵母，培养6.5h进入对数生长期，此时our数值呈抛物线的形式上升至42mol o2/l/h，发酵前19h为菌体生长阶段，控制do 5％；发酵继续进行，od
600
＝31，our数值降低时进入产赤藓糖醇阶段，控制do 15％；发酵93h，od
600
＝60.7，ph2.8，do回升至55％停止发酵，液相结果表明此时罐内葡萄糖完全耗尽，果糖浓度3g/l，阿洛酮糖浓度108g/l，赤藓糖醇浓度98g/l，发酵结束。
31.(3)将发酵液经板框压滤去除酵母、活性炭脱色、树脂脱盐。
32.(4)色谱分离过程为控制步骤(3)获得的滤液浓度25％，温度50℃，压力0.2mpa，水料质量比为1：2.0，进料速度为2m2/h。
33.(5)梯度降温为控制循环水降温1℃/h，降至40℃开冷水速降5℃/h，直至30℃出料；然后将获得的晶浆液经离心机离心使固液分离，将湿晶经振动流化床干燥后得到晶体。
34.采用本发明方法制备得到的赤藓糖醇和阿洛酮糖，阿洛酮糖纯度99.3％，实际收率可达96.7％；赤藓糖醇纯度99.0％，实际收率可达97.2％。
35.实施例2
36.一种同时生产阿洛酮糖和赤藓糖醇的方法，具体步骤如下：
37.(1)以f90型果葡糖浆为底物，调果葡糖浆ds 76％备用，控制ph 7.0，加入1mm的mncl2，d-阿洛酮糖3-差向异构酶酶活为150u/ml，加酶量为果糖干重的5％，反应条温度为55℃，时间为4h，反应结束后阿洛酮糖的转化率为29.5％。
38.(2)将上述转化液99℃10min灭酶后调ds 29.4％备用，液相测得此时阿洛酮糖浓度98g/l。将ds 30％的转化液、酵母粉5g/l、磷酸二氢钾10g/l、氯化钠5g/l、七水硫酸镁0.247g/l、磷酸氢二铵5g/l经115℃20min灭菌后进行发酵，发酵反应条件为温度30℃，初始ph6.86，罐压为0.04mpa，通风量为0.5vvm，按10％的接种量接入解脂耶氏酵母，培养7h进入对数生长期，此时our数值呈抛物线的形式上升至45mol o2/l/h，发酵前21.5h为菌体生长阶段，控制do 10％；发酵继续进行，od
600
＝35，our数值降低时进入产赤藓糖醇阶段，控制do 20％；发酵96h，od
600
＝64.5，ph 2.5，do回升至50％时停止发酵，液相结果表明此时罐内葡萄糖完全耗尽，果糖浓度1.5g/l，阿洛酮糖浓度105g/l，赤藓糖醇浓度104g/l，发酵结束。
39.(3)将发酵液经板框压滤去除酵母、活性炭脱色、树脂脱盐。
40.(4)色谱分离过程为控制步骤(3)获得的滤液浓度30％，温度52℃，压力0.3mpa，水料质量比为1：2.2，进料速度为1.9m2/h。
41.(5)梯度降温为控制循环水降温0.8℃/h，降至40℃开冷水速降4.5℃/h，直至30℃出料，然后将获得的晶浆液经离心机离心使固液分离，将湿晶经振动流化床干燥后得到晶体。
42.采用本发明方法制备得到的赤藓糖醇和阿洛酮糖，阿洛酮糖纯度98.9％，实际收率可达97.1％；赤藓糖醇纯度99.2％，实际收率可达96.5％。
43.实施例3
44.一种同时生产阿洛酮糖和赤藓糖醇的方法，具体步骤如下：
45.(1)以f90型果葡糖浆为底物，调果葡糖浆ds 73.5％，控制ph 7.0，加入1mm的mncl2，d-阿洛酮糖3-差向异构酶酶活为123u/ml，加酶量为果糖干重的4.7％，反应条温度为56℃，时间为5.5h，反应结束后阿洛酮糖的转化率为28.7％。
46.(2)将上述转化液98℃10min灭酶后调ds 29.8％备用，液相测得此时阿洛酮糖浓度100g/l。将ds 30％的转化液、酵母粉5g/l、磷酸二氢钾10g/l、氯化钠5g/l、七水硫酸镁0.247g/l、磷酸氢二铵5g/l经115℃20min灭菌后进行发酵，发酵反应条件为温度30℃，初始ph6.97，罐压为0.02mpa，通风量为0.2vvm，按10％的接种量接入解脂耶氏酵母，培养7h进入对数生长期，此时our数值呈抛物线的形式上升至43mol o2/l/h，发酵前20h为菌体生长阶段，控制do 8％；发酵继续进行，od
600
＝32.8，our数值降低时进入产赤藓糖醇阶段，控制do 28％；发酵95h，od
600
＝64.8，ph 3.0，do回升至60％时停止发酵，液相结果表明此时罐内葡萄糖完全耗尽，果糖浓度4.2g/l，阿洛酮糖浓度102g/l，赤藓糖醇浓度96g/l发酵结束。
47.(3)将发酵液经板框压滤去除酵母、活性炭脱色、树脂脱盐。
48.(4)色谱分离过程为控制步骤(3)获得的滤液浓度28％，温度49℃，压力0.15mpa，水料质量比为1：1.7，进料速度为1.6m2/h。
49.(5)梯度降温为控制循环水降温0.5℃/h，降至40℃开冷水速降4.5℃/h，直至29℃出料，然后将获得的晶浆液经离心机离心使固液分离，将湿晶经振动流化床干燥后得到晶体。
50.采用本发明方法制备得到的赤藓糖醇和阿洛酮糖，阿洛酮糖纯度99.4％，实际收率可达97.2％；赤藓糖醇纯度99.0％，实际收率可达96.9％。
51.对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。