CN109136413A - 一种利用玉米淀粉制备高纯度葡萄糖的方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于糖分离纯化领域，公开了一种利用玉米淀粉制备高纯度葡萄糖的方法，其包括如下步骤：步骤1）制备液化液，步骤2）制备糖化液，步骤3）微滤，步骤4）吸附剂处理，步骤5）纳滤，步骤6）浓缩结晶。本发明制备的葡萄糖纯度和收率高，各项指标均符合国家标准。

Description

一种利用玉米淀粉制备高纯度葡萄糖的方法

技术领域

本发明属于糖分离纯化领域，具体涉及一种葡萄糖的分离纯化工艺。

背景技术

葡萄糖是一种多羟基醛,是世界上分布最为广泛和重要的一种单糖。纯净的葡萄糖为无色或白色的晶体，不如蔗糖甜度高，易溶于水中。葡萄糖在生物学领域有着非常重要的地位，活细胞的代谢中间产物都会产生葡萄糖，生物主要通过葡萄糖的代谢获得能量。此外,在食品行业、生物化学工业、造纸、纺织和医药领域,葡萄糖都有着广泛应用。小儿正常生长发育的营养素，以糖、蛋白质及脂肪三大要素为最重要。糖类(碳水化合物)是供应体内热量的主要来源。葡萄糖是一种单糖，进入体内可被直接利用。1～6个月的婴儿，食物中的糖类主要是乳糖和少许淀粉。4个月后含淀粉食物逐渐增加，到1岁时胃肠道消化淀粉的各种酶***逐渐完善，能迅速将其水解为葡萄糖，并在小肠吸收进入血液。吸收后可直接供给能量，或以糖原形式贮存，过量的可变成脂肪。大家熟知的葡萄糖酸钙的针剂、片剂和葡萄糖酸锌口服液都具有重要的生理功能、治疗功能。

玉米淀粉是提取葡萄糖的重要原料，玉米淀粉分子是由成千上万个葡萄糖单元连接而成，而水解过程是将淀粉乳中的淀粉分子水解成单个的葡萄糖分子。如果水解过程做的不好，不但后续工序过滤困难，甚至会由于大分子糊精的存在让结晶和离心分离变得非常困难甚至无法结晶，最终无法得到纯度高的葡萄糖。 目前，葡萄糖的工业化生产是以淀粉为原料,采用双酶法进行制备，淀粉经过液化、糖化、活性炭脱色、离子交换、真空浓缩、结晶、离心、干燥等工序。上述工艺需要大量的树脂，树脂再生产生的废水较多，而且投资和占地大，并需要大量的操作人员，存在工作效率低且工艺收率低等缺陷。

发明内容

为了克服现有技术存在的缺陷，本发明提供了一种葡萄糖的分离纯化工艺。

为了实现上述目的，本发明是通过如下技术方案来实现的：

一种利用玉米淀粉制备高纯度葡萄糖的方法，其包括如下步骤：步骤1）制备液化液，步骤2）制备糖化液，步骤3）微滤，步骤4）吸附剂处理，步骤5）纳滤，步骤6）浓缩结晶。

进一步地，所述步骤1）制备液化液，包括如下步骤：将玉米淀粉和水混合，配置成波美度为20的玉米淀粉乳，然后按照每ml玉米淀粉乳添加10U的量添加耐高温淀粉酶，在添加过程中加温酶化，加温至105℃并维持1min；然后迅速加热升温到130℃维持20秒，再降温至90℃，降温的过程中同时按照每ml玉米淀粉乳添加15U的量添加耐高温淀粉酶，维持90℃的温度90min，得到玉米淀粉液化液。

进一步地，所述步骤2）制备糖化液，包括如下步骤：将玉米淀粉液化液输送到糖化罐内，同时按每ml玉米淀粉液化液添加50U的量加入葡萄糖淀粉酶，并维持温度在62℃，pH4.3状态下，搅拌反应30h，最终得到糖化液。

进一步地，所述步骤3）微滤，包括如下步骤：将糖化液静置8h，收集上层液，然后将上层液经微滤膜过滤，收集滤液A；所述微滤膜为无机陶瓷膜，截留分子量为3000Da，微滤温度为35℃。

进一步地，所述步骤4）吸附剂处理，包括如下步骤：往滤液A中添加占滤液A 0.15%（w/w）的吸附剂，300rpm搅拌5min，然后静置90min，200目筛网过滤，收集滤液B。

进一步地，所述步骤5）纳滤，包括如下步骤：将滤液B通过纳滤膜，纳滤温度为35℃，截留量为300Da，收集滤液C。

进一步地，，所述步骤6）浓缩结晶，包括如下步骤：滤液C浓缩蒸发至原体积的三分之一，进入结晶机，结晶，离心分离获得晶体，将晶体干燥制得葡萄糖成品。

进一步地，所述吸附剂按照如下工艺制备而得：将纳米氧化硅、玻璃纤维以及去离子水按照7:2:20的质量比混合，300rpm搅拌5min，再添加占纳米氧化硅10%质量份的乙烯基三乙氧基硅烷，升温至60℃，超声波处理30min，得到混合料液；所述超声波频率为20KHz，功率为1000W；将混合料液与聚丙烯球按照1:2的质量比混合，然后添加到造粒机中，再加入占聚丙烯球质量10%的浓度为7wt%的聚乙烯醇水溶液，制成粒径为500um的球状物；将球状物置于80℃的烘箱中干燥60min，再投入到烧结炉中进行烧结，烧结温度700℃，保温30min，取出，自然冷却至室温，即得。

与现有技术相比，本发明的优点和积极效果主要包括但是并不限于以下几个方面：

本发明通过改变传统的水解工艺，省去原有的灭酶的过程，从而降低了生产成本，同时提高了葡萄糖占总糖的比例DX值，糖化液的DX值达到96％以上；

本发明采用了多重膜过滤处理和吸附处理，省去了离子交换等步骤，投资和占地都大为减少，***自动化程度高，所需操作人员少，工作效率高且工艺收率高；

本发明吸附剂能够有效地吸附色素、金属离子以及蛋白组分，与糖液不发生任何化学反应，不影响物理或者化学性质，而且能够通过煅烧再生，可以重复利用，节约了企业成本；

本发明吸附剂制备过程中，纳米氧化硅经乙烯基三乙氧基硅烷偶联剂处理时，偶联剂的一端与纳米氧化硅以化学键相结合，另外一端的氨基官能团可以与聚丙烯球发生化学反应，强化了相界面的结合，提高了相容性，降低了界面孔洞和缺陷，并且增加了比表面积；

本发明利用造孔剂聚丙烯球制备成大孔径颗粒吸附颗粒，结构坚固，不会破裂，较容易从溶液中脱除，保证了溶液中无残留。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本申请中的技术方案，下面将结合本申请具体实施例，对本发明进行更加清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。

实施例1

一种利用玉米淀粉制备高纯度葡萄糖的方法，其包括如下步骤：

步骤1）制备液化液：将玉米淀粉和水混合，配置成波美度为20的玉米淀粉乳，然后按照每ml玉米淀粉乳添加10U的量添加耐高温淀粉酶，在添加过程中加温酶化，加温至105℃并维持1min；然后迅速加热升温到130℃维持20秒，再降温至90℃，降温的过程中同时按照每ml玉米淀粉乳添加15U的量添加耐高温淀粉酶，维持90℃的温度90min，得到玉米淀粉液化液；

步骤2）制备糖化液：将玉米淀粉液化液输送到糖化罐内，同时按每ml玉米淀粉液化液添加50U的量加入葡萄糖淀粉酶，并维持温度在62℃，pH4.3状态下，搅拌反应30h，最终得到糖化液；

步骤3）微滤：将糖化液静置8h，收集上层液，然后将上层液经微滤膜过滤，收集滤液A；所述微滤膜为无机陶瓷膜，截留分子量为3000Da，微滤温度为35℃；

步骤4）吸附剂处理：往滤液A中添加占滤液A 0.15%（w/w）的吸附剂，300rpm搅拌5min，然后静置90min，200目筛网过滤，收集滤液B；

步骤5）纳滤：将滤液B通过纳滤膜，纳滤温度为35℃，截留量为300Da，收集滤液C；

步骤6）浓缩结晶：滤液C浓缩蒸发至原体积的三分之一，进入结晶机，结晶，离心分离获得晶体，将晶体干燥制得葡萄糖成品。

所述吸附剂按照如下工艺制备而得：将纳米氧化硅、玻璃纤维以及去离子水按照7:2:20的质量比混合，300rpm搅拌5min，再添加占纳米氧化硅10%质量份的乙烯基三乙氧基硅烷，升温至60℃，超声波处理30min，得到混合料液；所述超声波频率为20KHz，功率为1000W；将混合料液与聚丙烯球按照1:2的质量比混合，然后添加到造粒机中，再加入占聚丙烯球质量10%的浓度为7wt%的聚乙烯醇水溶液，制成粒径为500um的球状物；将球状物置于80℃的烘箱中干燥60min，再投入到烧结炉中进行烧结，烧结温度700℃，保温30min，取出，自然冷却至室温，得到吸附剂；经检测，吸附剂的比表面积可达到500m²/g以上。

实施例2

将使用后的吸附剂投入到50-60℃的水中浸泡30min，取出，置于400-500℃煅烧3min，去除吸附物，自然冷却，即可再次使用，实现了吸附剂的再生，吸附效果没有明显变化。

实施例3

本发明工艺制备的葡萄糖性能测试：

试验组：实施例1制备的葡萄糖；对照组：参照“一种从淀粉糖化液中分离提取葡萄糖的方法”中实施例1使用的吸附剂，其余步骤同本发明实施例1。具体见表1：

表1

指标	试验组	对照组	国家标准
				纯度%	99.5	98.9	------
收率%	88.1	84.5	------
				氯化物%	小于0.003	小于0.003	符合
比旋度25℃	7.6	7.6	符合
				重金属%	小于0.00002	小于0.00002	符合

结论：与对照组相比，本发明收率更高，各项指标均符合国家标准。

实施例4

本发明吸附剂的性能测试：

样品选择：50g/L的葡萄糖溶液，其中，铁离子的浓度为0.189g/L，蛋白质浓度为1.86g/L；葡萄糖的残留量%：吸附剂中葡萄糖量占使用之前的吸附剂的重量比。

组别：试验组：本发明实施例1制备的吸附剂；对照组1：参照“一种从淀粉糖化液中分离提取葡萄糖的方法”中的吸附剂；对照组2：活性炭；对照组3：硅藻土。

操作流程：往样品中添加0.15%（w/w）的吸附剂，300rpm搅拌5min，然后静置90min，200目筛网过滤，收集滤液和吸附剂截留物。具体结果见表2：

表2

指标	试验组	对照组1	对照组2	对照组3
					铁g/L	0.002	0.013	0.033	0.046
蛋白g/L	0.003	0.012	0.16	0.13
					葡萄糖的残留量%	0.13	3.08	7.26	5.34

结论：与对照组相比，本发明吸附剂能够有效地去除蛋白杂质和金属离子，吸附剂中葡萄糖残留量低，并且吸附剂可以再生重复利用，节约了企业成本。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (8)

1.一种利用玉米淀粉制备高纯度葡萄糖的方法，其包括如下步骤：步骤1）制备液化液，步骤2）制备糖化液，步骤3）微滤，步骤4）吸附剂处理，步骤5）纳滤，步骤6）浓缩结晶。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤1）制备液化液，包括如下步骤：将玉米淀粉和水混合，配置成波美度为20的玉米淀粉乳，然后按照每ml玉米淀粉乳添加10U的量添加耐高温淀粉酶，在添加过程中加温酶化，加温至105℃并维持1min；然后迅速加热升温到130℃维持20秒，再降温至90℃，降温的过程中同时按照每ml玉米淀粉乳添加15U的量添加耐高温淀粉酶，维持90℃的温度90min，得到玉米淀粉液化液。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述步骤2）制备糖化液，包括如下步骤：将玉米淀粉液化液输送到糖化罐内，同时按每ml玉米淀粉液化液添加50U的量加入葡萄糖淀粉酶，并维持温度在62℃，pH4.3状态下，搅拌反应30h，最终得到糖化液。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述步骤3）微滤，包括如下步骤：将糖化液静置8h，收集上层液，然后将上层液经微滤膜过滤，收集滤液A；所述微滤膜为无机陶瓷膜，截留分子量为3000Da，微滤温度为35℃。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述步骤4）吸附剂处理，包括如下步骤：往滤液A中添加占滤液A 0.15%（w/w）的吸附剂，300rpm搅拌5min，然后静置90min，200目筛网过滤，收集滤液B。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述步骤5）纳滤，包括如下步骤：将滤液B通过纳滤膜，纳滤温度为35℃，截留量为300Da，收集滤液C。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述步骤6）浓缩结晶，包括如下步骤：滤液C浓缩蒸发至原体积的三分之一，进入结晶机，结晶，离心分离获得晶体，将晶体干燥制得葡萄糖成品。

8.根据权利要求5-7所述的方法，其特征在于，所述吸附剂按照如下工艺制备而得：将纳米氧化硅、玻璃纤维以及去离子水按照7:2:20的质量比混合，300rpm搅拌5min，再添加占纳米氧化硅10%质量份的乙烯基三乙氧基硅烷，升温至60℃，超声波处理30min，得到混合料液；所述超声波频率为20KHz，功率为1000W；将混合料液与聚丙烯球按照1:2的质量比混合，然后添加到造粒机中，再加入占聚丙烯球质量10%的浓度为7wt%的聚乙烯醇水溶液，制成粒径为500um的球状物；将球状物置于80℃的烘箱中干燥60min，再投入到烧结炉中进行烧结，烧结温度700℃，保温30min，取出，自然冷却至室温，即得。