地区：上海市 宝山区
关键词：广西壮族自治区中国科学院广西植物研究所
成果类型：其它
成果领域：生物与新医药
成果编号：A2021061000001926
成果描述：
| 课题来源与背景：“蔗渣水解物同时生产木糖醇、阿拉伯糖的工艺研究”是广西壮族自治区科学技术厅于2009年下达给广西植物研究所的科学研究与技术开发计划项目（桂科计字【2009】92号文件），项目合同编号为：桂科攻0992022-2。技术原理：木糖醇是一种功能性糖醇，具有无龋齿、在人体代谢不依赖胰岛素的特性，在食品和医药行业已得到广泛应用。阿拉伯糖是一种稀有功能糖，可以预防肥胖、治疗与高血压相关的疾病，是良好食品添加剂和医药辅助剂，亦是生产抗肿瘤药物的中间体，有着重要的用途和广阔的市场前景，已被中国卫生部批准为新资源食品。木糖醇和阿拉伯糖的生产原料主要是各种废弃的农林残余物。在甘蔗渣中半纤维素含量约25%，经过稀酸催化水解，半纤维素水解为单糖混合物，单糖混合物中木糖约占80～85%，阿拉伯糖约占6～10%，经过生物的选择性发酵可以将木糖转化为木糖醇，而阿拉伯糖保持不变，发酵液中的木糖醇和阿拉伯糖再经过色谱的分离作用，二者分开，分别净化结晶，可以获得木糖醇和阿拉伯糖两种产品。项目的主要目标是从微生物代谢入手，建立选择性转化木糖为木糖醇，而阿拉伯糖不参与反应的生物化工新策略，形成利用蔗渣同时生产木糖醇、阿拉伯糖两个高附加值产品的新工艺，并将其推进到工业化的使用阶段。工艺达到的性能指标技术指标：发酵液木糖醇150～180g/L，阿拉伯糖≥20g/L。木糖醇生成速率9～10g/L.h，木糖醇转化率0.85～0.9。木糖醇回收率≥96%、阿拉伯糖回收率≥90%，产物纯度≥99%（HPLC）。经济指标：建立了清洁环保的甘蔗渣水解工艺和水解中试线，其中木糖对干料的提取率达到20%，水解罐规模为20m<'3>。建立了高效的木糖醇选择性发酵工艺和相配套的中试生产线，其中发酵罐规模为3T。建立了有效的糖醇分离工艺和相配套的色谱分离和结晶中试线，其中色谱分离装置日处理糖浆1吨，结晶罐规模0.4m<'3>，晶体离心机日处理1吨糖浆。技术的创造性和先进性：项目获得的成果，使甘蔗渣同时生产木糖醇和阿拉伯糖成为了可能，从产出上降低了成本，同时从工艺上进行大量的改变：将传统的液态水解改为干态汽爆水解，降低了消耗，减少了污染；以生物转化木糖代替传统的化学氢化生产木糖醇，能耗低，直接改变了水解液的组成成分，为实现两大产物的有效分离提供了可能；利用连续色谱分离技术使木糖醇和阿拉伯糖彻底高效分开，实现了高的回收率；建立了木糖醇和阿拉伯糖的结晶工艺，整个生产工艺节能无污染，克服了传统木糖醇、阿拉伯糖生产的弊端。技术的成熟程度、适用范围和安全性：技术成熟程度：该技术已经实现转让，并投产。适用范围：适用于秸秆稀酸水解物生产木糖醇、阿拉伯糖领域。安全度：项目生产的产品符合国家标准。应用情况及存在问题应用情况：项目确立的工艺，从技术上保证了同时产出多种产品的可能性，从经济上极大地降低了产品的生产成本，为扩大两大功能性物质在更大领域上的应用提供了可能。项目针对甘蔗渣进行的研究为今后该原料的利用提供了一条可行的方向，促进蔗糖产业的发展，也为其它原料的利用提供了有益的借鉴。存在问题：继续延长菌体持续发酵的时间以及提高木糖的转化率，以进一步降低成本。 |
