專(zhuān)利名稱(chēng)：一種β－環(huán)糊精的生產(chǎn)工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種β-環(huán)糊精的生產(chǎn)工藝。
背景技術(shù)：
β-環(huán)糊精是環(huán)狀糊精葡萄糖基轉(zhuǎn)移酶(簡(jiǎn)稱(chēng)CGT酶)作用于淀粉的產(chǎn)物，是白色的結(jié)晶狀粉末，是由7個(gè)葡萄糖單位經(jīng)α-1.4糖鍵連接成環(huán)形結(jié)構(gòu)的糊精。分子中間形成一個(gè)穴洞，穴洞具有獨(dú)特的包接功能，能與許多種物質(zhì)形成包接結(jié)合物，在工業(yè)上用途很廣。
β-環(huán)糊精的生產(chǎn)工藝多為下述路線(xiàn)淀粉調(diào)漿，然后加入CGT酶，調(diào)整pH在7.8～8.0間，升溫約至100℃后液化，再降溫至50～60℃；補(bǔ)加CGT酶，調(diào)pH值為9.0左右后反應(yīng)1～2h，再加入有沉淀作用的有機(jī)溶劑，反應(yīng)14～48小時(shí)；加入α-淀粉酶，調(diào)整pH值在6.0～6.5，升溫至80～85℃保持15～20min(二次液化)，繼續(xù)升溫至100℃回收有機(jī)溶劑，然后結(jié)晶得到粗β-環(huán)糊精，然后分離純化制得β-環(huán)糊精。這種工藝的缺點(diǎn)是對(duì)pH非常敏感，需多次調(diào)整，且范圍控制嚴(yán)格；升降溫過(guò)程多、反應(yīng)時(shí)間長(zhǎng)、原料繁多，整體上成本高、能耗大。
中國(guó)發(fā)明專(zhuān)利CN1054072，采用的β-環(huán)糊精的生產(chǎn)工藝如下淀粉調(diào)漿，然后加入CGT酶，攪拌升溫至70～80℃，液化5～15min，降溫至55℃，加CGT酶，在溫度52～56℃、pH不低于6.0條件下，攪拌0.5h后進(jìn)行靜置反應(yīng)，反應(yīng)6～12h(若過(guò)程中pH低于6.0，則需用堿調(diào)至6.0以上)，過(guò)程中監(jiān)測(cè)環(huán)糊精生成量的變化，在生成量的轉(zhuǎn)折點(diǎn)結(jié)束反應(yīng)，調(diào)整pH值在6.0～6.5，加入α-淀粉酶，二次液化，脫色提取。此工藝的優(yōu)點(diǎn)是在淀粉調(diào)漿加入CGT酶液化時(shí)和補(bǔ)加CGT酶靜置反應(yīng)時(shí)都不用調(diào)整pH值，減少了pH值的調(diào)整次數(shù)；同時(shí)升降溫的幅度也相對(duì)較小，能耗較之前者節(jié)省不少；但靜置反應(yīng)的淀粉轉(zhuǎn)化率較低，一般只有40％多，且對(duì)生成量最大點(diǎn)的控制也難于把握，仍然存在反應(yīng)后需要進(jìn)行二次液化的問(wèn)題，一方面需要加入α-淀粉酶，另外一方面反應(yīng)時(shí)間延長(zhǎng)，這些從成本和能耗上都有待改進(jìn)。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的在于提供一種β-環(huán)糊精的生產(chǎn)工藝，工藝流程簡(jiǎn)潔、便于控制，生產(chǎn)周期短，轉(zhuǎn)化率高、收率高，降低了能耗和生產(chǎn)成本。
本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下一種β-環(huán)糊精的生產(chǎn)工藝，按照15～30％的質(zhì)量百分比濃度進(jìn)行淀粉調(diào)漿，然后按照每克淀粉300～500單位的濃度加入CGT酶，充分混合后升溫至80～85℃液化10～15min，再降溫至53～60℃；按照每克淀粉補(bǔ)加500～700單位CGT酶的濃度加入CGT酶，加入體積為淀粉質(zhì)量10～13％的有機(jī)溶劑后，充分反應(yīng)8～10小時(shí)；回收有機(jī)溶劑，然后結(jié)晶得到粗β-環(huán)糊精，然后分離純化制得β-環(huán)糊精。
這個(gè)過(guò)程是通過(guò)酶促反應(yīng)生成β-環(huán)糊精的過(guò)程，同時(shí)也是一個(gè)可逆反應(yīng)。CGT酶作用于淀粉，生成環(huán)糊精，但環(huán)糊精同時(shí)也被CGT酶破壞，給環(huán)糊精的高效積累造成困難。環(huán)糊精有一個(gè)疏水的腔，可以與多種有機(jī)化合物形成包絡(luò)復(fù)合物，不溶于水的包絡(luò)復(fù)合物則生成沉淀，不再受CGT酶的破壞作用，利于生成CGT酶的單向反應(yīng)，而此處加入有機(jī)溶劑的目的即是與環(huán)糊精生成這種不溶于水的包絡(luò)復(fù)合物，比較優(yōu)選的有機(jī)溶劑為三氯乙烯、丙酮、環(huán)己烷、甲苯或溴苯；但是從毒性、回收以及溶劑的殘留方面考慮，最佳選擇是環(huán)己烷，毒性小，與環(huán)糊精的絡(luò)合效率高，不易殘留在最后的終產(chǎn)品中，不影響β-環(huán)糊精的食用和藥用。
進(jìn)一步，較好的工藝條件如下淀粉調(diào)漿，然后按照每克淀粉400單位的濃度加入CGT酶，升溫至80℃液化10min后降溫至55℃；按照每克淀粉補(bǔ)加600單位CGT酶的濃度加入CGT酶，加入體積為淀粉質(zhì)量10％的環(huán)己烷充分反應(yīng)，之后回收環(huán)己烷然后結(jié)晶得到粗β-環(huán)糊精，然后分離純化制得β-環(huán)糊精。
所述的淀粉具體可選擇玉米淀粉、馬鈴薯淀粉或木薯淀粉，由于各種淀粉的粘度不同，可選擇不同的淀粉調(diào)漿濃度。如玉米淀粉粘度較大，調(diào)漿濃度以15％為宜，而馬鈴薯和木薯淀粉的濃度可稍高，在20～30％之間。所謂的調(diào)漿即配制淀粉的水溶液，可在調(diào)漿池中調(diào)好后再打入反應(yīng)罐，也可在反應(yīng)罐中直接配制，配制過(guò)程最好用蒸餾水。
淀粉調(diào)漿后加入CGT酶，升溫液化的過(guò)程，也是淀粉糊化的過(guò)程，淀粉粘度降低。
加入環(huán)己烷后，可以利用攪拌等手段來(lái)促使反應(yīng)更加充分的進(jìn)行，這個(gè)過(guò)程，淀粉的轉(zhuǎn)化率一般都在70％以上。由于淀粉的高轉(zhuǎn)化率，反應(yīng)液不再需要加入淀粉酶進(jìn)行二次液化。
溶劑回收后，由于淀粉投料濃度大，反應(yīng)液不需要濃縮即可直接送入結(jié)晶槽結(jié)晶，得到粗β-環(huán)糊精，之后可按照以下方法進(jìn)行分離純化將粗β-環(huán)糊精用水溶解，離心后再次溶解，加入糖液活性炭脫色，過(guò)濾后進(jìn)行重結(jié)晶，重結(jié)晶得到的晶體再次用水溶解，并加入中性活性炭吸附脫色后，過(guò)濾離心即得精制的β-環(huán)糊精。
粗β-環(huán)糊精一般可按照濕重15～20％溶于蒸餾水，加熱溶晶；加入活性炭的濃度為溶液的1％，吸附時(shí)間可按照實(shí)際情況確定，一般20～30min即可，趁熱過(guò)濾。
所述的CGT酶可直接在市場(chǎng)上購(gòu)得，如日本Amano Enzyme Inc生產(chǎn)的CGTPRA1252353L.
本發(fā)明相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)，有以下優(yōu)點(diǎn)1)本工藝省去了整個(gè)過(guò)程中多次調(diào)節(jié)pH值的操作，既使得工藝簡(jiǎn)潔了不少，易于控制，同時(shí)也省去了大量的用于調(diào)節(jié)pH所用的酸、堿；2)減少了升降溫的次數(shù)，而且溫度差較小，工業(yè)上升降溫過(guò)程不但難于控制，而且過(guò)程中容易影響酶活，本工藝的設(shè)計(jì)減少了這種幾率，同時(shí)減少了能耗；3)本反應(yīng)只有一次液化過(guò)程，省去了加入淀粉酶后再次升溫液化的過(guò)程，既節(jié)省時(shí)間和能耗，又節(jié)省了原料成本；4)克服了要時(shí)刻監(jiān)測(cè)環(huán)糊精生成量，難以確定最佳反應(yīng)結(jié)束點(diǎn)的困難；5)大濃度淀粉調(diào)漿為最后粗β-環(huán)糊精的結(jié)晶提供了便利，節(jié)約了工序；6)淀粉轉(zhuǎn)化率高，產(chǎn)品的收率高；7)本反應(yīng)總的反應(yīng)周期短，只需要8～10小時(shí)，而現(xiàn)有的生產(chǎn)工藝至少需要12～16小時(shí)。
總得來(lái)講，本發(fā)明的工藝流程簡(jiǎn)潔、便于控制，生產(chǎn)周期短，轉(zhuǎn)化率高、收率高，降低了能耗和生產(chǎn)成本。
具體實(shí)施例方式以下以具體實(shí)施例來(lái)說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)方案，但本發(fā)明的保護(hù)范圍不限于此實(shí)施例1取含量為84.3％的玉米淀粉5000Kg，用蒸餾水按照質(zhì)量濃度為15％(以純淀粉計(jì))在反應(yīng)罐中調(diào)漿，再按照400單位/g淀粉的比例加入CGT酶(實(shí)際加入的是CGT酶發(fā)酵液，發(fā)酵液的量可按照CGT酶的量進(jìn)行計(jì)算)，充分混合后升溫至85℃，液化反應(yīng)10min，迅速降溫至55℃，再按每克淀粉600單位的比例加入CGT酶，按照每克淀粉0.13mL的比例加入環(huán)己烷，充分反應(yīng)8h，此時(shí)淀粉轉(zhuǎn)化率達(dá)到74.0％，升溫回收環(huán)己烷，余下的反應(yīng)液直接送入結(jié)晶槽結(jié)晶，得到粗β-環(huán)糊精4186Kg，收率為71.5％(以干物質(zhì)計(jì))，將粗β-環(huán)糊精用水溶解，離心后再次溶解，加入糖液活性炭脫色，過(guò)濾后進(jìn)行重結(jié)晶，重結(jié)晶得到的晶體再次用水溶解，并加入中性活性炭吸附脫色后，過(guò)濾離心即得精制的β-環(huán)糊精，最后得到的精制β-環(huán)糊精的收率為51.4％(以干物質(zhì)計(jì))。
實(shí)施例2取含量為85.9％的馬鈴薯淀粉5000Kg，用蒸餾水按照質(zhì)量濃度為20％(以純淀粉計(jì))在反應(yīng)罐中調(diào)漿，再按照300單位/g淀粉的比例加入CGT酶(實(shí)際加入的是CGT酶發(fā)酵液，發(fā)酵液的量可按照CGT酶的量進(jìn)行計(jì)算)，攪拌并升溫至80℃，液化反應(yīng)12min，迅速降溫至57℃，再按每克淀粉500單位的比例加入CGT酶，按照每克淀粉0.1mL的比例加入環(huán)己烷，充分反應(yīng)8h，此時(shí)淀粉轉(zhuǎn)化率達(dá)到75.5％，升溫回收環(huán)己烷，然后結(jié)晶得到粗β-環(huán)糊精，粗β-環(huán)糊精的收率為73％(以干物質(zhì)計(jì))，將粗β-環(huán)糊精用水溶解，離心后再次溶解，加入糖液活性炭脫色，過(guò)濾后進(jìn)行重結(jié)晶，重結(jié)晶得到的晶體再次用水溶解，并加入中性活性炭吸附脫色后，過(guò)濾離心即得精制的β-環(huán)糊精，最后得到的精制β-環(huán)糊精的收率為52.6％(以干物質(zhì)計(jì))。
實(shí)施例3取含量為81.5％的木薯淀粉6500Kg，用蒸餾水按照質(zhì)量濃度為30％(以純淀粉計(jì))在反應(yīng)罐中調(diào)漿，再按照500單位/g淀粉的比例加入CGT酶(實(shí)際加入的是CGT酶發(fā)酵液，發(fā)酵液的量可按照CGT酶的量進(jìn)行計(jì)算)，攪拌并升溫至82℃，液化反應(yīng)15min，迅速降溫至60℃，再按每克淀粉700單位的比例加入CGT酶，按照每克淀粉0.1mL的比例加入環(huán)己烷，充分反應(yīng)8h，此時(shí)淀粉轉(zhuǎn)化率達(dá)到74.7％，升溫回收環(huán)己烷，然后結(jié)晶得到粗β-環(huán)糊精，粗β-環(huán)糊精的收率為71.2％(以干物質(zhì)計(jì))，將粗β-環(huán)糊精用水溶解，離心后再次溶解，加入糖液活性炭脫色，過(guò)濾后進(jìn)行重結(jié)晶，重結(jié)晶得到的晶體再次用水溶解，并加入中性活性炭吸附脫色后，過(guò)濾離心即得精制的β-環(huán)糊精，最后得到的精制β-環(huán)糊精的收率為51.3％(以干物質(zhì)計(jì))。
權(quán)利要求
1.一種β-環(huán)糊精的生產(chǎn)工藝，其特征在于所述的工藝為按照15～30％的質(zhì)量百分比濃度進(jìn)行淀粉調(diào)漿，然后按照每克淀粉300～500單位的濃度加入CGT酶，充分混合后升溫至80～85℃液化10～15min，再降溫至53～60℃；按照每克淀粉補(bǔ)加500～700單位CGT酶的量加入CGT酶，加入體積為淀粉質(zhì)量10～13％的有機(jī)溶劑后，充分反應(yīng)8～10小時(shí)；回收有機(jī)溶劑，然后結(jié)晶得到粗β-環(huán)糊精，然后分離純化制得β-環(huán)糊精。
2.如權(quán)利要求1所述的β-環(huán)糊精的生產(chǎn)工藝，其特征在于所述的有機(jī)溶劑為三氯乙烯、丙酮、環(huán)己烷、甲苯或溴苯。
3.如權(quán)利要求2所述的β-環(huán)糊精的生產(chǎn)工藝，其特征在于所述的有機(jī)溶劑為環(huán)己烷。
4.如權(quán)利要求1所述的β-環(huán)糊精的生產(chǎn)工藝，其特征在于所述的工藝為淀粉調(diào)漿，然后按照每克淀粉400單位的濃度加入CGT酶，升溫至80℃液化10min后降溫至55℃；按照每克淀粉補(bǔ)加600單位CGT酶的量加入CGT酶，加入體積為淀粉質(zhì)量10％的環(huán)己烷充分反應(yīng)，之后回收環(huán)己烷然后結(jié)晶得到粗β-環(huán)糊精，然后分離純化制得β-環(huán)糊精。
5.如權(quán)利要求1所述的β-環(huán)糊精的生產(chǎn)工藝。其特征在于所述的淀粉為玉米淀粉、馬鈴薯淀粉或木薯淀粉。
6.如權(quán)利要求1～5之一所述的β-環(huán)糊精的生產(chǎn)工藝，其特征在于所述的分離純化按照以下步驟進(jìn)行將粗β-環(huán)糊精用水溶解，離心后再次溶解，加入糖液活性炭脫色，過(guò)濾后進(jìn)行重結(jié)晶，重結(jié)晶得到的晶體再次用水溶解，并加入中性活性炭吸附脫色后，過(guò)濾離心即得精制的β-環(huán)糊精。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種β－環(huán)糊精的生產(chǎn)工藝按照15～30％的質(zhì)量百分濃度進(jìn)行淀粉調(diào)漿，然后按照每克淀粉300～500單位的濃度加入CGT酶，充分混合后升溫至80～85℃液化10～15min，再降溫至53～60℃；按照每克淀粉補(bǔ)加500～700單位CGT酶的量加入CGT酶，加入體積為淀粉質(zhì)量10～13％的有機(jī)溶劑后，充分反應(yīng)8～10小時(shí)；回收有機(jī)溶劑，然后結(jié)晶得到粗β－環(huán)糊精，然后分離純化制得β－環(huán)糊精。本發(fā)明的工藝流程簡(jiǎn)潔、便于控制，生產(chǎn)周期短，轉(zhuǎn)化率高、收率高，降低了能耗和生產(chǎn)成本。
文檔編號(hào)C08B37/00GK101077895SQ20071005466
公開(kāi)日2007年11月28日 申請(qǐng)日期2007年6月26日 優(yōu)先權(quán)日2007年6月26日
發(fā)明者楊曉明, 劉五星, 馬秋紅 申請(qǐng)人:孟州市華興有限責(zé)任公司