淺析生物法生產山梨醇的研究進展

趙晶基

前言

近年來，我國食品加工產業(yè)日趨繁榮，食品加工技術和食材也越來越多。山梨醇作為當今食品加工領域、醫(yī)藥領域及化工生產中廣泛應用的材料，它隨著市場需求的不斷增加而出現(xiàn)了許多生產新技術，并逐漸受到人們關注。本文首先介紹了山梨醇的性質、應用以及市場前景，并就生物法生產山梨醇的技術研究做了簡單探討。

山梨醇在當今社會生產領域應用范圍很廣，是食品加工、醫(yī)學以及化工生產領域的主要原材料，在人們日常生活中也有著重要的作用，是促進人體新陳代謝的主要材料。尤其在近幾年，隨著山梨醇生物生產技術的出現(xiàn)，它的應用范圍得到更進一步的擴展，因此這里我們有必要對其相關研究進行分析。

一、山梨醇概述

隨著社會經濟的飛速發(fā)展，人們生活水平不斷提高的同時，對各種物質資料提出新要求。山梨醇作為當今生產加工行業(yè)的常見原材料，其應用范圍不斷變廣，應用方式也有原來單純的生產Vc逐漸向化工、醫(yī)藥、食材等行業(yè)轉變，這也讓山梨醇供應量變得更大。目前，我國山梨醇行業(yè)呈現(xiàn)出快速發(fā)展的態(tài)勢，無論是生產規(guī)模還是技術都逐漸走在世界前列。

1、山梨醇性質與應用

山梨醇在當今精細化生產、加工領域應用非常多，它本身是一個由6個羥基構成的多元醇復合物，有著脫水、氧化、醚化的特征，同時在生產中還有吸水、保鮮以及保濕的作用。就山梨醇的具體構成而言，它的分子結構如下圖：

山梨醇分子結構圖

山梨醇也被稱之為葡萄糖醇，常常出現(xiàn)在眾多水果汁中，比如蘋果、梨、櫻桃以及李子等。就目前山梨醇的唐都分析，大多蔗糖度都在六成以上，可以廣泛的應用在各種糖果、口香糖以及糖尿病食品生產加工當中，同時被廣泛的應用在一些維生素、保濕劑、保鮮劑生產中。

2、山梨醇機理

山梨醇在進入動物體內之后能促進體內的新陳代謝，是一種營養(yǎng)型的添加劑，但其新陳代謝的途徑首先需要緩慢的擴散而被吸收，經過氧化之后產生果糖，然后再被利用，整個過程都是新陳代謝過程的一個特殊構成。同時這種成分對血糖值、糖尿值并沒有影響，因此被廣泛的認為是糖尿病病人的安全食材。山梨醇在當今的提取中主要是利用葡萄糖、果糖等材料通過加氫催化劑的催化而提取的，它在生產中具體的生產工藝為：葡萄糖、果糖→液化、糖化→過濾、脫色→離心→結晶→蒸發(fā)濃縮→溶糖→氰化→離心→蒸發(fā)→山梨醇。

3、山梨醇市場前景

我國經濟快速發(fā)展的同時對山梨醇行業(yè)的進一步發(fā)展提供了市場基礎，創(chuàng)造了良好的發(fā)展新條件。尤其是近年來，隨著我國農業(yè)生產技術的提升和各地經濟林面積的不斷擴大，各種山梨醇生產原材料供應日漸充足，同時我國迅速發(fā)展的食品產業(yè)與化工工業(yè)給山梨醇的發(fā)展創(chuàng)造了市場基礎。

二、山梨醇的生物法生產要點

在目前的山梨醇生產加工當中，主要的生產方法是以氫化法、電解法及發(fā)酵法為主的，但是由于這些生產加工技術本身生產效率低、原材料浪費嚴重的問題而逐漸被人們創(chuàng)新，并形成了許多的新技術，其中以生物法生產技術最為常見。在山梨醇的生物法生產中，常見的生產要點包含下面幾方面。

1、滲透法

這種生物生產方法是在原來發(fā)酵法的基礎上改進出現(xiàn)的，由于傳統(tǒng)發(fā)酵法生產山梨醇的效率很低，因此在1988年國外專家和學者提出了生物生產法這一解決新思路。這種方法是在Zmobilis菌株的細胞培養(yǎng)工作中，將濃縮成10%的甲醛進行滲透處理。這種處理方法是針對細胞進行的，它的目的在于讓細胞更好的釋放葡萄糖酸經，并且通過相應途徑將葡萄糖酸經轉化成為乙醇所需要的輔助因子，并且及時的阻斷乙醇的產生。這個環(huán)節(jié)必須要做好乙醇阻斷時間把控，保證轉換的科學性與及時性。

2、發(fā)酵法

發(fā)酵法在山梨醇生產工作中主要是通過采用發(fā)酵單細胞的方式，將葡萄糖和果糖的混合液作為原料進行生產。這種發(fā)酵生產方法也被人們習慣性的稱之為運動發(fā)酵單細胞法，它是利用葡萄糖、果糖特有的氧化還原酶作為發(fā)酵機理，在其基礎上將葡萄糖、果糖還原成葡萄酸內酯和山梨醇。這種生產方法也可以通過葡萄酸內酯醇將葡萄糖酸內酯轉轉為葡萄酸。這種方法經過一段時間的實踐之后發(fā)現(xiàn)，其生產效率高，且成本較低，以及生產的過程中對于山梨醇的消耗較低，在目前的工業(yè)生產中被大量的采用。同時這種技術在基因技術等一些先進技術的引導下更是出現(xiàn)了突破性的發(fā)展，為山梨醇生產事業(yè)的進一步發(fā)展做出了積極貢獻。

3、生物催化法

隨著食品添加劑、醫(yī)藥等相關行業(yè)的發(fā)展，對山梨醇的需求將會越來越大，勢必將極大促進山梨醇行業(yè)的發(fā)展。由于化學催化法存在著能耗高、成本高、安全指數(shù)低等缺點，而生物催化法生產山梨醇則具有反應溫和、純度高、轉化率高等優(yōu)點，所以山梨醇的生物催化法生產具有很大的發(fā)展?jié)摿途薮蟮慕洕?。使用滲透處理和固定細胞比較有利，實現(xiàn)連續(xù)操作所需要的反應器也比較簡單，所以使用連續(xù)發(fā)酵模式并且利用滲透處理和固定化的細胞是一個有前途的發(fā)展方向。但是，必須確保系統(tǒng)長期穩(wěn)定性，以避免經常性生產生物催化劑。

三、結束語

當今國內外普遍采用化學法生產山梨醇，因為它相對于生物法來說成本比較低。而在能生產山梨醇的微生物中只有運動發(fā)酵單胞菌具有實現(xiàn)工業(yè)化的潛力。生物法生產山梨醇由于具有反應條件溫和，能耗少等優(yōu)點，從目前來看，至少在一些國家和地區(qū)還是可行的。