專利名稱：利用酵母菌發(fā)酵制備木糖醇的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種采用發(fā)酵合成所需的化合物的方法。
背景技術(shù)：
木糖醇(xylitol)是一種五碳糖醇，分子式為C5H12O5，相對(duì)分子量為152.15。它是人和動(dòng)物碳水化合物代謝的普通中間產(chǎn)物，并廣泛存在于各種水果和蔬菜中，但其含量很低，故從植物中直接提取木糖醇較為困難，所以目前工業(yè)生產(chǎn)上仍以木糖氫化的方法生產(chǎn)木糖醇，采用該方法需要高溫、高壓，對(duì)生產(chǎn)工藝條件要求高；加氫沒有選擇性，產(chǎn)生的雜質(zhì)多，使產(chǎn)品的提取和精制困難。使用現(xiàn)有生產(chǎn)工藝的成本較高，制約了木糖醇應(yīng)用市場(chǎng)的開拓。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種利用酵母菌發(fā)酵制備木糖醇的方法，利用酵母菌采用發(fā)酵法生產(chǎn)木糖醇，生產(chǎn)工藝條件簡(jiǎn)單、控制方便、提取和精制容易，生產(chǎn)成本低。
本發(fā)明的整體生產(chǎn)工藝是A、將原始菌種制成斜面菌種；B、將A步驟中制備的斜面菌種經(jīng)擴(kuò)大培養(yǎng)制成種子液；C、將B步驟中制備的種子液按種子液發(fā)酵培養(yǎng)基為5％-10％的接種量接入發(fā)酵培養(yǎng)基進(jìn)行發(fā)酵，其中發(fā)酵培養(yǎng)基包括下列組分(g/L)木糖120-180硫酸鎂1-4磷酸二氫鉀0.6-1.4玉米漿4-8 酵母膏5-10發(fā)酵培養(yǎng)基的pH為4-6，發(fā)酵條件為溫度28-34℃，發(fā)酵周期為64-72小時(shí)，在發(fā)酵進(jìn)行至18-20小時(shí)之前，通氣量為4-8m3/h，在發(fā)酵18-20小時(shí)后至發(fā)酵終點(diǎn)，通氣量為2-6m3/h，攪拌轉(zhuǎn)速為100-150r/min；D、將發(fā)酵液離心，分離上清液并脫色、濃縮后經(jīng)離子交換，將離子交換后的液體進(jìn)行濃縮、結(jié)晶得到木糖醇晶體。
本發(fā)明的具體工藝條件和工藝配比是所述的A步驟中斜面菌種的制備過程中的培養(yǎng)基選用5-10°Be麥汁固體培養(yǎng)基。
B步驟中的擴(kuò)大培養(yǎng)包括一級(jí)擴(kuò)大培養(yǎng)和二級(jí)擴(kuò)大培養(yǎng)，將斜面菌種接入一級(jí)擴(kuò)大培養(yǎng)的培養(yǎng)基經(jīng)發(fā)酵制成一級(jí)種子，其中一級(jí)擴(kuò)大培養(yǎng)中培養(yǎng)基選用3-6°Be麥汁，培養(yǎng)條件為溫度28-34℃，培養(yǎng)周期12-18小時(shí)。
所述的二級(jí)擴(kuò)大培養(yǎng)中的培養(yǎng)基包括下列組分(g/L)木 糖 20-40 玉米漿4-8 酵母膏 5-10硫酸鎂 1-4磷酸二氫鉀0.6-1.4尿素15-25二級(jí)擴(kuò)大培養(yǎng)的培養(yǎng)基的pH為4-6，將一級(jí)種子接入二級(jí)擴(kuò)大培養(yǎng)的培養(yǎng)基經(jīng)發(fā)酵制成二級(jí)種子，接種量為一級(jí)種子二級(jí)擴(kuò)大培養(yǎng)的培養(yǎng)基為5-10％，培養(yǎng)條件為溫度28-34℃，培養(yǎng)周期為16-24小時(shí)。
二級(jí)擴(kuò)大培養(yǎng)和發(fā)酵過程的培養(yǎng)基中所用的酵母膏還可以選用蛋白胨、牛肉膏或無機(jī)銨鹽中的一種替代。
所述的銨鹽選用硫酸銨、硝酸銨、氯化銨中的一種。
所述的脫色方法選用活性炭脫色，脫色后濃縮比例為12-20％。
原始菌種選用假絲酵母屬(Candida)中的季也蒙假絲酵母(C.guilliermondii)、熱帶假絲酵母(C.Tropicalis)、莫格假絲酵母(C.mogii)一種。
本發(fā)明所取得的技術(shù)進(jìn)步在于本發(fā)明的整體生產(chǎn)工藝過程反應(yīng)溫和，生產(chǎn)工藝條件中不需要高溫、高壓，由于微生物菌種的特性和微生物酶作用的專一性，反應(yīng)的終產(chǎn)物單一，使得提取和精制容易，生產(chǎn)成本低。同時(shí)發(fā)酵液進(jìn)行離心后的剩余物的主要成分為單細(xì)胞蛋白，其蛋白質(zhì)含量高且營(yíng)養(yǎng)豐富，可進(jìn)一步進(jìn)行開發(fā)利用加工(如飼料蛋白)。
以下結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步描述本實(shí)施例的整體工藝步驟如下A、將原始菌種制成斜面菌種；B、將A步驟中制備的斜面菌種經(jīng)擴(kuò)大培養(yǎng)制成種子液；C、將B步驟中制備的種子液按種子液發(fā)酵培養(yǎng)基為5％-10％的接種量接入發(fā)酵培養(yǎng)基接入發(fā)酵培養(yǎng)基進(jìn)行發(fā)酵，其中發(fā)酵培養(yǎng)基包括下列組分(g/L)
木糖130硫酸鎂3磷酸二氫鉀1玉米漿 5 酵母膏6發(fā)酵培養(yǎng)基的pH為5，發(fā)酵條件為溫度30℃，發(fā)酵周期為70小時(shí)，在發(fā)酵進(jìn)行至18小時(shí)之前，通氣量為5m3/h，在發(fā)酵18小時(shí)后至發(fā)酵終點(diǎn)，通氣量為3m3/h，攪拌轉(zhuǎn)速為120r/min；D、將發(fā)酵液離心，分離上清液并脫色、濃縮后經(jīng)離子交換，將離子交換后的液體進(jìn)行濃縮、結(jié)晶得到木糖醇晶體。
本實(shí)施例中的具體工藝步驟和工藝條件是所述的A步驟中斜面菌種的制備過程中的培養(yǎng)基選用7°Be麥汁固體培養(yǎng)基。
B步驟中的擴(kuò)大培養(yǎng)包括一級(jí)擴(kuò)大培養(yǎng)和二級(jí)擴(kuò)大培養(yǎng)，將斜面菌種接入一級(jí)擴(kuò)大培養(yǎng)的培養(yǎng)基經(jīng)發(fā)酵制成一級(jí)種子，其中一級(jí)擴(kuò)大培養(yǎng)中培養(yǎng)基選用4°Be麥汁，培養(yǎng)條件為溫度30℃，培養(yǎng)周期15小時(shí)。
所述的二級(jí)擴(kuò)大培養(yǎng)中的培養(yǎng)基包括下列組分(g/L)木糖30 玉米漿6 酵母膏7硫酸鎂 3磷酸二氫鉀0.8尿 素18二級(jí)擴(kuò)大培養(yǎng)的培養(yǎng)基的pH為4.5，將一級(jí)種子接入二級(jí)擴(kuò)大培養(yǎng)的培養(yǎng)基經(jīng)發(fā)酵制成二級(jí)種子，接種量為一級(jí)種子二級(jí)擴(kuò)大培養(yǎng)的培養(yǎng)基為6％，培養(yǎng)條件為溫度30℃，培養(yǎng)周期為18小時(shí)。
二級(jí)擴(kuò)大培養(yǎng)和發(fā)酵過程的培養(yǎng)基中所用的酵母膏還可以選用蛋白胨、牛肉膏或無機(jī)銨鹽中的一種替代。
所述的銨鹽選用硫酸銨。
所述的脫色方法選用活性炭脫色，脫色后濃縮比例為15％。
原始菌種選用假絲酵母屬(Candida)中的季也蒙假絲酵母(C.guilliermondii)。
權(quán)利要求
1.利用酵母菌發(fā)酵制備木糖醇的方法，其特征在于它包括下列工藝步驟A、將原始菌種制成斜面菌種；B、將A步驟中制備的斜面菌種經(jīng)擴(kuò)大培養(yǎng)制成種子液；C、將B步驟中制備的種子液按種子液發(fā)酵培養(yǎng)基為5％-10％的接種量接入發(fā)酵培養(yǎng)基接入發(fā)酵培養(yǎng)基進(jìn)行發(fā)酵，其中發(fā)酵培養(yǎng)基包括下列組分(g/L)木糖120-180硫酸鎂1-4磷酸二氫鉀0.6-1.4玉米漿4-8 酵母膏5-10發(fā)酵培養(yǎng)基的pH為4-6，發(fā)酵條件為溫度28-34℃，發(fā)酵周期為64-72小時(shí)，在發(fā)酵進(jìn)行至18-20小時(shí)之前，通氣量為4-8m3/h，在發(fā)酵18-20小時(shí)后至發(fā)酵終點(diǎn)，通氣量為2-6m3/h，攪拌轉(zhuǎn)速為100-150r/min；D、將發(fā)酵液離心，分離上清液并脫色、濃縮后經(jīng)離子交換，將離子交換后的液體進(jìn)行濃縮、結(jié)晶得到木糖醇晶體。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用酵母菌發(fā)酵制備木糖醇的方法，其特征在于所述的A步驟中斜面菌種的制備過程中的培養(yǎng)基選用5-10°Be麥汁固體培養(yǎng)基。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用酵母菌發(fā)酵制備木糖醇的方法，其特征在于所述的B步驟中的擴(kuò)大培養(yǎng)包括一級(jí)擴(kuò)大培養(yǎng)和二級(jí)擴(kuò)大培養(yǎng)，將斜面菌種接入一級(jí)擴(kuò)大培養(yǎng)的培養(yǎng)基經(jīng)發(fā)酵制成一級(jí)種子，其中一級(jí)擴(kuò)大培養(yǎng)中培養(yǎng)基選用3-6°Be麥汁，培養(yǎng)條件為溫度28-34℃，培養(yǎng)周期12-18小時(shí)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的利用酵母菌發(fā)酵制備木糖醇的方法，其特征在于所述的二級(jí)擴(kuò)大培養(yǎng)中的培養(yǎng)基包括下列組分(g/L)木糖 20-40玉米漿4-8 酵母膏5-10硫酸鎂 1-4磷酸二氫鉀0.6-1.4尿素15-25二級(jí)擴(kuò)大培養(yǎng)的培養(yǎng)基的PH為4-6，將一級(jí)種子接入二級(jí)擴(kuò)大培養(yǎng)的培養(yǎng)基經(jīng)發(fā)酵制成二級(jí)種子，接種量為一級(jí)種子二級(jí)擴(kuò)大培養(yǎng)的培養(yǎng)基為5-10％，培養(yǎng)條件為溫度28-34℃，培養(yǎng)周期為16-24小時(shí)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或4所述的利用酵母菌發(fā)酵制備木糖醇的方法，其特征在于所述的酵母膏還可以選用蛋白胨、牛肉膏或無機(jī)銨鹽中的一種替代。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的利用酵母菌發(fā)酵制備木糖醇的方法，其特征在于所述的銨鹽選用硫酸銨、硝酸銨、氯化銨中的一種。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用酵母菌發(fā)酵制備木糖醇的方法，其特征在于所述的脫色方法選用活性炭脫色，脫色后濃縮比例為12-20％。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用酵母菌發(fā)酵制備木糖醇的方法，其特征在于所述的原始菌種選用假絲酵母屬(Candida)中的季也蒙假絲酵母(C.guilliermondii)、熱帶假絲酵母(C.Tropicalis)、莫格假絲酵母(C.mogii)一種。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種采用發(fā)酵合成所需的化合物的方法。它主要包括斜面菌種的制備、種子液的制備、將種子液接入發(fā)酵培養(yǎng)基進(jìn)行發(fā)酵及提取等工藝步驟，本發(fā)明解決了現(xiàn)有技術(shù)生產(chǎn)工藝條件要求高；加氫沒有選擇性，產(chǎn)生的雜質(zhì)多，使產(chǎn)品的提取和精制困難，生產(chǎn)成本較高等缺點(diǎn)，具有生產(chǎn)工藝過程反應(yīng)溫和，生產(chǎn)工藝條件中不需要高溫、高壓，由于微生物菌種的特性和微生物酶作用的專一性，反應(yīng)的終產(chǎn)物單一，使得提取和精制容易，生產(chǎn)成本低。同時(shí)發(fā)酵液進(jìn)行離心后的剩余物的主要成分為單細(xì)胞蛋白，其蛋白質(zhì)含量高且營(yíng)養(yǎng)豐富，可進(jìn)一步進(jìn)行開發(fā)利用加工(如飼料蛋白)。
文檔編號(hào)C12P7/02GK1400311SQ0213232
公開日2003年3月5日 申請(qǐng)日期2002年8月27日 優(yōu)先權(quán)日2002年8月27日
發(fā)明者張利平, 馮婕, 呂志堂, 朱路甲, 吳繼標(biāo), 郭立格, 陳冠華, 王來福, 王清州 申請(qǐng)人:河北大學(xué), 河北寶碩股份公司糖酵分公司