從甘蔗渣中制備葡萄糖和果糖混合液的方法
【專利摘要】從甘蔗渣中制備葡萄糖和果糖混合液的方法，涉及甘蔗。菌株Bacillus?aryabhattai?GZ03保藏編號為：CCTCC?NO:M2013521。從甘蔗渣中制備葡萄糖和果糖混合液的方法：1)將菌株Bacillus?aryabhattai?GZ03用活化培養(yǎng)基平板進行活化后，接種于種子培養(yǎng)基中，振蕩培養(yǎng)，得種子液；2)將步驟1)得到的種子液接種入產(chǎn)糖培養(yǎng)基中，繼續(xù)振蕩發(fā)酵培養(yǎng)得發(fā)酵液，離心后收集上清液；3)將步驟2)收集的上清液過濾，所得濾出液即為葡萄糖和果糖混合液。葡萄糖與果糖混合液可在制備食品添加劑、保健品添加劑中應(yīng)用，食品添加劑和保健品添加劑可為甜味劑，尤其添加至飲料中。
【專利說明】從甘蔗渣中制備葡萄糖和果糖混合液的方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及甘蔗，尤其是涉及一種從甘蔗渣中制備葡萄糖和果糖混合液的方法。

【背景技術(shù)】
[0002]甘蔗是一種富含糖分和纖維的植物。甘蔗渣是甘蔗制糖的主要副產(chǎn)品，是一種可持續(xù)性的生物質(zhì)資源。甘蔗渣一般含纖維素35.4%，半纖維素20.6%，木質(zhì)素18.6%，粗灰分8.3 %，粗蛋白質(zhì)3.8 %，可溶性糖2.8 %，淀粉1.5 %，糖醛酸3.3%。甘蔗在制糖生產(chǎn)后有大量蔗渣剩余，按目前我國年產(chǎn)蔗糖1100萬噸測算，全國制糖企業(yè)每年可剩余甘蔗渣600~650萬噸。合理使用甘蔗渣，減少生產(chǎn)廢料，實現(xiàn)蔗渣資源的可循環(huán)、可發(fā)展日益受到關(guān)注。
[0003]近幾年蔗渣的主要用途有:開發(fā)飼料、栽培食用菌、制備低聚木糖開發(fā)功能性食品、進行沼氣發(fā)酵、制備還原糖、制漿造紙、吸附材料、合成樹脂、人造板材、處理污水、綠色化學(xué)品、綠色包裝材料(快餐盒等)、生物質(zhì)燃料開發(fā)等。例如中國專利CN 101171956A中提供的一種從甘蔗渣中提取多糖的方法，中國專利CN 102206691A中公開的一種利用甘蔗渣生產(chǎn)低聚木糖的方法，中國專利CN 103568096A中公開的利用甘蔗渣干法生產(chǎn)中密度纖維板的方法等，均是對蔗渣的利用。至今未見有利用微生物降解甘蔗渣獲取葡糖糖與果糖混合物的報道。
[0004]葡萄糖是自然界分布最廣也是最為重要的一種單糖。在糖果制造業(yè)和醫(yī)藥領(lǐng)域有著廣泛應(yīng)用:在食品加工中可用于罐頭、面包、糕點、果醬、果凍等生產(chǎn)，醫(yī)藥中可用來生產(chǎn)口服葡萄糖、注射葡萄糖液等，在印染制革工業(yè)中作還原劑，在制鏡工業(yè)和熱水瓶膽鍍銀工藝中常用葡萄糖作還原劑。工業(yè)上還大量用葡萄糖為原料合成維生素C。
[0005]果糖是葡萄糖的同分異構(gòu)體，于水果的漿汁和蜂蜜中以游離狀態(tài)大量存在，與葡萄糖結(jié)合生成蔗糖。果糖是最甜的單糖，口感好，并且不易導(dǎo)致高血糖及脂肪堆積，更不會產(chǎn)生齲齒。果糖具有良好的吸濕性、低冰點以及良好的滲透溶解性，使其在面食、糕點、冷飲等食品上有著廣泛的應(yīng)用?？梢哉f，果糖是目前世界上已知的最安全、最健康的糖之一。
[0006]甘蔗渣具有來源集中、產(chǎn)量大、收集簡單，且甘蔗渣成分相對穩(wěn)定，性質(zhì)均一等特點，可滿足產(chǎn)業(yè)化所需的原料集中性、連續(xù)性和均一性要求。從蔗渣成分來看，其富含豐富生物質(zhì)能，對于蔗渣能源的開發(fā)吸引了國內(nèi)外眾多學(xué)者的目光。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明的第一目的在于提供菌株Bacillus aryabhattai GZ03。
[0008]本發(fā)明的第二目的在于提供一種從甘蔗渣中制備葡萄糖和果糖混合液的方法。
[0009]所述菌株Bacillus aryabhattai GZ03已于2013年10月30日保藏于中國典型培養(yǎng)物保藏中心，保藏編號為=CCTCC N0:M2013521，地址:中國武漢武漢大學(xué)，郵編430072。
[0010]樣品的來源為中國南海海水(1810m，E118。01’782〃，Ν221’984〃)。
[0011]菌株的篩選分離和培養(yǎng)方法為:取用甘蔗渣進行原位富集后的樣品Ig放入5mL滅菌海水中振蕩lOmin，然后將振蕩液按1倍稀釋法，涂布于篩選培養(yǎng)基(含經(jīng)60目過篩的甘蔗渣粉末2%，酵母粉0.5 %，原位海水配制，經(jīng)121°C，20min滅菌后使用)平板上，于28°C培養(yǎng)，將得到的菌株進一步純化保種，并進行16S rRNA基因鑒定。
[0012]所述從甘蔗渣中制備葡萄糖和果糖混合液的方法，包括以下步驟:
[0013]I)將菌株Bacillus aryabhattai GZ03用活化培養(yǎng)基平板進行活化后,接種于種子培養(yǎng)基中，振蕩培養(yǎng)，得種子液；
[0014]2)將步驟I)得到的種子液接種入產(chǎn)糖培養(yǎng)基中，繼續(xù)振蕩發(fā)酵培養(yǎng)得發(fā)酵液，離心后收集上清液；
[0015]3)將步驟2)收集的上清液過濾，所得濾出液即為葡萄糖和果糖混合液。
[0016]在步驟I)中，所述活化培養(yǎng)基平板可為:含經(jīng)60目過篩后的甘蔗渣粉末2%，酵母膏0.5%，瓊膠粉1.5 %，海水配制，經(jīng)12rC，20min滅菌后使用；所述種子培養(yǎng)基可為:含蛋白胨I %，酵母膏0.2%，原位海水配制，經(jīng)121 °C，20min滅菌后使用；所述振蕩培養(yǎng)的條件可為:在28°C條件下，200r/min振蕩培養(yǎng)12h。
[0017]在步驟2)中，所述產(chǎn)糖培養(yǎng)基可為:含經(jīng)60目過篩的甘蔗渣粉末2%，海水配制，經(jīng)121°C，20min滅菌后使用；種子液接種的比例可為產(chǎn)糖培養(yǎng)基的2%;所述振蕩發(fā)酵培養(yǎng)的條件可為:在28~37°C條件下，200r/min振蕩發(fā)酵培養(yǎng)48~96h ;所述離心的條件可為:10000 Xg 離心 15min。
[0018]在步驟3)中，所述過濾可采用膜過濾設(shè)備，進行逐級過濾，依次為:0.45 μ m,0.22 μ m, 50000D 超濾，1000D 超濾，300D 納濾。
[0019]所得濾出液可采用離子色譜法檢測，離子色譜法檢測的條件可為:
[0020] 色譜柱:分析柱:CarboPacPAlO (4X 250mm),保護柱:CarboPac ΡΑΙΟ (4X 50mm);
[0021]淋洗液:淋洗液:0~40min, 0.01mol NaOH ;41 ~55min, 0.1mol NaOH ；56 ~65min,0.01mol NaOH ；
[0022]淋洗液流速:0.6mL/min ；
[0023]進樣體積:25yL;
[0024]柱溫30°C;
[0025]檢測器:脈沖安培檢測器，金電極。
[0026]所述葡萄糖與果糖混合液可在制備食品添加劑、保健品添加劑中應(yīng)用，所述食品添加劑和保健品添加劑可為甜味劑，尤其添加至飲料中，作為保健品加工兒童食品可減少兒童蛀牙。
[0027]本發(fā)明由于采用菌株與甘蔗渣共培養(yǎng)，因此具有以下突出技術(shù)效果:
[0028]利用菌株所產(chǎn)的酶系，直接獲得葡萄糖與果糖。共培養(yǎng)體系不需添加額外營養(yǎng)源，并且培養(yǎng)條件溫和，極大降低了生產(chǎn)成本。現(xiàn)有研究報道或?qū)＠?，蔗渣一般是采用物理法或化學(xué)法預(yù)處理，才能進行后續(xù)使用。然而預(yù)處理存在著能耗高，效率低且過程污染較嚴(yán)重等問題，難以工業(yè)化推廣應(yīng)用。本發(fā)明中甘蔗渣不需要進行預(yù)處理，且利用微生物直接降解蔗渣。本發(fā)明中的工藝具有明顯的創(chuàng)新性，且工藝簡單、無污染、成本低、不造成環(huán)境污染。
[0029]本發(fā)明利用微生物降解甘蔗渣產(chǎn)生葡萄糖與果糖，為甘蔗渣的研究及產(chǎn)品開發(fā)開辟新思路，符合能源可持續(xù)利用原則，同時也為制糖工藝尋找到新途徑，所得到的葡萄糖與果糖也具有廣泛的應(yīng)用，可在工業(yè)及食品、保健品行業(yè)中應(yīng)用。例如將葡萄糖、果糖混合液用于面包生產(chǎn)中，葡萄糖、果糖混合液發(fā)揮其焦化性使得面包獲得美觀的焦黃色表層和獨特的焦糖風(fēng)味。同時在面包制作過程中，酵母利用果糖和葡萄糖發(fā)酵最快，其次才是麥芽糖、蔗糖，葡萄糖、果糖混合液代替蔗糖使得發(fā)酵反應(yīng)快，縮短面包發(fā)酵時間，并且產(chǎn)生大量氣體使得面包松軟，口感柔軟，略有濕潤感。保健品行業(yè)中，使用葡萄糖、果糖混合液加工兒童專用食品，對兒童的牙齒健康有好處，可減少兒童的蛀牙病。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0030]圖1為用離子色譜法檢測的標(biāo)準(zhǔn)樣品色譜圖。在圖1中，各標(biāo)記為:1_阿拉伯糖，2-甘露醇，3-葡萄糖，4-半乳糖，5-木糖，6-果糖，7-蔗糖，8-纖維二糖，9-麥芽糖，所有標(biāo)準(zhǔn)品配制濃度均為50mg/L。
[0031]圖2為發(fā)酵液稀釋40倍色譜圖。在圖2中，各標(biāo)記為:1-葡萄糖，2-果糖。
[0032]圖3為標(biāo)準(zhǔn)品與發(fā)酵液離子色譜圖。在圖3中，各標(biāo)記為:1-葡萄糖，2-果糖，濃度均為50mg/mL ;發(fā)酵液稀釋40倍；曲線I為標(biāo)準(zhǔn)品，曲線2為發(fā)酵液。

【具體實施方式】
[0033]下面通過實施例和附圖對本發(fā)明做進一步詳細(xì)描述，但本發(fā)明不僅僅局限于以下實施例。
[0034]實施例1酶解甘蔗渣制備葡萄糖和果糖混合液的方法
[0035]I)將菌株Bacillus aryabhattai GZ03用活化培養(yǎng)基平板(蛋白胨I %,酵母膏
0.2% ，瓊膠粉1.5%，原位海水配制，經(jīng)12rC，20min滅菌后使用)進行活化后，挑取單菌落接種于種子培養(yǎng)基(蛋白胨I %，酵母膏0.2 %，原位海水配制，經(jīng)121 °C，20min滅菌后使用)中，在28°C的條件下，200r/min振蕩培養(yǎng)12h。
[0036]2)將種子液按照2%的接種比例加入產(chǎn)糖培養(yǎng)基(含經(jīng)60目過篩的甘蔗渣粉末2%，原位海水配制，經(jīng)121°C，20min滅菌后使用)，繼續(xù)在28°C條件下，200r/min振蕩培養(yǎng)48h，得到發(fā)酵液。
[0037]3)將發(fā)酵液在1000Xg條件下離心15min，收集上清液。
[0038]4)上清液采用膜過濾設(shè)備，進行逐級過濾，依次為:0.454111，0.224111，500000超濾，10000D超濾，300D納濾。所得濾出液即為葡萄糖和果糖混合液。
[0039]5)用DNS法測定糖混合液還原糖濃度。
[0040]5)所得混合液稀釋40倍后用0.22 μ m濾膜過濾，濾液經(jīng)離子色譜法檢測含有葡萄糖和果糖，得率分別為12%、16.7%。
[0041]6)發(fā)酵上清液經(jīng)冷凍干燥后，在干燥環(huán)境下于室溫保存。
[0042]所得發(fā)酵上清液用DNS法測定的還原糖濃度結(jié)果參見表1。
[0043]表1發(fā)酵液上清中的還原糖濃度
[0044]

【權(quán)利要求】
1.菌株Bacillusaryabhattai GZ03,已于2013年10月30日保藏于中國典型培養(yǎng)物保藏中心，保藏編號為:CCTCC N0:M2013521o
2.如權(quán)利要求1所述菌株的篩選分離和培養(yǎng)方法，其特征在于其具體步驟為:取用甘蔗渣進行原位富集后的樣品Ig放入5mL滅菌海水中振蕩lOmin，然后將振蕩液按10倍稀釋法，涂布于篩選培養(yǎng)基平板上，于28°C培養(yǎng)，將得到的菌株進一步純化保種，并進行16SrRNA基因鑒定；所述篩選培養(yǎng)基含經(jīng)60目過篩的甘蔗渣粉末2%，酵母粉0.5%，原位海水配制，經(jīng)121°C，20min滅菌后使用。
3.從甘蔗渣中制備葡萄糖和果糖混合液的方法，其特征在于包括以下步驟: 1)將權(quán)利要求1所述菌株Bacillusaryabhattai GZ03用活化培養(yǎng)基平板進行活化后，接種于種子培養(yǎng)基中，振蕩培養(yǎng)，得種子液； 2)將步驟I)得到的種子液接種入產(chǎn)糖培養(yǎng)基中，繼續(xù)振蕩發(fā)酵培養(yǎng)得發(fā)酵液，離心后收集上清液； 3)將步驟2)收集的上清液過濾，所得濾出液即為葡萄糖和果糖混合液。
4.如權(quán)利要求3所述從甘蔗渣中制備葡萄糖和果糖混合液的方法，其特征在于在步驟I)中，所述活化培養(yǎng)基平板為:含經(jīng)60目過篩后的甘蔗渣粉末2%，酵母膏0.5%，瓊膠粉1.5%，海水配制， 經(jīng)121°C，20min滅菌后使用。
5.如權(quán)利要求3所述從甘蔗渣中制備葡萄糖和果糖混合液的方法，其特征在于在步驟I)中，所述種子培養(yǎng)基為:含蛋白胨1%，酵母膏0.2%，原位海水配制，經(jīng)121°C，20min滅菌后使用。
6.如權(quán)利要求3所述從甘蔗渣中制備葡萄糖和果糖混合液的方法，其特征在于在步驟1)中，所述振蕩培養(yǎng)的條件為:在28°C條件下，200r/min振蕩培養(yǎng)12h。
7.如權(quán)利要求3所述從甘蔗渣中制備葡萄糖和果糖混合液的方法，其特征在于在步驟2)中，所述產(chǎn)糖培養(yǎng)基為:含經(jīng)60目過篩的甘蔗渣粉末2%，海水配制，經(jīng)121°C，20min滅菌后使用。
8.如權(quán)利要求3所述從甘蔗渣中制備葡萄糖和果糖混合液的方法，其特征在于在步驟2)中，種子液接種的比例為產(chǎn)糖培養(yǎng)基的2%;所述振蕩發(fā)酵培養(yǎng)的條件可為:在28~37°C條件下,200r/min振蕩發(fā)酵培養(yǎng)48~96h ;所述離心的條件可為:10000 Xg離心15min。
9.如權(quán)利要求3所述從甘蔗渣中制備葡萄糖和果糖混合液的方法，其特征在于在步驟3)中，所述過濾采用膜過濾設(shè)備，進行逐級過濾，依次為:0.45ym，0.22ym，50000D超濾，10000D超濾，300D納濾。
10.如權(quán)利要求3~9中任一所述從甘蔗渣中制備葡萄糖和果糖混合液的方法制備的葡萄糖與果糖混合液在制備食品添加劑、保健品添加劑中的應(yīng)用，所述食品添加劑和保健品添加劑可為甜味劑，尤其添加至飲料中。
【文檔編號】C12P19/02GK104130959SQ201410359146
【公開日】2014年11月5日 申請日期:2014年7月25日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月25日
【發(fā)明者】曾潤穎, 溫鍵, 易志偉, 產(chǎn)竹華, 陳興麟 申請人:國家海洋局第三海洋研究所