專(zhuān)利名稱(chēng)：一種以菊芋為原料生物轉(zhuǎn)化生產(chǎn)甘露醇的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及甘露醇的生產(chǎn)，具體地說(shuō)是一種以菊芋為原料，通過(guò)粉碎、酶解、濃縮
等手段加工成微生物可以利用的發(fā)酵原料，再利用微生物轉(zhuǎn)化法生產(chǎn)甘露醇的方法。
背景技術(shù)：
甘露醇(D-ma皿itol)又名甘露糖醇、己六醇。易溶于水，微溶于乙醇和甘油，對(duì)稀 酸、稀堿穩(wěn)定，是多元醇中唯一一種不吸濕的晶體。醫(yī)藥上，甘露醇主要作為脫水藥、利尿 藥，用于治療腦積水、降低顱內(nèi)壓、腎功能衰竭的輸液和針劑的配料中，也可與氨基酸等配 制成復(fù)合輸液，同時(shí)可作為防治早期腎功能不全的藥物中間體和腦血管舒張劑。由于其具 有不吸濕性，還可用作抗癌藥、抗菌藥以及維生素等片劑的賦型劑；在化學(xué)工業(yè)上，它可以 作為合成樹(shù)脂和涂料的原料、聚氯乙烯的增塑劑、合成洗滌劑的助洗劑及織物柔軟劑等；在 食品工業(yè)上，由于甘露醇不吸濕，甜度適宜，熱量低，無(wú)毒、副作用，在人體內(nèi)代謝與胰島素 無(wú)關(guān)，不提高血糖值，不致齲齒等特點(diǎn)，可用作糖尿病、肥胖病人的甜味劑和功能性食品添 加劑。 目前世界上廣泛應(yīng)用的生產(chǎn)方法為提取法、化學(xué)合成法和電解還原法。但以上方 法不同程度地存在副產(chǎn)物山梨醇的產(chǎn)生，而且收率低。由于微生物發(fā)酵法生產(chǎn)甘露醇具有 其它生產(chǎn)方法所不具備的優(yōu)越性，能夠有效避免副產(chǎn)物山梨醇的產(chǎn)生，因此有著廣闊的應(yīng) 用前景。 許多微生物可通過(guò)其自身的細(xì)胞代謝工廠(chǎng)，將葡萄糖、果糖、甘露糖、木糖等糖源 發(fā)酵產(chǎn)生甘露醇。1966年Foda就利用產(chǎn)黃青霉(Penicilliumchrysoge皿m)發(fā)酵葡萄糖 溶液(50g/L)并成功地合成出24g/L甘露醇。Kyung-Hwa Song等(2002)分離出一株屬于 假絲酵母菌屬的甘露醇高產(chǎn)酵母菌株C.magnoliaeHH-Ol。該菌株在葡萄糖和果糖為碳源 的培養(yǎng)基中可以生產(chǎn)甘露醇。盡管酵母菌和絲狀真菌具有以葡萄糖等碳水化合物合成甘露 醇的能力，但其生產(chǎn)甘露醇的容積產(chǎn)率比較低，目前難以應(yīng)用于工業(yè)化生產(chǎn)。而且，產(chǎn)甘露 醇真菌中的大多數(shù)可利用已經(jīng)生成的甘露醇，這使得應(yīng)用酵母菌或絲狀真菌發(fā)酵的過(guò)程難 以控制。純化所生產(chǎn)的甘露醇，尤其是以酵母菌生產(chǎn)的甘露醇，因其培養(yǎng)基內(nèi)含有高濃度的 甘油而使純化過(guò)程比較復(fù)雜。而乳酸菌，尤其是異型發(fā)酵乳酸菌在厭氧條件下，將乙?；?酸轉(zhuǎn)化成乙酸而不是乙醇，這樣就額外產(chǎn)生一個(gè)ATP。如此要完成脆0+的再生就需要一個(gè) 電子受體，而果糖恰好可以作為這樣一個(gè)受體，于是果糖在NAD(P)H依賴(lài)性甘露醇脫氫酶 的作用下被還原生成甘露醇。2006年，BadalC. Saha利用篩選到的乳酸菌Lactobacillus intermedius NRRL B-3693以酶解精制菊粉為底物，通過(guò)同步糖化發(fā)酵，在110小時(shí)內(nèi)可得 到0. 57g/g底物的收率。但工業(yè)化應(yīng)用，精制菊粉成本較高。 發(fā)酵用生物質(zhì)能源主要有以下幾種糖質(zhì)原料，淀粉質(zhì)原料，菊粉質(zhì)原料和木質(zhì)纖 維素類(lèi)原料。糖質(zhì)原料來(lái)自于富含蔗糖的一類(lèi)植物中，包括甜菜、甘蔗以及甜高粱等；淀粉 質(zhì)原料來(lái)自于富含淀粉的植物中，主要有玉米、小麥、木薯、甜薯；木質(zhì)纖維素原料存在于稻 草、木材等農(nóng)業(yè)殘余物，主要由纖維素(半纖維素和木質(zhì)素所組成，其中纖維素和半纖維素是碳水化合物組分)。菊粉質(zhì)原料的不同之處在于，分解后主要產(chǎn)生果糖基，所以對(duì)于那些 經(jīng)由果糖轉(zhuǎn)化得到目的產(chǎn)物的生產(chǎn)工藝來(lái)說(shuō)，是質(zhì)優(yōu)價(jià)廉的原料。尤其是富含菊粉的菊科 植物——菊芋，其單位面積生物量產(chǎn)量高，耐受生物及非生物脅迫能力強(qiáng)，而且管理及種植 成本低。最重要的是，雖然淀粉是簡(jiǎn)單易得的葡萄糖基原料，而且容易被多種微生物利用。 但一方面，國(guó)內(nèi)玉米淀粉遠(yuǎn)遠(yuǎn)滿(mǎn)足不了大規(guī)模發(fā)酵工業(yè)的發(fā)展，另一方面，工業(yè)用玉米涉及 與糧食的競(jìng)爭(zhēng)，我國(guó)耕地面積有限，玉米人均占有量低，因此開(kāi)發(fā)利用果糖基能源進(jìn)行生物 質(zhì)轉(zhuǎn)化勢(shì)在必行。而有效利用菊芋中的聚合果糖和乳酸菌的細(xì)胞工廠(chǎng)生物轉(zhuǎn)化生產(chǎn)甘露 醇，無(wú)疑是比較可行的路線(xiàn)之一。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是開(kāi)發(fā)利用一種果糖基發(fā)酵原料——菊芋發(fā)酵生產(chǎn)甘露醇。菊芋， 通過(guò)粉碎、酶解糖化、濃縮等工藝加工，形成可供乳酸菌利用的發(fā)酵底物。經(jīng)過(guò)菌種的篩選 和發(fā)酵糖化菊芋汁條件的優(yōu)化，從而將菊芋中的聚合果糖有效地轉(zhuǎn)化為甘露醇。
所述糖化菊芋汁通過(guò)如下步驟獲得， 1)菊芋原料的預(yù)處理將菊芋塊莖曬干，經(jīng)粉碎機(jī)粉碎成粗顆粒5-10目，烘箱內(nèi) 6(TC烘干，得菊芋粗粉； 2)菊芋粗粉的酶解濃縮條件將菊芋粗粉以水溶解制成質(zhì)量濃度10 20%溶液， 加入1000U 100000U單位/升的菊粉酶，50 70。C水浴攪拌4 9小時(shí)充分糖化，紗布 過(guò)濾，上清42。C旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)濃縮，獲得糖化菊芋汁。
本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn) 1)傳統(tǒng)的甘露醇生產(chǎn)方法，依賴(lài)于以葡萄糖出發(fā)的化學(xué)催化或生物轉(zhuǎn)化法。隨著 對(duì)產(chǎn)物純度和工業(yè)流程潔凈無(wú)污染要求的提高，生物轉(zhuǎn)化法生產(chǎn)甘露醇逐漸顯現(xiàn)出優(yōu)勢(shì)。 然而，對(duì)工業(yè)化應(yīng)用來(lái)說(shuō)，廉價(jià)的初級(jí)生物質(zhì)原料是降低發(fā)酵成本的有效途徑之一。玉米 淀粉是最簡(jiǎn)單易得的葡萄糖基原料，微生物利用起來(lái)也十分的容易。但用于工業(yè)的玉米占 玉米總產(chǎn)量的10%左右，每年僅1000多萬(wàn)噸，因此國(guó)內(nèi)的玉米淀粉遠(yuǎn)遠(yuǎn)滿(mǎn)足不了大規(guī)模的 生物基產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，并涉及到與糧食和耕地的競(jìng)爭(zhēng)。通過(guò)核算每公頃碳水化合物的產(chǎn)量， 我們發(fā)現(xiàn)菊芋和甜薯等作物的產(chǎn)量相當(dāng)(7 15噸/公頃)，甚至高于玉米(3. 45 5噸/ 公頃)；通過(guò)改良品種，其種植成本呈下降趨勢(shì)；菊芋的種植周期也和玉米相當(dāng)(150 180 天)；而且耐寒(-4(TC)、耐旱(適合青海、陜西等荒漠化地區(qū)種植)、耐鹽堿。所以，糖化菊 芋汁可替代玉米淀粉進(jìn)行發(fā)酵生產(chǎn)，無(wú)需添加其他碳源，其豐富的果糖含量更可被乳酸菌 直接利用，通過(guò)其甘露醇脫氫酶系轉(zhuǎn)化為甘露醇。 2)乳酸菌同樣可發(fā)酵糖化菊芋汁產(chǎn)乳酸，而甘露醇可作為食品添加劑。因此乳酸 生產(chǎn)過(guò)程中伴隨少量甘露醇產(chǎn)生，既可改善乳酸口味，還避免提高血糖值，有利健康。
3)發(fā)酵以及后續(xù)的分離提純過(guò)程簡(jiǎn)單、技術(shù)成熟，便于大規(guī)模生產(chǎn)，無(wú)毒無(wú)害，成 分簡(jiǎn)單。加之菊芋本身很多成分已被食品工業(yè)開(kāi)發(fā)應(yīng)用，因此發(fā)酵原料更是安全有益。
總之，該方法不僅沒(méi)有副產(chǎn)物山梨醇產(chǎn)生，而且生產(chǎn)成本低，原料來(lái)源廣泛，工藝 簡(jiǎn)單，技術(shù)路線(xiàn)成熟，可產(chǎn)業(yè)化實(shí)施。此外，乳酸菌培養(yǎng)容易，生長(zhǎng)速率高，工業(yè)生產(chǎn)中通過(guò) 短期培養(yǎng)即可積累大量目標(biāo)產(chǎn)物-甘露醇；發(fā)酵過(guò)程無(wú)需通氣，無(wú)需高速攪拌(滿(mǎn)足混合 均勻的基本攪拌即可)，節(jié)省了能耗；發(fā)酵液中甘露醇提取簡(jiǎn)單，利用其低溶解度可迅速結(jié)晶，便于分離。
圖1應(yīng)用例1中各乳酸菌的甘露醇產(chǎn)量(總糖濃度20g/L); 圖2應(yīng)用例2中各乳酸菌生物量(總糖濃度40g/L， Control =對(duì)照，SJAJ =糖化
菊芋汁)； 圖3應(yīng)用例3中各乳酸菌生物量(總糖濃度169g/L， SJAJ =糖化菊芋汁)；
圖4應(yīng)用例3中總糖轉(zhuǎn)化率(總糖濃度169g/L， SJAJ =糖化菊芋汁)。
具體實(shí)施例方式
實(shí)施例1糖化菊芋汁的制備 1)菊芋塊莖的處理工藝將菊芋塊莖曬干，經(jīng)粉碎機(jī)粉碎成粗粉(5-10目)，烘箱內(nèi)6(TC烘干，密封待用。 2)將制成的菊芋粗粉浸入5(TC水中制成質(zhì)量濃度10%的溶液，通過(guò)l麗aOH， 1MHC1調(diào)節(jié)其pH值至6. 5，按每升加入50000U單位的菊粉酶的比例配制菊芋粗粉酶解反應(yīng)液(菊粉酶酶活定義為每分鐘水解底物產(chǎn)生1微摩爾果糖所需要的酶量)，以5(TC水浴攪拌6小時(shí)糖化。 3)將酶解后的反應(yīng)液紗布過(guò)濾，上清離心。之后42t:旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)濃縮至原上清液體
積的1/3，制成濃縮的糖化菊芋汁，稀釋后經(jīng)HPLC檢測(cè)，確定其總糖濃度為100g/L(葡萄糖
/果糖=3:1)。 實(shí)施例2 與實(shí)施例1不同之處在于 2)將制成的菊芋粗粉浸入6(TC水中制成質(zhì)量濃度20%的溶液，通過(guò)l麗aOH， 1MHC1調(diào)節(jié)其pH值至6. 5，按每升加入100000U單位的菊粉酶的比例配制菊芋粗粉酶解反應(yīng)液(菊粉酶酶活定義為每分鐘水解底物產(chǎn)生1微摩爾果糖所需要的酶量)，以6(TC水浴攪拌6小時(shí)糖化。 3)將酶解后的反應(yīng)液紗布過(guò)濾，上清離心。之后42t:旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)濃縮至原上清液體積的1/4，制成濃縮的糖化菊芋汁，稀釋后經(jīng)HPLC檢測(cè)，確定其總糖濃度為150g/L(葡萄糖/果糖=4:1)。
應(yīng)用例1 將七種乳酸菌(來(lái)源于中國(guó)普通微生物菌種保藏管理中心CGMCC，菌種號(hào)為-Lactobacillus brevis AS1.7， Lactobacillus buchneri AS1. 13， Lactobacillusbuchneri AS1. 40， Lactobacillus fermenti咖 AS1. 1880， Lactobacillus fermentiumAS1.2029，Leuconostoc mesenteroides AS1.20，Leuconostoc mesenteroides AS1. 544)分別接入20g/L果糖標(biāo)準(zhǔn)品作碳源的MRS培養(yǎng)基(酪蛋白胨10g，牛肉膏10g，酵母提取物5g，乙酸鈉5g，檸檬酸二銨2g， Tween801g， K2HP042g， MgS04 7H20 0. 2g， MnS04 H200. 05g，蒸餾水定容至1.0L)中發(fā)酵，厭氧條件通過(guò)厭氧塞實(shí)現(xiàn)。培養(yǎng)條件為培養(yǎng)液初始pH值通過(guò)lMNa0H， 1M HCl調(diào)節(jié)至6. 5 6. 8， 50ml裝載容積(100ml錐形瓶)，5%接種量，30°C ， lOOrpm輕搖，發(fā)酵時(shí)間72小時(shí)。
使用分光光度計(jì)比色法確定乳酸菌不同生長(zhǎng)時(shí)間的生物量。使用HPLC系統(tǒng)(陰離子交換柱DIONEX CarboPac PA1)和脈沖安培檢測(cè)器檢測(cè)底物果糖、產(chǎn)物甘露醇，以及可能出現(xiàn)的副產(chǎn)物——山梨醇。甘露醇產(chǎn)量見(jiàn)圖l。結(jié)果表明，以上乳酸菌除Lactobacillusfermentium AS1. 2029夕卜，均能利用果糖生長(zhǎng)并代謝生產(chǎn)甘露醇。并且，經(jīng)HPLC顯示，這七種乳酸菌發(fā)酵過(guò)程中均不產(chǎn)生副產(chǎn)物山梨醇。本實(shí)例也證明了這六種乳酸菌有利用糖化菊芋汁的潛力。 應(yīng)用例2將應(yīng)用例1中選擇出的六種乳酸菌(Lactobacillusbrevis AS1. 7，Lactobacillus buchneri AS1. 13， Lactobacillus buchneri AS1.40Lactobacillusfermentium AS1. 1880，Leuconostoc mesenteroides AS1. 20，Leuconostoc mesenteroidesAS1. 544)分別接入40g/L總糖濃度的糖化菊芋汁(由實(shí)施例2中濃縮糖化菊芋汁配制而成)和以果糖、葡萄糖標(biāo)準(zhǔn)品按4 : 1比例配制的總糖濃度40g/L對(duì)照溶液中。培養(yǎng)條件同應(yīng)用例1。 使用分光光度計(jì)比色法確定乳酸菌不同生長(zhǎng)時(shí)間的生物量。使用HPLC系統(tǒng)(陰離子交換柱DIONEX CarboPacTMPAl)和脈沖安培檢測(cè)器檢測(cè)發(fā)酵液中底物葡萄糖和果糖、產(chǎn)物甘露醇的含量。 結(jié)果顯示，在糖化菊芋汁所配培養(yǎng)基上生長(zhǎng)的乳酸菌的最高生物量高于標(biāo)準(zhǔn)品配制的培養(yǎng)基上生長(zhǎng)的乳酸菌(如圖2)，說(shuō)明在乳酸菌發(fā)酵生產(chǎn)中，果糖化的菊芋粉是完全可以代替玉米淀粉作為發(fā)酵原料供乳酸菌生長(zhǎng)的。甘露醇產(chǎn)量除Leuconostocmesenteroides AS1. 544以外，果糖轉(zhuǎn)化率均超過(guò)50% 。而且生物量結(jié)果顯示，AS1. 544生長(zhǎng)狀況不夠理想，不適宜發(fā)酵生產(chǎn)。 應(yīng)用例3選擇應(yīng)用例2中利用菊芋生長(zhǎng)代謝狀況良好的五種乳酸 菌 (Lactobacillus brevis AS 1. 7， Lactobaci1lus buchnerii AS1.13,Lactobaci1lusbuchneri AS1.40 Lactobacillus fermentium AS1.1880,Leuconostocmesenteroides AS1. 20)以接入169g/L總糖濃度的糖化菊芋汁((由實(shí)施例2的濃縮糖化菊芋汁配制而成)中，培養(yǎng)條件同應(yīng)用例l。生物量及底物、產(chǎn)物濃度的測(cè)定方法同上兩實(shí)例。結(jié)果證明，五種乳酸菌能夠在高濃度糖化菊芋汁做碳源的培養(yǎng)基中生長(zhǎng)(如圖3)，最高的能達(dá)到80%總糖轉(zhuǎn)化率的甘露醇產(chǎn)量。尤其是Lactobacillus brevisAS1.7，利用菊芋轉(zhuǎn)化甘露醇的容積生產(chǎn)率可達(dá)到0.94(g/(L化))(如圖4)。可見(jiàn)高濃度菊芋對(duì)乳酸菌抑制效應(yīng)并不明顯，乳酸菌仍能利用其葡萄糖成分生長(zhǎng)并利用其果糖成分進(jìn)行代謝。而AS 1.7和AS 1.2是選擇出的具備放大生產(chǎn)潛力的甘露醇生產(chǎn)菌株，有進(jìn)一步優(yōu)化、改造的潛力。 應(yīng)用例4優(yōu)化乳酸菌Lactobacillus brevis AS1. 7以糖化菊芋汁為碳源生物轉(zhuǎn)化為甘露醇的發(fā)酵條件。 將以2X葡萄糖為碳源的MRS種子培養(yǎng)基中培養(yǎng)24h的LactobacillusbrevisAS1. 7接入糖化菊芋汁中批式厭氧發(fā)酵(裝載容積100ml/500ml錐形瓶)，確定總糖初始濃度、PH值、溫度、通氣、攪拌等對(duì)乳酸菌發(fā)酵糖化菊芋汁生產(chǎn)甘露醇的影響(底物、產(chǎn)物測(cè)定方法同前)。該菌利用糖化菊芋汁發(fā)酵的最佳條件為批式發(fā)酵起始總糖濃度150g/L(另加入蛋白胨3X， MgS04 7H20 0. 01 %，擰檬酸二銨0. 2%，乙酸鈉0. 5%， MnS04 H200. 08% ) ;pH5. 5 6. 0 ;溫度35 37°C ;接種量5% 10% ;100rpm攪拌；無(wú)通氣。此條件下批式發(fā)酵可得到最大細(xì)胞比生長(zhǎng)速率(0. 5L/h)和甘露醇轉(zhuǎn)化率(81.5%，對(duì)總糖)。對(duì)Lactobacillus brevis AS1. 7進(jìn)一步在含1升糖化菊芋汁培養(yǎng)基(總糖濃度100g/L，果糖/葡萄糖=4 : 1，另加入蛋白胨3^，MgS0^7H20 0.01%，檸檬酸二銨0. 2%，乙酸鈉0. 5%，MnS04*H20 0.08%)的5升發(fā)酵中培養(yǎng)，采用補(bǔ)料方式在發(fā)酵24h后以30ml/h速率加入濃度為100g/L的糖化菊芋汁48h。發(fā)酵終止，可得到160g甘露醇。乳酸菌AS 1. 7不僅能利用糖化菊芋汁批式發(fā)酵生產(chǎn)甘露醇，獲得較高的轉(zhuǎn)化率和生產(chǎn)速率，而且可以應(yīng)用于連續(xù)生產(chǎn)，以糖化菊芋汁中單糖成分有效維持生長(zhǎng)并高產(chǎn)甘露醇。
權(quán)利要求
一種以菊芋為原料生物轉(zhuǎn)化生產(chǎn)甘露醇的方法，其特征在于以總糖濃度40～300g/L，果糖/葡萄糖比例范圍為3∶1～4∶1的糖化菊芋汁為底物碳源配制發(fā)酵培養(yǎng)基，經(jīng)微生物轉(zhuǎn)化生產(chǎn)甘露醇；所述微生物為短乳桿菌Lactobacillus brevis，布氏乳桿菌Lactobacillusbuchneri，發(fā)酵乳桿菌Lactobacillus fermentium或腸膜明串珠菌Leuconostocmesenteroides。
2. 按照權(quán)利要求l所述的方法，其特征在于所述糖化菊芋汁是通過(guò)如下過(guò)程獲取的，將菊芋塊莖粉碎為5 10目的粗粉，配制成質(zhì)量濃度2 20 %的水溶液，加入1000U 100000U單位比例的菊粉酶、配制成酶解反應(yīng)液，菊粉酶酶活定義為每分鐘水解底物產(chǎn)生1 微摩爾果糖所需要的酶量，調(diào)pH至4 6， 50 7(TC反應(yīng)4 9h，酶反應(yīng)進(jìn)行完全后，紗布 過(guò)濾后將上清液于30-5(TC濃縮至原上清液體積的1/5 1/2 ;得到總糖濃度100 300g/ L的濃縮糖化菊芋汁，其果糖/葡萄糖比例為3 : 1 4 : 1;以濃縮糖化菊芋汁加水配制總糖濃度范圍是40 300g/L糖化菊芋汁，其為微生物可 以利用的富含單糖的反應(yīng)液原料，將反應(yīng)液調(diào)至pH = 6. 2-6. 8，滅菌。
3. 按照權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述短乳桿菌Lactobacillusbrevis，布 氏乳桿菌Lactobacillus buchneri，發(fā)酵乳桿菌Lactobacillusfermentium或腸膜明串珠 菌Leuconostoc mesenteroides是指野生型微生物，或通過(guò)遺傳工程與基因改造的微生物， 能夠利用權(quán)利要求2中的糖化菊芋汁生長(zhǎng)，并代謝產(chǎn)生乳酸及甘露醇。
4. 按照權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述發(fā)酵培養(yǎng)基成分中碳源僅由糖化菊 芋汁提供，發(fā)酵培養(yǎng)基中還添加有其它成分，發(fā)酵培養(yǎng)基中其它成分的質(zhì)量體積g/ml含量 為蛋白胨或玉米漿3 5%，MgS04 *7H200. 01% 0. 05%，檸檬酸二銨0. 1-0. 3%，乙酸鈉 0. 2-0. 5 % ， MnS04 H200. 02-0. 08 % 。
5. 按照權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述微生物轉(zhuǎn)化生產(chǎn)甘露醇過(guò)程的發(fā)酵 條件為，發(fā)酵培養(yǎng)基中酶解后的糖化菊芋汁為唯一碳源；進(jìn)行批式發(fā)酵生產(chǎn)，以權(quán)利要求4 中所述發(fā)酵培養(yǎng)基為起始發(fā)酵培養(yǎng)基，起始發(fā)酵培養(yǎng)基中糖化菊芋汁濃度40 300g/L，培 養(yǎng)溫度30-35°C， pH = 6. 2-6. 8，攪拌80-100rpm，不通氣，發(fā)酵周期30 150h。
6. 按照權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述微生物轉(zhuǎn)化生產(chǎn)甘露醇過(guò)程的發(fā) 酵條件為，發(fā)酵培養(yǎng)基中酶解后的糖化菊芋汁為唯一碳源，補(bǔ)料發(fā)酵也是補(bǔ)加所需濃度的 糖化菊芋汁；進(jìn)行補(bǔ)料發(fā)酵生產(chǎn)，以權(quán)利要求4中所述發(fā)酵培養(yǎng)基為起始發(fā)酵培養(yǎng)基，且 起始發(fā)酵培養(yǎng)基中糖化菊芋汁濃度40 200g/L ;培養(yǎng)溫度30-35°C， pH = 6. 2-6. 8，攪拌 80-100rpm，不通氣；補(bǔ)入濃度為40 200g/L糖化菊芋汁，補(bǔ)料速率20 50ml/h ;發(fā)酵周 期30 150h。
7. 按照權(quán)利要求l所述的方法，其特征在于所述微生物轉(zhuǎn)化生產(chǎn)甘露醇過(guò)程中，甘露 醇處于微生物發(fā)酵后的發(fā)酵液中，發(fā)酵液中甘露醇的分離純化過(guò)程為，發(fā)酵液經(jīng)離心或過(guò) 濾除去菌體，再蒸發(fā)濃縮上清液，出現(xiàn)結(jié)晶，離心后得甘露醇晶體。
全文摘要
本發(fā)明涉及利用一種優(yōu)質(zhì)果糖基生物質(zhì)原料——菊芋的糖化處理工藝及以菊芋為碳源發(fā)酵生產(chǎn)甘露醇的菌種選擇和工藝優(yōu)化，1)將菊芋塊莖粉碎成粗顆粒，水浸酶解6小時(shí)后過(guò)濾，上清42℃旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)濃縮，得高果糖濃度的糖化菊芋汁；2)建立高效液相色譜分析檢測(cè)條件，能夠同步分析發(fā)酵液底物(葡萄糖和果糖)及產(chǎn)物(甘露醇)的含量；3)利用不同總糖濃度的糖化菊芋汁考察了7種乳酸菌發(fā)酵產(chǎn)乳酸及甘露醇的生產(chǎn)能力，確定了一種果糖轉(zhuǎn)化率高、生產(chǎn)強(qiáng)度高的乳酸菌并優(yōu)化了其生產(chǎn)發(fā)酵條件和耐受底物的最高濃度。通過(guò)補(bǔ)料發(fā)酵可提高生產(chǎn)效率并連續(xù)化大量生產(chǎn)甘露醇。該方法不僅沒(méi)有副產(chǎn)物山梨醇產(chǎn)生，而且生產(chǎn)成本低，原料來(lái)源廣泛，工藝簡(jiǎn)單，技術(shù)路線(xiàn)成熟，可產(chǎn)業(yè)化實(shí)施。
文檔編號(hào)C12R1/225GK101736058SQ20081022906
公開(kāi)日2010年6月16日 申請(qǐng)日期2008年11月26日 優(yōu)先權(quán)日2008年11月26日
發(fā)明者周正, 曹海龍, 朱豫, 李曙光, 杜昱光, 白雪芳 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所