一種木薯生產(chǎn)油脂的方法
【專利摘要】本發(fā)明的目的在于公開(kāi)一種木薯生產(chǎn)油脂的方法，它包括如下步驟：（1）斯達(dá)氏油脂酵母菌的培養(yǎng)；（2）斯達(dá)氏油脂酵母菌種子液的制備；（3）木薯水解液的制備；（4）基礎(chǔ)限氮培養(yǎng)基的配置；及（5）將斯達(dá)氏油脂酵母菌種子液接種在基礎(chǔ)限氮培養(yǎng)基并發(fā)酵，產(chǎn)生油脂；與現(xiàn)有技術(shù)相比，通過(guò)對(duì)培養(yǎng)基條件的優(yōu)化，菌體濃度和油脂量都可以得到較大的改善，利用木薯生產(chǎn)油脂完全為生物發(fā)酵過(guò)程，成本低，無(wú)污染，是極為理想的油脂生產(chǎn)途徑，而且木薯原料來(lái)源廣泛且價(jià)格低廉，具有廣泛的經(jīng)濟(jì)效應(yīng)和應(yīng)用前景，實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的目的。
【專利說(shuō)明】一種木薯生產(chǎn)油脂的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種油脂生產(chǎn)的方法，特別涉及一種木薯生產(chǎn)油脂的方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 微生物油脂是一種混合物，又稱為單細(xì)胞油脂，即產(chǎn)脂微生物在一定條件下，利用 碳水化合物、碳?xì)浠衔锖推胀ㄓ椭鳛樘荚?，在菌體內(nèi)產(chǎn)生的大量油脂。微生物油脂的 開(kāi)發(fā)與利用不僅豐富了傳統(tǒng)的油脂生產(chǎn)技術(shù)，而且將會(huì)逐漸成為工業(yè)化生產(chǎn)油脂的有效途 徑。
[0003] 目前，生產(chǎn)生物柴油的原料仍以植物油為主，原料成本占總生產(chǎn)成本的75%_85%， 這嚴(yán)重地制約了生物柴油的產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程。一些微生物菌體油脂含量超過(guò)其細(xì)胞干重的70%， 因此利用微生物油脂為原料制備生物柴油在未來(lái)生物柴油產(chǎn)業(yè)中將發(fā)揮重要作用。
[0004] 產(chǎn)油微生物通?？煞郑航湍负兔咕⒃孱?、細(xì)菌。通常，微生物細(xì)胞僅含有2%-3%的 油脂，但如將產(chǎn)油微生物置于特定的條件下培養(yǎng)，能夠?qū)⑻妓衔锘蛱細(xì)浠衔锏绒D(zhuǎn)化 為占細(xì)胞干重的30%-40%，乃至70%以上的油脂。
[0005] 利用微生物制備油脂具有如下優(yōu)點(diǎn)：微生物細(xì)胞增殖快，生產(chǎn)周期短，微生物生長(zhǎng) 所需的原料豐富，如淀粉、糖類、木質(zhì)纖維類物質(zhì)等，價(jià)格便宜；能連續(xù)大規(guī)模生產(chǎn)，生產(chǎn)成 本低；不受季節(jié)、氣候變化的限制。
[0006] 微生物油脂用途廣泛，通過(guò)與醇反應(yīng)，可生產(chǎn)溶劑油、表面活性劑、潤(rùn)滑油、油漆和 粘接劑等產(chǎn)品，同時(shí)還可作為獲取高附加值脂肪酸的原料，如y-亞麻酸（GLA)、花生四烯酸 (ARA)、二十碳五烯酸（EPA)、二十二碳六烯酸（DHA)等的原料。
[0007] 目前國(guó)內(nèi)外無(wú)論是食用油脂還是工業(yè)用油脂均非常短缺，以動(dòng)植物油脂生產(chǎn)生物 柴油面臨成本高、原料總量缺口大、對(duì)季節(jié)的依賴性強(qiáng)等不利于大量生產(chǎn)的問(wèn)題，為解決日 趨嚴(yán)重的能源短缺與環(huán)境惡化問(wèn)題，人們開(kāi)始致力于開(kāi)發(fā)可再生液體燃料，其中生物柴油 是最具發(fā)展?jié)摿Φ纳锬茉串a(chǎn)品。
[0008] 微生物油脂是制取生物柴油的新資源，目前，生物柴油的生產(chǎn)主要以動(dòng)、植物油脂 為原料，由于動(dòng)植物油脂資源總量非常有限，限制了生物柴油產(chǎn)業(yè)可持續(xù)發(fā)展。
[0009] 因此，利用微生物生產(chǎn)油脂是開(kāi)發(fā)新油脂資源的重要手段與途徑，探索如何更好 地利用微生物產(chǎn)油脂具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。利用微生物生產(chǎn)油脂，其油脂脂肪酸存在于菌 體內(nèi)，產(chǎn)量受菌體生物量與油脂含量的雙重影響，但適于細(xì)胞大量生長(zhǎng)的條件與適于生產(chǎn) 油脂的條件往往不一致。優(yōu)化培養(yǎng)條件成為提升微生物產(chǎn)油量的重要研究方向。
[0010] 木薯亦稱樹(shù)薯。大戟科，木薯屬。木薯原產(chǎn)于美洲熱帶，全世界熱帶地區(qū)廣為栽 培，主要分布在巴西、墨西哥、尼日利亞、玻利維亞、泰國(guó)、哥倫比亞、印尼等國(guó)。中國(guó)于19世 紀(jì)20年代引種栽培，現(xiàn)已廣泛分布于華南地區(qū)，廣東和廣西的栽培面積最大，福建和臺(tái)灣 次之，云南、貴州、四川、湖南、江西等省亦有少量栽培。其塊根可食，可磨木薯粉、做面包、提 供木薯水解液和漿洗用淀粉乃至酒精飲料。木薯是多年生植物，生長(zhǎng)適應(yīng)性強(qiáng)，耐旱，耐痔， 耐水，在各種土壤中都能生長(zhǎng)。 toon] 木薯為世界三大薯類(木薯、甘薯、馬鈴薯）之一。木薯屬有100多個(gè)種，木薯為唯 一用于經(jīng)濟(jì)栽培的種，其他均為野生種。木薯可分為甜、苦兩個(gè)品種類型。木薯的主要用途 是食用、飼用和工業(yè)上開(kāi)發(fā)利用。塊根淀粉是工業(yè)上主要的制淀粉原料之一。世界上木薯 全部產(chǎn)量的65%用于人類食物，是熱帶濕地低收入農(nóng)戶的主要食用作物。作為生產(chǎn)飼料的 原料，木薯粗粉、葉片是一種高能量的飼料成分。在發(fā)酵工業(yè)上，木薯水解液或干片可制酒 精、檸檬酸、谷氨酸、賴氨酸、木薯蛋白質(zhì)、葡萄糖、果糖等，這些產(chǎn)品在食品、飲料、醫(yī)藥、紡 織(染布)、造紙等方面均有重要用途。在中國(guó)主要用作飼料和提取淀粉。木薯的塊根含30% 的淀粉，木薯干則含有70%的淀粉，被譽(yù)為"淀粉之王"。木薯淀粉粉質(zhì)細(xì)膩，含蛋白質(zhì)等雜 質(zhì)少，其淀粉中直鏈淀粉占17%，支鏈淀粉占83%，支鏈淀粉含量比玉米、小麥高。
[0012] 我國(guó)木薯淀粉資源豐富，原料價(jià)格低，木薯淀粉分子結(jié)構(gòu)中的羥基化學(xué)性質(zhì)活潑， 化學(xué)反應(yīng)性較玉米淀粉和谷類淀粉高，滲透力強(qiáng)、雜質(zhì)含量低，特別適用于生產(chǎn)各種用途的 淀粉衍生物。
[0013] 微生物產(chǎn)生油脂的過(guò)程本質(zhì)上與動(dòng)植物產(chǎn)生油脂的過(guò)程相似，都是從利用乙酰 CoA羧化酶的羧化催化反應(yīng)開(kāi)始，經(jīng)過(guò)多次鏈的延長(zhǎng)及經(jīng)去飽和酶的一系列去飽和作用等， 完成整個(gè)生化過(guò)程。其中去飽和酶是微生物通過(guò)氧化去飽和途徑生成不飽和脂肪酸的關(guān)鍵 酶，該過(guò)程稱之為脂肪酸氧化循環(huán)。
[0014] 因此，特別需要一種木薯生產(chǎn)油脂的方法，已解決上述現(xiàn)有存在的問(wèn)題。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0015] 本發(fā)明的目的在于提供一種木薯生產(chǎn)油脂的方法，針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，通過(guò)對(duì) 培養(yǎng)基條件進(jìn)行優(yōu)化以提高微生物油脂的產(chǎn)量。
[0016] 本發(fā)明所解決的技術(shù)問(wèn)題可以采用以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)：
[0017] 一種木薯生產(chǎn)油脂的方法，其特征在于，它包括如下步驟：
[0018] (1)斯達(dá)氏油脂酵母菌的培養(yǎng)；
[0019] (2)斯達(dá)氏油脂酵母菌種子液的制備；
[0020] (3)木薯水解液的制備；
[0021] (4)基礎(chǔ)限氮培養(yǎng)基的配置；及
[0022] (5)將斯達(dá)氏油脂酵母菌種子液接種在基礎(chǔ)限氮培養(yǎng)基并發(fā)酵，產(chǎn)生油脂。
[0023] 在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，所述斯達(dá)氏油脂酵母菌的培養(yǎng)為斯達(dá)氏油脂酵母菌） 在YEH)固體斜面培養(yǎng)基上劃線接種，將劃線接種后的試管在恒溫培養(yǎng)箱培養(yǎng)5-6天，之后 再進(jìn)行第二次和第三次傳代培養(yǎng)。
[0024] 進(jìn)一步，所述恒溫培養(yǎng)的溫度為28°C。
[0025] 在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，所述木薯水解液的制備為將木薯進(jìn)行加工制備成木薯 淀粉，木薯淀粉用〇. 5mol/L的硫酸水解，將大分子的淀粉類物質(zhì)變?yōu)樾》肿拥膯翁侨缙咸?糖和果糖，以利于斯達(dá)氏油脂酵母菌的利用，水解完畢后冷卻至室溫，將PH值調(diào)至7。
[0026] 進(jìn)一步，所述水解的條件為：水解溫度90度，水解時(shí)間2小時(shí)，料液比1 :5。
[0027] 進(jìn)一步，所述PH值通過(guò)滴加稀的氫氧化鈉溶液進(jìn)行調(diào)節(jié)。
[0028] 在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，所述基礎(chǔ)限氮培養(yǎng)基的配置為加入的木薯水解液，然 后再按具體的要求加入其它的營(yíng)養(yǎng)要素配置。
[0029] 在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，所述基礎(chǔ)限氮培養(yǎng)基中木薯水解液濃度為40g/L，硫酸 銨濃度為2. 5g/L，KH2PO4濃度為I. 25g/L，酵母粉濃度為0. 7g/L，MgSO4. 7H20濃度為0. 7g/ L〇
[0030] 本發(fā)明的木薯生產(chǎn)油脂的方法，與現(xiàn)有技術(shù)相比，通過(guò)對(duì)培養(yǎng)基條件的優(yōu)化，菌體 濃度和油脂量都可以得到較大的改善，利用木薯生產(chǎn)油脂完全為生物發(fā)酵過(guò)程，成本低，無(wú) 污染，是極為理想的油脂生產(chǎn)途徑，而且木薯原料來(lái)源廣泛且價(jià)格低廉，具有廣泛的經(jīng)濟(jì)效 應(yīng)和應(yīng)用前景，實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的目的。
[0031] 本發(fā)明的特點(diǎn)可參閱本案以下較好實(shí)施方式的詳細(xì)說(shuō)明而獲得清楚地了解。
【具體實(shí)施方式】
[0032] 為了使本發(fā)明實(shí)現(xiàn)的技術(shù)手段、創(chuàng)作特征、達(dá)成目的與功效易于明白了解，下面結(jié) 合具體，進(jìn)一步闡述本發(fā)明。
[0033] 本發(fā)明的木薯生產(chǎn)油脂的方法，它包括如下步驟：
[0034] (1)斯達(dá)氏油脂酵母菌的培養(yǎng)；
[0035] (2)斯達(dá)氏油脂酵母菌種子液的制備；
[0036] (3)木薯水解液的制備；
[0037] (4)基礎(chǔ)限氮培養(yǎng)基的配置；及
[0038] (5)將斯達(dá)氏油脂酵母菌種子液接種在基礎(chǔ)限氮培養(yǎng)基并發(fā)酵，產(chǎn)生油脂。
[0039] 斯達(dá)氏油脂酵母菌的培養(yǎng)：所選原始菌株(斯達(dá)氏油脂酵母菌）在YEH)固體斜面 培養(yǎng)基上劃線接種，將劃線接種后的試管在恒溫培養(yǎng)箱（28°C )培養(yǎng)5-6天，之后再進(jìn)行第 二次和第三次傳代培養(yǎng)。制得的實(shí)驗(yàn)菌置于冰箱中保存。
[0040] 斯達(dá)氏油脂酵母菌種子液的制備：在超凈工作臺(tái)上進(jìn)行。紫外滅菌20min后用冷 卻的接種環(huán)從活化的斜面上挑取3塊(約3平方厘米，可帶有少量瓊脂)的斯達(dá)氏酵母菌，將 接種環(huán)伸入液體培養(yǎng)基中攪拌，直至菌體全部溶于培養(yǎng)基中。將八層紗布平整地包扎在整 個(gè)瓶口上(此時(shí)不再需要牛皮紙，因?yàn)樗惯_(dá)氏酵母菌生長(zhǎng)時(shí)需要耗氧)。將接好種的培養(yǎng)基 放在搖床中，28°C，180rad/min 培養(yǎng) 20-24h。
[0041] 木薯水解液的制備：首先將木薯進(jìn)行加工制備成木薯淀粉。木薯淀粉的加工工藝 為：木薯一清洗一粉碎一淀粉提取一細(xì)濾除沙一濃縮精制一脫水一干燥。
[0042] 木薯粉末需要先用0. 5mol/L的硫酸水解，將大分子的淀粉類物質(zhì)變?yōu)樾》肿拥?單糖如葡萄糖和果糖等，以利于斯達(dá)氏油脂酵母菌的利用。水解條件為：水解溫度90度，水 解時(shí)間2小時(shí)，料液比1 :5。水解完畢后冷卻至室溫然后用PH儀將PH調(diào)至7 (斯達(dá)氏油脂 酵母菌發(fā)酵的最適PH)。可通過(guò)滴加稀得氫氧化鈉溶液進(jìn)行PH的調(diào)節(jié)。
[0043] 基礎(chǔ)限氮培養(yǎng)基的配置：基礎(chǔ)限氮培養(yǎng)基的配置過(guò)程中首先加入的木薯水解液， 然后再按具體的要求加入其它的營(yíng)養(yǎng)要素配置成所需的基礎(chǔ)限氮培養(yǎng)基以用于斯達(dá)氏 油脂酵母菌的搖瓶發(fā)酵。基礎(chǔ)限氮培養(yǎng)基配置完成以后需要進(jìn)行高壓蒸汽滅菌（121°C， 15min)以排除雜菌的影響。冷卻后才可以進(jìn)行液體種子的接種。
[0044] 根據(jù)實(shí)際需要配置，選取裝液量為50ml，用于斯達(dá)氏油脂酵母菌的搖瓶發(fā)酵以生 產(chǎn)微生物油脂。
[0045] (1)以碳源為研究對(duì)象時(shí)，碳源總和為70g/L，碳源共有7個(gè)水平，基礎(chǔ)限氮培養(yǎng)基 成份見(jiàn)下表（g/L)。其余的營(yíng)養(yǎng)成分為硫酸2. 0,酵母粉0. 5，KH2P04 1.0，MgS04. 7H20 0. 5。
[0046]
【權(quán)利要求】
1. 一種木薯生產(chǎn)油脂的方法，其特征在于，它包括如下步驟： (1) 斯達(dá)氏油脂酵母菌的培養(yǎng)； (2) 斯達(dá)氏油脂酵母菌種子液的制備； (3) 木薯水解液的制備； (4) 基礎(chǔ)限氮培養(yǎng)基的配置；及 (5) 將斯達(dá)氏油脂酵母菌種子液接種在基礎(chǔ)限氮培養(yǎng)基并發(fā)酵，產(chǎn)生油脂。
2. 如權(quán)利要求1所述的木薯生產(chǎn)油脂的方法，其特征在于，所述斯達(dá)氏油脂酵母菌的 培養(yǎng)為斯達(dá)氏油脂酵母菌）在YEH)固體斜面培養(yǎng)基上劃線接種，將劃線接種后的試管在恒 溫培養(yǎng)箱培養(yǎng)5-6天，之后再進(jìn)行第二次和第三次傳代培養(yǎng)。
3. 如權(quán)利要求2所述的木薯生產(chǎn)油脂的方法，其特征在于，所述恒溫培養(yǎng)的溫度為 28。。。
4. 如權(quán)利要求1所述的木薯生產(chǎn)油脂的方法，其特征在于，所述木薯水解液的制備為 將木薯進(jìn)行加工制備成木薯淀粉，木薯淀粉用〇. 5mol/L的硫酸水解，將大分子的淀粉類物 質(zhì)變?yōu)樾》肿拥膯翁侨缙咸烟呛凸牵岳谒惯_(dá)氏油脂酵母菌的利用，水解完畢后冷卻 至室溫，將PH值調(diào)至7。
5. 如權(quán)利要求4所述的木薯生產(chǎn)油脂的方法，其特征在于，所述水解的條件為：水解溫 度90度，水解時(shí)間2小時(shí)，料液比1 :5。
6. 如權(quán)利要求4所述的木薯生產(chǎn)油脂的方法，其特征在于，所述PH值通過(guò)滴加稀的氫 氧化鈉溶液進(jìn)行調(diào)節(jié)。
7. 如權(quán)利要求1所述的木薯生產(chǎn)油脂的方法，其特征在于，所述基礎(chǔ)限氮培養(yǎng)基的配 置為加入的木薯水解液，然后再按具體的要求加入其它的營(yíng)養(yǎng)要素配置。
8. 如權(quán)利要求1所述的木薯生產(chǎn)油脂的方法，其特征在于，所述基礎(chǔ)限氮培養(yǎng)基中木 薯水解液濃度為40g/L，硫酸銨濃度為2. 5g/L，KH2P04濃度為1. 25g/L，酵母粉濃度為0. 7g/ L，MgS04. 7H20 濃度為 0. 7g/L。
【文檔編號(hào)】C12R1/645GK104419735SQ201310363073
【公開(kāi)日】2015年3月18日 申請(qǐng)日期:2013年8月19日 優(yōu)先權(quán)日:2013年8月19日
【發(fā)明者】毛宇辰, 張馥驛 申請(qǐng)人:上海市建青實(shí)驗(yàn)學(xué)校