專利名稱：用于一步發(fā)酵制低聚異麥芽糖的固定化細(xì)胞菌種制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于一步發(fā)酵制低聚異麥芽糖的固定化細(xì)胞菌種制備方法。
背景技術(shù)：
低聚異麥芽糖是目前應(yīng)用最廣泛、需求量最大的低聚糖類功能性甜味劑，具有低 熱量、抗齲齒、促進(jìn)機(jī)體腸道雙歧桿菌增殖等特殊生理功能，現(xiàn)已廣泛用于食品、醫(yī)藥及保 健品、飼料等行業(yè)。目前，世界上低聚異麥芽糖工業(yè)化生產(chǎn)的方法均為先將淀粉液化、糖化， 再用a-葡萄糖轉(zhuǎn)苷酶或新普魯蘭酶進(jìn)行轉(zhuǎn)化。該生產(chǎn)工藝成熟且相對簡單，但產(chǎn)品中低 聚異麥芽糖含量較低，只有50%左右，稱為M0-500型產(chǎn)品。為獲得純度更高的低聚異麥芽 糖產(chǎn)品，需要在此基礎(chǔ)上采用色譜分離等方法進(jìn)行二次分離，將葡萄糖和麥芽糖從IM0-500 糖漿中除去，從而導(dǎo)致生產(chǎn)工藝復(fù)雜化，生產(chǎn)成本大幅升高。自上世紀(jì)八十年代低聚異麥芽 糖產(chǎn)品在日本研制成功并投放市場以來，科研人員 一直致力開發(fā)一步法直接制取更高含量 低聚異麥芽糖產(chǎn)品的方法，以期簡化生產(chǎn)工藝，降低生產(chǎn)成本，但至今尚未有成功實(shí)現(xiàn)工業(yè) 化的報(bào)道。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種用于一步發(fā)酵制低聚異麥芽糖的固定化細(xì)胞菌種制備 方法，它能夠一步法直接制取高含量的低聚異麥芽糖，簡化生產(chǎn)工藝，降低生產(chǎn)成本。
本發(fā)明通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)上述目的一種用于一步發(fā)酵制低聚異麥芽糖的固 定化細(xì)胞菌種制備方法，包括如下步驟 先將質(zhì)量百分比為1%淀粉均勻調(diào)漿，加入固定化黑曲霉細(xì)胞的載體材料，高溫滅 菌并冷卻后接入液體菌種，于30-37t:培養(yǎng)18-24小時(shí)形成菌絲體小球形態(tài)的固定化黑曲 霉細(xì)胞菌種。用制備得到的固定化黑曲霉細(xì)胞菌種發(fā)酵淀粉液化液48小時(shí)，發(fā)酵終產(chǎn)物經(jīng) 后處理，即得到干物質(zhì)含量按質(zhì)量百分比計(jì)為75%，低聚異麥芽糖含量按質(zhì)量百分比計(jì)達(dá) 到干物質(zhì)的75_90%的低聚異麥芽糖糖漿型產(chǎn)品。固定化黑曲霉細(xì)胞菌種在每次發(fā)酵結(jié)束 后可回收重復(fù)使用，使用多次后產(chǎn)生的廢菌渣可用于生產(chǎn)飼料。
所述淀粉為玉米淀粉、木薯淀粉、甘薯淀粉、馬鈴薯淀粉或其它薯類淀粉。
所述的淀粉液化是用高溫a -淀粉酶在85-95t:進(jìn)行的高溫快速短時(shí)間液化。
所述所使用的菌種為黑曲霉CU-1菌株，該菌株具有很強(qiáng)的產(chǎn)a-淀粉酶、|3-淀 粉酶和a-葡萄糖轉(zhuǎn)苷酶的能力； 固定化黑曲霉細(xì)胞的載體材料為麥芽、麩皮、玉米芯、黃豆粕、米糠以及棉籽殼中 的一種或多種的混合物。 本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，其實(shí)質(zhì)性特點(diǎn)與進(jìn)步在于 1、利用黑曲霉菌絲體本身的生長特點(diǎn)，用麥芽、麩皮、玉米芯、黃豆粕、米糠、棉籽 殼中的一種或多種的混合物作為固定化黑曲霉細(xì)胞的載體材料，使其形成可多次重復(fù)使用 的固定化黑曲霉細(xì)胞菌種。
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2、采用固定化黑曲霉細(xì)胞菌種深層發(fā)酵技術(shù)，淀粉原料僅需進(jìn)行短時(shí)間液化，無 需添加P-淀粉酶進(jìn)行糖化，也不需要添加a-葡萄糖轉(zhuǎn)苷酶進(jìn)行轉(zhuǎn)苷反應(yīng)，糖化和轉(zhuǎn)苷反 應(yīng)在發(fā)酵過程中由固定化細(xì)胞產(chǎn)生的a-淀粉酶、P-淀粉酶和a-葡萄糖轉(zhuǎn)苷酶同時(shí)催 化進(jìn)行，縮短了生產(chǎn)周期，簡化了生產(chǎn)工藝過程。 3、發(fā)酵完成后，發(fā)酵液中低聚異麥芽糖含量按質(zhì)量百分比計(jì)達(dá)到干物質(zhì)的
75_90%，基本不需要經(jīng)過二次分離處理來提高產(chǎn)品中低聚異麥芽糖的含量。 4、固定化黑曲霉細(xì)胞菌種經(jīng)多次使用后產(chǎn)生的廢菌渣，經(jīng)烘干后可以做為優(yōu)良的
飼料添加劑用于強(qiáng)化飼料的粗蛋白及功能性低聚糖含量，可達(dá)到廢渣綜合利用的效果。
具體實(shí)施例方式
以下通過實(shí)施例對本發(fā)明的技術(shù)方案作進(jìn)一步描述。
實(shí)施例1 用淀粉、麩皮制成液體種子培養(yǎng)基，高溫滅菌，冷卻后接入黑曲霉培養(yǎng)12小時(shí)。用 淀粉、麥芽、玉米芯制成固定化細(xì)胞培養(yǎng)基，高溫滅菌，冷卻后接入上述液體菌種，3(TC培 養(yǎng)24小時(shí)制成固定化黑曲霉細(xì)胞菌種。質(zhì)量百分比為25%的淀粉漿用高溫a-淀粉酶于 85-95t:液化，加入1%硝酸鈉，經(jīng)高溫滅菌，冷卻后接入上述固定化黑曲霉細(xì)胞菌種，初始 培養(yǎng)溫度34t:通風(fēng)攪拌，每12小時(shí)上調(diào)培養(yǎng)溫度1°C ，發(fā)酵48小時(shí)，發(fā)酵終產(chǎn)物經(jīng)過濾、活 性炭、樹脂脫色，真空濃縮，即得到干物質(zhì)含量按質(zhì)量百分比計(jì)為75%，低聚異麥芽糖含量 按質(zhì)量百分比計(jì)達(dá)到干物質(zhì)的75-90%的低聚異麥芽糖糖漿型產(chǎn)品。過濾回收的固定化黑 曲霉細(xì)胞菌種可重復(fù)用于下一次發(fā)酵，或用于生產(chǎn)飼料。
實(shí)施例2 用葡萄糖、麩皮制成液體種子培養(yǎng)基，高溫滅菌，冷卻后接入黑曲霉培養(yǎng)12小時(shí)。 用淀粉、麩皮制成固定化細(xì)胞培養(yǎng)基，高溫滅菌，冷卻后接入上述液體菌種，33t:培養(yǎng)24小 時(shí)制成固定化黑曲霉細(xì)胞菌種。質(zhì)量百分比為25%的淀粉漿用高溫a-淀粉酶于85-95t: 液化，經(jīng)高溫滅菌，冷卻后接入上述固定化黑曲霉細(xì)胞菌種，培養(yǎng)溫度35t:通風(fēng)攪拌，發(fā)酵 48小時(shí)，發(fā)酵終產(chǎn)物經(jīng)過濾、活性炭、樹脂脫色，真空濃縮，即得到干物質(zhì)含量按質(zhì)量百分比 計(jì)為75%，低聚異麥芽糖含量按質(zhì)量百分比計(jì)達(dá)到干物質(zhì)的75-90%的低聚異麥芽糖糖漿 型產(chǎn)品。過濾回收的固定化黑曲霉細(xì)胞菌種可重復(fù)用于下一次發(fā)酵，或用于生產(chǎn)飼料。
實(shí)施例3 用麥芽糖、麩皮制成液體種子培養(yǎng)基，高溫滅菌，冷卻后接入黑曲霉培養(yǎng)12小
時(shí)。用淀粉、黃豆粕制成固定化細(xì)胞培養(yǎng)基，高溫滅菌，冷卻后接入上述液體菌種，37t:培
養(yǎng)24小時(shí)制成固定化黑曲霉細(xì)胞菌種。質(zhì)量百分比為35%的淀粉漿用高溫a-淀粉酶于 85-95t:液化，經(jīng)高溫滅菌，冷卻后接入上述固定化黑曲霉細(xì)胞菌種，培養(yǎng)溫度37t:通風(fēng)攪 拌，發(fā)酵48小時(shí)，發(fā)酵終產(chǎn)物經(jīng)過濾、活性炭、樹脂脫色，真空濃縮，即得到干物質(zhì)含量按質(zhì) 量百分比計(jì)為75%，低聚異麥芽糖含量按質(zhì)量百分比計(jì)達(dá)到干物質(zhì)的75-85%的低聚異麥 芽糖糖漿型產(chǎn)品。過濾回收的固定化黑曲霉細(xì)胞菌種可重復(fù)用于下一次發(fā)酵，或用于生產(chǎn) 飼料。 實(shí)施例4 用淀粉、麩皮制成液體種子培養(yǎng)基，高溫滅菌，冷卻后接入黑曲霉培養(yǎng)15小時(shí)。用
4淀粉、棉籽殼、玉米芯制成固定化細(xì)胞培養(yǎng)基，高溫滅菌，冷卻后接入上述液體菌種，37t:培
養(yǎng)18小時(shí)制成固定化黑曲霉細(xì)胞菌種。質(zhì)量百分比為20%的淀粉漿用高溫a-淀粉酶于 85-95t:液化，加入1 %硝酸鈉，經(jīng)高溫滅菌，冷卻后接入上述固定化黑曲霉細(xì)胞菌種，初始 培養(yǎng)溫度34t:通風(fēng)攪拌，每12小時(shí)上調(diào)培養(yǎng)溫度1°C ，發(fā)酵48小時(shí)，發(fā)酵終產(chǎn)物經(jīng)過濾、活 性炭、樹脂脫色，真空濃縮，即得到干物質(zhì)含量按質(zhì)量百分比計(jì)為75%，低聚異麥芽糖含量 按質(zhì)量百分比計(jì)達(dá)到干物質(zhì)的75-90%的低聚異麥芽糖糖漿型產(chǎn)品。過濾回收的固定化黑 曲霉細(xì)胞菌種可重復(fù)用于下一次發(fā)酵，或用于生產(chǎn)飼料。
實(shí)施例5 用淀粉、黃豆粕制成液體種子培養(yǎng)基，高溫滅菌，冷卻后接入黑曲霉培養(yǎng)10小時(shí)。 用淀粉、麥芽、米糠、玉米芯制成固定化細(xì)胞培養(yǎng)基，高溫滅菌，冷卻后接入上述液體菌種， 33t:培養(yǎng)20小時(shí)制成固定化黑曲霉細(xì)胞菌種。質(zhì)量百分比為30%的淀粉漿用高溫a-淀 粉酶于85-95t:液化，加入1 %硝酸鈉，經(jīng)高溫滅菌，冷卻后接入固定化黑曲霉細(xì)胞菌種，初 始培養(yǎng)溫度34t:通風(fēng)攪拌，每12小時(shí)上調(diào)培養(yǎng)溫度1°C ，發(fā)酵48小時(shí)，發(fā)酵終產(chǎn)物經(jīng)過濾、 活性炭、樹脂脫色，真空濃縮，即得到干物質(zhì)含量按質(zhì)量百分比計(jì)為75%，低聚異麥芽糖含 量按質(zhì)量百分比計(jì)達(dá)到干物質(zhì)的75-90%的低聚異麥芽糖糖漿型產(chǎn)品。過濾回收的固定化 黑曲霉細(xì)胞菌種可重復(fù)用于下一次發(fā)酵，或用于生產(chǎn)飼料。 用上述方法發(fā)酵出來的低聚異麥芽糖產(chǎn)品經(jīng)某省級產(chǎn)品檢測機(jī)構(gòu)分析，產(chǎn)品中 干物質(zhì)含量按質(zhì)量百分比計(jì)為75%，低聚異麥芽糖含量按質(zhì)量百分比計(jì)達(dá)到干物質(zhì)的 75-90%。
權(quán)利要求
用于一步發(fā)酵制低聚異麥芽糖的固定化細(xì)胞菌種制備方法，其特征在于，該方法包括如下步驟先將質(zhì)量百分比為1％淀粉均勻調(diào)漿，加入固定化黑曲霉細(xì)胞的載體材料，高溫滅菌并冷卻后接入液體菌種，于30-37℃培養(yǎng)18-24小時(shí)形成菌絲體小球形態(tài)的固定化黑曲霉細(xì)胞菌種，用制備得到的固定化黑曲霉細(xì)胞菌種發(fā)酵淀粉液化液48小時(shí)，發(fā)酵終產(chǎn)物經(jīng)后處理，即得到質(zhì)量百分比計(jì)達(dá)到干物質(zhì)的75-90％的低聚異麥芽糖糖漿型產(chǎn)品。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于一步發(fā)酵制低聚異麥芽糖的固定化細(xì)胞菌種制備方法， 其特征在于，所述固定化黑曲霉細(xì)胞的載體材料為麥芽、麩皮、玉米芯、黃豆粕、米糠以及棉 籽殼中的一種或多種的混合物。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于一步發(fā)酵制低聚異麥芽糖的固定化細(xì)胞菌種制備方法， 其特征在于，所述液體菌種為黑曲霉Cu-l菌株。
全文摘要
用于一步發(fā)酵制低聚異麥芽糖的固定化細(xì)胞菌種制備方法，以麥芽、麩皮、玉米芯、黃豆粕、米糠、棉籽殼等為固定化載體材料，制備黑曲霉CU-1菌株的固定化細(xì)胞菌種，并用該菌種發(fā)酵經(jīng)高溫α-淀粉酶短時(shí)間液化的淀粉液化液，發(fā)酵終產(chǎn)物經(jīng)過濾，活性炭、樹脂脫色，真空濃縮，即得質(zhì)量百分比計(jì)達(dá)到干物質(zhì)的75-90％的低聚異麥芽糖糖漿型產(chǎn)品。本發(fā)明的制備方法簡便，實(shí)現(xiàn)了多次重復(fù)使用此固定化黑曲霉細(xì)胞菌種進(jìn)行一步發(fā)酵法生產(chǎn)高含量低聚異麥芽糖，并簡化了淀粉液化糖化的工藝，降低了成本。
文檔編號C12R1/685GK101696405SQ20091011452
公開日2010年4月21日 申請日期2009年11月4日 優(yōu)先權(quán)日2009年11月4日
發(fā)明者廖福真, 張?jiān)崎_, 李瑋, 梁智群, 管立忠, 陳桂光 申請人:廣西南寧智天生物科技有限公司;廣西大學(xué);