專利名稱：一種細(xì)菌纖維素的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及生物發(fā)酵領(lǐng)域，具體涉及一種細(xì)菌纖維素的制備方法，更具體涉及一種在培養(yǎng)基中添加玉米芯酶解液來制備細(xì)菌纖維素的方法。
背景技術(shù)：
玉米是我國三大糧食作物之一。據(jù)統(tǒng)計，年產(chǎn)量約為1.2億噸。按生產(chǎn)1千克玉米同時可得到1/3千克玉米芯計算，我國玉米芯年產(chǎn)量約0.4億噸，產(chǎn)量極其可觀。目前我國對玉米芯的利用相對來說很少，僅有40-50萬噸用于糠醛、木糖、木糖醇及酚類生產(chǎn)，絕大部分作為農(nóng)業(yè)廢棄物被燒掉。但是，玉米芯中含有多種糖類，尤其是含有大量木聚糖，其部分降解就可以得到低聚木糖，而低聚木糖能夠在人體腸道中使益生菌大量增殖，具有良好的保健功能。細(xì)菌纖維素(Bacterial cellulose, BC)是指在不同條件下，由醋酸菌屬 (Acetobacter)、土壤桿菌屬(Agrobacterium)、*艮瘤菌屬(Rhizobium)禾口疊球菌屬 (Sarcina)等中的某種微生物合成的纖維素的統(tǒng)稱。細(xì)菌纖維素和植物或海藻產(chǎn)生的天然纖維素具有相同的分子結(jié)構(gòu)單元，但細(xì)菌纖維素纖維卻有許多獨特的性質(zhì)。例如高結(jié)晶度、 高持水性、高生物相容度和高生物可降解性等。已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于食品、醫(yī)用材料、造紙等各個領(lǐng)域。細(xì)菌纖維素的生產(chǎn)是將產(chǎn)細(xì)菌纖維素的菌種接種到培養(yǎng)基中，在一定條件下培養(yǎng)，通過微生物的代謝而產(chǎn)生細(xì)菌纖維素膜。培養(yǎng)基中需要提供菌種生長、代謝所需的碳源、氮源等。目前細(xì)菌纖維素生產(chǎn)所用培養(yǎng)基主要是以椰子水作為主要原料，還可以添加其他果汁，如菠蘿汁，各種糖類，如葡萄糖、蔗糖等，蛋白胨、牛肉膏、酵母浸膏等氮源以及磷酸二氫鉀、硫酸鎂等無機礦物。但是，糖類的成本較高，而使用椰子水等熱帶水果果汁，則具有顯著的地域性，使生產(chǎn)僅適合在盛產(chǎn)熱帶水果的南方地區(qū)進行。目前未見將玉米芯酶解液添加到細(xì)菌纖維素培養(yǎng)基中的報道。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供了一種細(xì)菌纖維素的制備方法，本發(fā)明降低了生產(chǎn)成本， 打破了細(xì)菌纖維素生產(chǎn)的地域性；而且玉米芯酶解液中還含有功能性低聚木糖，其會被包裹或吸附在細(xì)菌纖維素膜的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)中，當(dāng)細(xì)菌纖維素膜被加工成食品原料供人或動物食用時，其就能夠使腸道中的益生菌大量增殖，提高細(xì)菌纖維素產(chǎn)品的保健功能。為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案為提供一種細(xì)菌纖維素的制備方法，包括配制培養(yǎng)基、接種菌株、靜態(tài)發(fā)酵、收集菌膜和清洗步驟，其中，配制培養(yǎng)基時，加入了玉米芯酶解液。較佳地，培養(yǎng)基是將玉米芯酶解液與椰子水或蒸餾水按重量比1 0.5 1 2 混合，再加入占培養(yǎng)基10 30%重量的其他碳源，占培養(yǎng)基1 5%重量的氮源和微量無機鹽制成的。
較佳地，所述的玉米芯酶解液由以下步驟的方法制備將玉米芯破碎，按玉米芯與水的重量比1 10 1 20加水，100 120°C蒸煮3 5小時，得到漿液，冷卻后用稀鹽酸調(diào)PH值至4. 5 6. 5后，加入纖維素酶、半纖維素酶和木聚糖酶，加入量分別為漿液重量的0. 1 0. 3%,0. 05 0. 和0. 05 0. 1%，于50 60°C下保溫1 2小時，升溫滅酶后過濾進行固液分離，濾液即為玉米芯酶解液。較佳地，玉米芯和水的重量比為1 12。較佳地，玉米芯于120°C蒸煮5小時。較佳地，加入酶前將pH值調(diào)至6。較佳地，纖維素酶、半纖維素酶和木聚糖酶的加入量為漿液重量的0. 3%,0. 和 0.1%。較佳地，55 °C保溫酶解2小時。較佳地，培養(yǎng)基是將玉米酶解液與椰子水按1 1的重量比混合，再加入占培養(yǎng)基 15%重量的其他碳源、占培養(yǎng)基2%重量的氮源和微量無機鹽制成；其中其他碳源為葡萄糖、蔗糖中的一種或多種；氮源為蛋白胨、牛肉膏、酵母浸膏中的一種或多種；無機鹽為磷酸二氫鉀或硫酸鎂中的一種或多種。本發(fā)明還提供由上述方法所制得的細(xì)菌纖維素產(chǎn)品。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明利用農(nóng)業(yè)副產(chǎn)物玉米芯作為細(xì)菌纖維素培養(yǎng)基中的成分，降低了生產(chǎn)成本，打破了細(xì)菌纖維素生產(chǎn)的地域性；而且玉米芯酶解液中還含有功能性低聚木糖，其會被包裹或吸附在細(xì)菌纖維素膜的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)中，當(dāng)細(xì)菌纖維素膜被加工成食品原料供人或動物食用時，其就能夠使腸道中的益生菌大量增殖，提高細(xì)菌纖維素產(chǎn)品的保健功能。
具體實施例方式下面結(jié)合優(yōu)選實施例對本發(fā)明作進一步說明，但本發(fā)明決不限于下述實施例。實施例1 將玉米芯破碎，按玉米芯與水的重量比1 10加水，120°C蒸煮5小時，得到漿液， 冷卻后用稀鹽酸調(diào)PH值至4. 5后，加入纖維素酶、半纖維素酶和木聚糖酶，加入量分別為漿液重量的0. 3%、0. 和0. 05%，于50°C下保溫2小時，再升溫滅酶，過濾進行固液分離， 濾液即為玉米芯酶解液；取50ml的玉米芯酶解液與50ml的椰子水混合，再加入30g的葡萄糖、5g蛋白胨和微量的磷酸二氫鉀制成培養(yǎng)基，接入占培養(yǎng)基12%重量的木葡糖酸醋桿菌種子液，28°C下培養(yǎng)15天，取出液面上的細(xì)菌纖維素膜，用去離子水反復(fù)清洗至中性。實施例2 將玉米芯破碎，按玉米芯與水的重量比1 15加水，110°C蒸煮4小時，得到漿液， 冷卻后用稀鹽酸調(diào)PH值至6后，加入纖維素酶、半纖維素酶和木聚糖酶，加入量分別為漿液重量的0. 2%、0. 08%和0. 1%，于60°C下保溫1小時，再升溫滅酶，過濾進行固液分離，濾液即為玉米芯酶解液。取50ml的玉米芯酶解液與50ml的蒸餾水混合，再加入IOg的葡萄糖、Ig蛋白胨和微量的磷酸二氫鉀制成培養(yǎng)基，接入占培養(yǎng)基10%重量的木葡糖酸醋桿菌種子液，30°C下培養(yǎng)8天，取出液面上的細(xì)菌纖維素膜，用去離子水反復(fù)清洗至中性。實施例3
將玉米芯破碎，按玉米芯與水的重量比1 20加水，100°C蒸煮5小時，得到漿液， 冷卻后用稀鹽酸調(diào)PH值至6. 5后，加入纖維素酶、半纖維素酶和木聚糖酶，加入量分別為漿液重量的0.1%、0.05^^Π0. 08%，于55°C下保溫2小時，再升溫滅酶，過濾進行固液分離， 濾液即為玉米芯酶解液。取50ml的玉米芯酶解液與50ml的椰子水混合，再加入20g的葡萄糖、3g蛋白胨和微量的磷酸二氫鉀制成培養(yǎng)基，接入占培養(yǎng)基8%重量的木葡糖酸醋桿菌種子液，29°C下培養(yǎng)12天，取出液面上的細(xì)菌纖維素膜，用去離子水反復(fù)清洗至中性。對照例取葡萄糖50g、蛋白胨5g、磷酸二氫鉀2g混合，用蒸餾水補足至IOOml，配制成細(xì)菌纖維素發(fā)酵培養(yǎng)基，之后按照上述實施例的方案制得細(xì)菌纖維素膜。實驗例細(xì)菌纖維素膜的感官評價成立5人專家評價組，設(shè)定評價項目為色澤、口感、透明度；評價方法為色澤 乳白色得滿分，顏色過深或過淺都相應(yīng)減分，分值1 5分；口感口感適中得滿分，過硬或過軟都相應(yīng)減分，分值1 5分；透明度半透明得滿分，透明或不透明都相應(yīng)減分，分值 1 5分。各評價項目取5位專家的平均值作為評價得分。評價結(jié)果見下表表1 細(xì)菌纖維素膜的感官評價結(jié)果
權(quán)利要求
1.一種細(xì)菌纖維素的制備方法，包括配制培養(yǎng)基、接種菌株、靜態(tài)發(fā)酵、收集菌膜和清洗步驟，其特征在于配制培養(yǎng)基時，加入了玉米芯酶解液。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的細(xì)菌纖維素的制備方法，其特征在于培養(yǎng)基是將玉米芯酶解液與椰子水或蒸餾水按重量比1 0.5 1 2混合，再加入占培養(yǎng)基10 30%重量的其他碳源，占培養(yǎng)基1 5%重量的氮源和微量無機鹽制成的。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的細(xì)菌纖維素的制備方法，其特征在于所述的玉米芯酶解液由以下步驟的方法制備將玉米芯破碎，按玉米芯與水的重量比1 10 1 20加水，100 120°C蒸煮3 5小時，得到漿液，冷卻后用稀鹽酸調(diào)pH值至4. 5 6. 5后，加入纖維素酶、半纖維素酶和木聚糖酶，加入量分別為漿液重量的0. 1 0. 3%,0. 05 0.和0. 05 0. 1%，于50 60°C下保溫1 2小時，升溫滅酶后過濾進行固液分離，濾液即為玉米芯酶解液。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的細(xì)菌纖維素的制備方法，其特征在于玉米芯和水的重量比為 1 12。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的細(xì)菌纖維素的制備方法，其特征在于玉米芯于120°C蒸煮5 小時。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的細(xì)菌纖維素的制備方法，其特征在于加入酶前將pH值調(diào)至6。
7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的細(xì)菌纖維素的制備方法，其特征在于纖維素酶、半纖維素酶和木聚糖酶的加入量為漿液重量的0.3%、0. 1^^Π0.1%。
8.根據(jù)權(quán)利要求3所述的細(xì)菌纖維素的制備方法，其特征在于55°C保溫酶解2小時。
9.根據(jù)權(quán)利要求2所述的細(xì)菌纖維素的制備方法，其特征在于培養(yǎng)基是將玉米酶解液與椰子水按1 1的重量比混合，再加入占培養(yǎng)基15%重量的其他碳源、占培養(yǎng)基2%重量的氮源和微量無機鹽制成；其中其他碳源為葡萄糖、蔗糖中的一種或多種；氮源為蛋白胨、牛肉膏、酵母浸膏中的一種或多種；無機鹽為磷酸二氫鉀或硫酸鎂中的一種或多種。
10.根據(jù)權(quán)利要求1-9中任意一種細(xì)菌纖維素的制備方法制得的細(xì)菌纖維素產(chǎn)品。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種細(xì)菌纖維素的制備方法，更具體涉及一種在培養(yǎng)基中添加玉米芯酶解液來制備細(xì)菌纖維素的方法。本發(fā)明用纖維素酶、半纖維素酶和木聚糖酶酶解玉米芯制成玉米芯酶解液，并將其加入到制備細(xì)菌纖維素的培養(yǎng)基中。利用了常備廢棄的農(nóng)業(yè)廢棄物，降低了生產(chǎn)成本，打破了細(xì)菌纖維素生產(chǎn)的地域性，且可以使玉米芯中富含的木聚糖酶解成具有良好保健功能的低聚木糖，并被包裹或吸附在細(xì)菌纖維素中，提高細(xì)菌纖維素的保健功能。
文檔編號C12R1/02GK102212589SQ20111011079
公開日2011年10月12日 申請日期2011年4月29日 優(yōu)先權(quán)日2011年4月29日
發(fā)明者鐘春燕 申請人:鐘春燕