專利名稱：香蕉在生物纖維素發(fā)酵培養(yǎng)基中的用途的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種生物纖維素的生產(chǎn)方法。
背景技術(shù)：
生物纖維素(biocellulose，又稱細(xì)菌纖維素，簡稱BC)通常是指在不同條件下，由醋酸菌屬(Acetobacter)、土壤桿菌屬(Agrobacterium)、根瘤菌屬(Rhizobium)和八疊球菌屬(Sarcina)等中的某種微生物合成的纖維素的統(tǒng)稱。與天然纖維素相比，其具有高純度、高結(jié)晶度、高聚合度、高持水性和高復(fù)水性等優(yōu)良性質(zhì)。已廣泛應(yīng)用于各個領(lǐng)域。生物纖維素的生產(chǎn)，通常是將醋酸菌屬等微 生物接種于富含氮源和碳源等營養(yǎng)成分的培養(yǎng)基中，于20-30°C下靜態(tài)發(fā)酵5-10天，即可在液態(tài)培養(yǎng)基的表面獲得半透明狀的生物纖維素薄膜。目前發(fā)酵生產(chǎn)生物纖維素常常采用椰子水作為培養(yǎng)基的主要成分，其雖然成本低廉、易于應(yīng)用，但是其來源較為局限，供應(yīng)量相對較小，隨著生物纖維素膜產(chǎn)品的應(yīng)用領(lǐng)域不斷擴(kuò)大，需求量也越來越大，日益擴(kuò)大的生產(chǎn)規(guī)模需要更多的適宜生產(chǎn)的原料物質(zhì)；而且，在某些領(lǐng)域需要提供機(jī)械強(qiáng)度更大的生物纖維素產(chǎn)品，而采用椰子水作為發(fā)酵培養(yǎng)基得到的產(chǎn)品已經(jīng)不能滿足其需求。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供更多的生物纖維素發(fā)酵底物的來源，主要是利用熱帶區(qū)域最為常見的種植和產(chǎn)量規(guī)模都很大的熱帶水果作為發(fā)酵底物的來源。既擴(kuò)充了熱帶水果應(yīng)用的范圍，增加了其收益率；又可以大批量地供應(yīng)生物纖維素發(fā)酵所需。本發(fā)明主要是提供香蕉在生物纖維素發(fā)酵培養(yǎng)基中的用途，所述發(fā)酵培養(yǎng)基中含重量百分比50、0%的香蕉果汁，所述香蕉果汁含糖量在重量百分比的10%以上。香蕉是一種典型的熱帶水果，其果實(shí)營養(yǎng)豐富，香蕉每100克果肉含碳水化合物20克、蛋白質(zhì)I. 2克、脂肪O. 6克，此外，還含多種微量元素和維生素。成熟前的香蕉中碳水化合物主要為淀粉質(zhì)，但成熟后的香蕉中淀粉基本完全轉(zhuǎn)化成糖。果實(shí)完全成熟時，淀粉從20 % 23%降至I % 2%，而可溶性糖則從I %增至20 %。其中葡萄糖、果糖、蔗糖的比例為20 :15:65，完全可以為生物纖維素發(fā)酵生產(chǎn)菌所利用，故而將其作為發(fā)酵碳源，是非常好的碳源來源。并且香蕉里所含的維生素和其他無機(jī)元素也可以供生物纖維素發(fā)酵生產(chǎn)菌生長所利用，可以更好地提高其發(fā)酵效率。為了便于使用和防止香蕉果汁褐變，本發(fā)明將完全成熟香蕉去皮后，加入85°C的熱水和占果肉重量O. 5%的檸檬酸，打漿處理I分鐘飛分鐘，再過濾、濃縮后制成香蕉果汁，將其作為發(fā)酵培養(yǎng)基的主要成分，經(jīng)調(diào)節(jié)PH值后，直接用于發(fā)酵生產(chǎn)生物纖維素；也可以再根據(jù)不同發(fā)酵菌種的生理特性，對其進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)配，如加入適量的氮源或無機(jī)元素等，再用于發(fā)酵。香蕉中含多酚氧化酶，是造成香蕉汁褐變的主要因素。多酚氧化酶熱穩(wěn)定性高，不易失活，采用75°C以上的高溫處理可以有效鈍化其酶活性，防止褐變，再加入檸檬酸作護(hù)色處理，可以有效控制香蕉果汁的褐變，使其具有良好的觀感，也利于生物纖維素發(fā)酵菌種利用。本發(fā)明的用于發(fā)酵培養(yǎng)基的香蕉果汁可以在原產(chǎn)地事先制備好，再運(yùn)輸至生物纖維素生產(chǎn)地；但這樣對于運(yùn)輸要求較高；優(yōu)選將香蕉果實(shí)運(yùn)輸至生物纖維素生產(chǎn)地后，再制備使用。本發(fā)明的用于發(fā)酵培養(yǎng)基的香蕉果汁可以按要求濃縮至一定含糖量后直接使用，生產(chǎn)出的生物纖維素會帶有淡淡的香蕉香氣，同時由于香蕉本身還含有較高含量的纖維素，在發(fā)酵時可以與生物纖維素的纖維結(jié)構(gòu)有機(jī)結(jié)合，提供更加致密的立體網(wǎng)狀纖維結(jié)構(gòu)，使發(fā)酵得到的生物纖維素具有更韌性的口感和特殊的香氣，也提高了生物纖維素的機(jī)械強(qiáng)度；也可以將香蕉果汁去除色素、雜質(zhì)后使用，生產(chǎn)出的生物纖維素純凈透明，口感爽脆。香蕉果汁中雖然含有較為豐富的無機(jī)元素和糖，但在生物纖維素發(fā)酵后期會存在發(fā)酵后力不足、生物纖維素產(chǎn)量較低的現(xiàn)象。經(jīng)過研究發(fā)現(xiàn)，主要原因是發(fā)酵過程中發(fā)酵菌種所需的氮源不足。故而，本發(fā)明進(jìn)一步提供適宜于生物纖維素發(fā)酵生產(chǎn)所需的氮源來源， 其為植物性蛋白胨，所述植物性蛋白胨是植物蛋白中加入木瓜提取物水解所得；所述木瓜提取物為采集未成熟的番木瓜漿液，用單寧沉淀法去除雜質(zhì)后過濾所得。所述植物蛋白優(yōu)選大豆蛋白和/或谷蛋白。所述植物性蛋白胨是植物蛋白中加入木瓜提取物水解并干燥成粉狀物后得到；其分子量為2000左右。本發(fā)明采用植物蛋白經(jīng)木瓜提取物水解后作為生物纖維素發(fā)酵菌種的氮源來源，其可以充分滿足發(fā)酵菌種對氮源所需，提高發(fā)酵效率，提高發(fā)酵產(chǎn)物產(chǎn)量；還可以充分利用木瓜這一熱帶水果富含木瓜蛋白酶的特性；由于所述植物性蛋白胨的制備不但采用了植物性的蛋白來源，還采用了植物性的蛋白酶來源，使蛋白胨中蛋白質(zhì)分解效率更高，各種氨基酸和小分子多肽含量更高，且種類和性質(zhì)更利于發(fā)酵生產(chǎn)生物纖維素所用，更可以提高發(fā)酵效率和產(chǎn)物產(chǎn)量；且都為食物性來源，使得發(fā)酵生產(chǎn)得到的生物纖維素的食品安全性得到了保證。在上述研究的基礎(chǔ)上，本發(fā)明提供一種優(yōu)異的生物纖維素發(fā)酵培養(yǎng)基，其含有重量百分比50、0%的香蕉果汁，所述香蕉果汁含糖量在重量百分比的10%以上；還含有植物蛋白經(jīng)木瓜提取物水解得到的植物性蛋白胨，所述木瓜提取物為采集未成熟的番木瓜漿液，用單寧沉淀法去除雜質(zhì)后過濾所得。利用上述發(fā)酵培養(yǎng)基發(fā)酵得到的生物纖維素產(chǎn)量比椰子水作主要成分的發(fā)酵培養(yǎng)基的生物纖維素產(chǎn)量可提高10%以上。且產(chǎn)品的韌性和機(jī)械強(qiáng)度也有一定程度的提高。上述發(fā)酵培養(yǎng)基，其中所述植物蛋白為大豆蛋白和/或谷蛋白。上述發(fā)酵培養(yǎng)基，其中所述植物性蛋白胨是植物蛋白中加入木瓜提取物水解并干燥成粉狀物后得到；其分子量為2000左右。上述發(fā)酵培養(yǎng)基的pH值為5. 2-6. 5?？梢圆捎脵幟仕峄虮姿徇M(jìn)行調(diào)節(jié)。本發(fā)明提供熱帶水果香蕉在生物纖維素發(fā)酵培養(yǎng)基上的應(yīng)用，擴(kuò)大了香蕉的應(yīng)用范圍，增加了其副產(chǎn)值；同時獲得了不同口感和觀感的生物纖維素產(chǎn)品；再經(jīng)過添加特殊的氮源獲得了更高的生物纖維素產(chǎn)量和更好的特性，又增加了熱帶水果木瓜的應(yīng)用范圍。綜合來看，是一種更為經(jīng)濟(jì)有效的生物纖維素生產(chǎn)方法。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合實(shí)施例，對本發(fā)明的具體實(shí)施方式
作進(jìn)一步詳細(xì)描述。以下實(shí)施例用于說明本發(fā)明，但不用來限制本發(fā)明的范圍。實(shí)施例I :
新鮮的完全成熟的香蕉去皮后，加入85°C的熱水和占果肉重量O. 5%的檸檬酸，打漿處理2分鐘，再過濾、濃縮后制成含糖量在重量百分比的10%的香蕉果汁。用檸檬酸調(diào)節(jié)PH5. 8。接種生物纖維素發(fā)酵生產(chǎn)菌種的種子液，如木醋桿菌，30°C下靜態(tài)淺盤發(fā)酵5天，在培養(yǎng)基的表層獲得膜狀的生物纖維素。生物纖維素產(chǎn)量為6. 2g/L。濕生物纖維素膜的彈性模量為7. 04Gpa。所得生物纖維素膜為乳白色，聞之有淡淡的香蕉香氣。實(shí)施例2
新鮮的完全成熟的香蕉去皮后，加入85°C的熱水和占果肉重量O. 5%的檸檬酸，打漿處 理2分鐘，再過濾、濃縮后制成含糖量在重量百分比的12%的香蕉果汁。將所述香蕉果汁中加入適量果膠酶水解，得到較為澄清的香蕉果汁；再超濾去除小分子雜質(zhì)；用檸檬酸調(diào)節(jié)PH6.0。接種生物纖維素發(fā)酵生產(chǎn)菌種的種子液，如木醋桿菌，30°C下靜態(tài)淺盤發(fā)酵5天，在培養(yǎng)基的表層獲得膜狀的生物纖維素。生物纖維素產(chǎn)量為6. 6g/L。濕生物纖維素膜的彈性模量為5.84Gpa。所得生物纖維素膜為透明無色。實(shí)施例3:
新鮮的完全成熟的香蕉去皮后，加入85°C的熱水和占果肉重量O. 5%的檸檬酸，打漿處理2分鐘，再過濾、濃縮后制成含糖量在重量百分比的15%的香蕉果汁。采集未成熟的番木瓜漿液，用單寧沉淀法去除雜質(zhì)后過濾制得木瓜提取物。將所述木瓜提取物加入大豆蛋白中，常溫下水解I天，制得大豆蛋白胨，干燥后粉碎，制得分子量為2000左右的大豆蛋白胨。按下述重量百分比用量配制發(fā)酵培養(yǎng)基
含糖量15%的香蕉果汁80% ；
大豆蛋白胨10% ；
用冰醋酸調(diào)節(jié)PH5. 2。水余量。向上述配制好的發(fā)酵培養(yǎng)基中接種生物纖維素發(fā)酵生產(chǎn)菌種的種子液，如木醋桿菌，30°C下靜態(tài)淺盤發(fā)酵5天，在培養(yǎng)基的表層獲得膜狀的生物纖維素。生物纖維素產(chǎn)量為
11.2g/L。濕生物纖維素膜的彈性模量為7. 56Gpa。所得生物纖維素膜為乳白色，聞之有淡淡的香蕉香氣。實(shí)施例4
新鮮的完全成熟的香蕉去皮后，加入85°C的熱水和占果肉重量O. 5%的檸檬酸，打漿處理3分鐘，再過濾、濃縮后制成含糖量在重量百分比的18%的香蕉果汁。將所述香蕉果汁中加入適量果膠酶水解，得到澄清的香蕉果汁；再超濾去除小分子雜質(zhì)。采集未成熟的番木瓜漿液，用單寧沉淀法去除雜質(zhì)后過濾制得木瓜提取物。將所述木瓜提取物加入谷蛋白中，常溫下水解I天，制得谷蛋白胨，干燥后粉碎，制得分子量為2000左右的谷蛋白胨。按下述重量百分比用量配制發(fā)酵培養(yǎng)基含糖量18%的香蕉果汁80% ；
谷蛋白胨10%；
用冰醋酸調(diào)節(jié)PH5. 2。水余量。向上述配制好的發(fā)酵培養(yǎng)基中接種生物纖維素發(fā)酵生產(chǎn)菌種的種子液，如木醋桿菌，30°C下靜態(tài)淺盤發(fā)酵5天，在培養(yǎng)基的表層獲得膜狀的生物纖維素。生物纖維素產(chǎn)量為10.5g/L。生物纖維素的彈性模量為6.89Gpa。所得生物纖維素膜為透明無色。實(shí)施例5:
新鮮的完全成熟的香蕉去皮后，加入85°C的熱水和占果肉重量O. 5%的檸檬酸，打漿處理2分鐘，再過濾、濃縮后制成含糖量在重量百分比的15%的香蕉果汁。 采集未成熟的番木瓜漿液，用單寧沉淀法去除雜質(zhì)后過濾制得木瓜提取物。將所述木瓜提取物加入大豆蛋白中，常溫下水解I天，制得大豆蛋白胨，干燥后粉碎，制得分子量為2000左右的大豆蛋白胨。按下述重量百分比用量配制發(fā)酵培養(yǎng)基
含糖量15%的香蕉果汁90% ；
大豆蛋白胨5% ；
用冰醋酸調(diào)節(jié)PH6. 2。水余量。向上述配制好的發(fā)酵培養(yǎng)基中接種生物纖維素發(fā)酵生產(chǎn)菌種的種子液，如木醋桿菌，30°C下靜態(tài)淺盤發(fā)酵5天，在培養(yǎng)基的表層獲得膜狀的生物纖維素。生物纖維素產(chǎn)量為15. lg/L。生物纖維素的彈性模量為8. 54Gpa。所得生物纖維素膜為乳白色，聞之有淡淡的香蕉香氣。實(shí)施例6
新鮮的完全成熟的香蕉去皮后，加入85°C的熱水和占果肉重量O. 5%的檸檬酸，打漿處理2分鐘，再過濾、濃縮后制成含糖量在重量百分比的20%的香蕉果汁。采集未成熟的番木瓜漿液，用單寧沉淀法去除雜質(zhì)后過濾制得木瓜提取物。將所述木瓜提取物加入大豆蛋白中，常溫下水解I天，制得大豆蛋白胨，干燥后粉碎，制得分子量為2000左右的大豆蛋白胨。按下述重量百分比用量配制發(fā)酵培養(yǎng)基
含糖量20%的香蕉果汁70% ；
大豆蛋白胨10% ；
用冰醋酸調(diào)節(jié)PH6. 2。水余量。向上述配制好的發(fā)酵培養(yǎng)基中接種生物纖維素發(fā)酵生產(chǎn)菌種的種子液，如木醋桿菌，30°C下靜態(tài)淺盤發(fā)酵5天，在培養(yǎng)基的表層獲得膜狀的生物纖維素。生物纖維素產(chǎn)量為14. Og/L。生物纖維素的彈性模量為7. 98Gpa。所得生物纖維素膜為乳白色，聞之有淡淡的
香蕉香氣。說明上述實(shí)施例所采用的發(fā)酵菌種的種子液為同等條件下、相同菌株活化得到的。所得發(fā)酵結(jié)果數(shù)據(jù)均為多次平行試驗(yàn)的平均值。
以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明技術(shù)原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和潤飾，這些改進(jìn)和潤飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。 ·
權(quán)利要求
1.香蕉在生物纖維素發(fā)酵培養(yǎng)基中的用途，其特征在于所述發(fā)酵培養(yǎng)基中含重量百分比50、0%的香蕉果汁，所述香蕉果汁含糖量在重量百分比的10%以上。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的用途，其特征在于所述香蕉果汁為將完全成熟香蕉去皮后，加入85°C的熱水和占果肉重量O. 5%的檸檬酸，打漿處理I分鐘 5分鐘，再過濾、濃縮后制成。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的用途，其特征在于所述發(fā)酵培養(yǎng)基中還含有植物性蛋白胨，所述植物性蛋白胨是植物蛋白中加入木瓜提取物水解所得；所述木瓜提取物為采集 未成熟的番木瓜漿液，用單寧沉淀法去除雜質(zhì)后過濾所得。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的用途，其特征在于所述植物蛋白為大豆蛋白和/或谷蛋白。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的用途，其特征在于所述植物性蛋白胨是植物蛋白中加入木瓜提取物水解并干燥成粉狀物后得到；其分子量為2000左右。
6.一種生物纖維素發(fā)酵培養(yǎng)基，其特征在于含有重量百分比50、0%的香蕉果汁，所述香蕉果汁含糖量在重量百分比的10%以上；還含有植物蛋白經(jīng)木瓜提取物水解得到的植物性蛋白胨，所述木瓜提取物為采集未成熟的番木瓜漿液，用單寧沉淀法去除雜質(zhì)后過濾所得。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的發(fā)酵培養(yǎng)基，其特征在于所述植物蛋白為大豆蛋白和/或谷蛋白。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的發(fā)酵培養(yǎng)基，其特征在于所述植物性蛋白胨是植物蛋白中加入木瓜提取物水解并干燥成粉狀物后得到；其分子量為2000左右。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的發(fā)酵培養(yǎng)基，其特征在于所述培養(yǎng)基的pH值為5.2-6. 5。
10.權(quán)利要求6所述的發(fā)酵培養(yǎng)基用于發(fā)酵生產(chǎn)生物纖維素。
全文摘要
本申請涉及熱帶水果香蕉在生物纖維素發(fā)酵培養(yǎng)基上的應(yīng)用，擴(kuò)大了香蕉的應(yīng)用范圍，增加了其副產(chǎn)值；同時獲得了不同口感和觀感的生物纖維素產(chǎn)品；再經(jīng)過添加特殊的氮源獲得了更高的生物纖維素產(chǎn)量和更好的特性，又增加了熱帶水果木瓜的應(yīng)用范圍。綜合來看，是一種更為經(jīng)濟(jì)有效的生物纖維素生產(chǎn)方法。
文檔編號C12P19/04GK102911982SQ20121048108
公開日2013年2月6日 申請日期2012年11月23日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月23日
發(fā)明者不公告發(fā)明人 申請人:海南椰國食品有限公司