一種生物纖維素發(fā)酵培養(yǎng)基的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種生物纖維素發(fā)酵培養(yǎng)基，其以生物纖維素生產(chǎn)中的生物纖維素凝膠廢料為原料，采用強(qiáng)酸預(yù)處理結(jié)合纖維素酶水解的技術(shù)，將纖維素轉(zhuǎn)化為可發(fā)酵糖，再通過添加其他適合生物纖維素產(chǎn)生菌生長、繁殖及代謝的營養(yǎng)成分，再制備成生物纖維素發(fā)酵培養(yǎng)基。由于生物纖維素凝膠廢料中所含有的纖維素純度較高，其中所含的半纖維素、木質(zhì)素、果膠等都很少，因此該培養(yǎng)基中不利于生物纖維素產(chǎn)生菌的毒性物質(zhì)大大降低，可重復(fù)用于生產(chǎn)生物纖維素產(chǎn)品，且利用了生產(chǎn)中的廢料，降低了生產(chǎn)成本。
【專利說明】一種生物纖維素發(fā)酵培養(yǎng)基
[0001]【技術(shù)領(lǐng)域】
本發(fā)明涉及生物纖維素的制備領(lǐng)域，具體涉及一種用于發(fā)酵生產(chǎn)生物纖維素的發(fā)酵培養(yǎng)基，特別涉及一種含有生物纖維素廢料水解液的發(fā)酵培養(yǎng)基。
[0002]
【背景技術(shù)】
[0003]生物纖維素(Biocellulose)是由生物纖維素產(chǎn)生菌代謝獲得的，其無木質(zhì)素、果膠和半纖維素等伴生產(chǎn)物，具有高結(jié)晶度和高聚合度。此外，生物纖維素具有超精細(xì)的空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，極高的持水性能，因此作為食品能提供爽脆的口感，也具有調(diào)節(jié)胃腸功能的保健效果。目前其已經(jīng)作為食品配料(椰果、椰纖果，nata)被廣泛應(yīng)用于罐頭、果凍、液態(tài)乳等食品的加工中。目前生物纖維素的生產(chǎn)是使用天然或人工配制的液態(tài)發(fā)酵培養(yǎng)基，接種生物纖維素產(chǎn)生菌，經(jīng)過靜態(tài)或動態(tài)發(fā)酵培養(yǎng)后，在液態(tài)發(fā)酵培養(yǎng)基中會產(chǎn)生凝膠狀的生物纖維素膜或凝膠顆粒，然后進(jìn)行固液分離，獲得生物纖維素產(chǎn)品。而采用人工配置的液態(tài)發(fā)酵培養(yǎng)基則是直接使用葡萄糖、蔗糖、蛋白胨、酵母膏等原料配置而成，其雖然不受季節(jié)性影響、可控性也較高，但是其成本卻較高；而采用的天然液態(tài)發(fā)酵培養(yǎng)基工業(yè)上主要使用的有椰子水、果汁等，但是其受果實(shí)產(chǎn)量的影響較大，可控性較低且成本也較高。此外，目前已有研究嘗試使用農(nóng)業(yè)廢棄物如木材廢料、秸桿、麩皮、玉米芯等為原料，將其水解液用作生物纖維素的培養(yǎng)基，但是由于該水解液中的成分復(fù)雜，如會含有許多酚類或醛類物質(zhì)，這些物質(zhì)不利于不利于生物纖維素產(chǎn)生菌的生長、繁殖或代謝，因此會導(dǎo)致生物纖維素的產(chǎn)量很低，并不能獲得良好的效果。
[0004]此外，生物纖維素的生產(chǎn)是一個生物發(fā)酵的過程，其存在一定的不可控行，因此常常會產(chǎn)生一些廢料，而且生物纖維素產(chǎn)品往往需要切割成一定的形狀，則也就會存在一些切割后得到的邊角料。這些廢料由于形狀、顏色或均勻程度等其他問題往往無法進(jìn)一步加工成符合規(guī)定的產(chǎn)品，而造成了浪費(fèi)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]針對上述問題，本發(fā)明提供了一種生物纖維素發(fā)酵培養(yǎng)基，其中含有生物纖維素廢料的水解液。
[0006]本發(fā)明所述的生物纖維素發(fā)酵培養(yǎng)基，其中的生物纖維素廢料的水解液是通過包含如下步驟的方法制備的:
1)將回收的生物纖維素廢料破碎后加入稀堿液煮沸保持3-5min，去除堿液；
2)加入濃度為60-70%的濃硫酸或濃磷酸，加熱至180-240°C，預(yù)處理10_20min；
3)冷卻后調(diào)節(jié)pH值至4-6之間；
4)加入8-20重量％的纖維素酶，在40-60°C下反應(yīng)24-48小時；
5)加熱煮沸滅酶后過濾去除濾渣獲得生物纖維素廢料水解液。
[0007]本發(fā)明所述的生物纖維素發(fā)酵培養(yǎng)基，上述生物纖維素廢料的水解液的制備方法中，步驟2)中優(yōu)選使用濃磷酸，且預(yù)處理的優(yōu)選條件為:濃度65%、溫度220°C、預(yù)處理15min。
[0008]本發(fā)明所述的生物纖維素發(fā)酵培養(yǎng)基，上述生物纖維素廢料的水解液的制備方法中，步驟3)中優(yōu)選使用氫氧化鉀調(diào)pH值，優(yōu)選將pH值調(diào)整到4.5-5.5。
[0009]本發(fā)明所述的生物纖維素發(fā)酵培養(yǎng)基，上述生物纖維素廢料的水解液的制備方法中，步驟4)中纖維素酶的用量優(yōu)選為12-18重量％，優(yōu)選的反應(yīng)條件為50°C反應(yīng)36小時。
[0010]本發(fā)明所述的生物纖維素發(fā)酵培養(yǎng)基，其中生物纖維素廢料的水解液的含量為培養(yǎng)基總量的5-50重量％ ;特別優(yōu)選為10-30重量％。
[0011]本發(fā)明所述的生物纖維素發(fā)酵培養(yǎng)基，其中還可以含有其他適合生物纖維素產(chǎn)生菌生長、繁殖及代謝的成分，包括其他碳源、氮源、礦物質(zhì)、有機(jī)酸等。
[0012]本發(fā)明還提供所述含有生物纖維素廢料的水解液的生物纖維素發(fā)酵培養(yǎng)基在制備生物纖維素產(chǎn)品中的用途。
[0013]本發(fā)明所提供的生物纖維素發(fā)酵培養(yǎng)基利用了生物纖維素生產(chǎn)中的生物纖維素凝膠廢料，采用強(qiáng)酸預(yù)處理結(jié)合纖維素酶水解的技術(shù)，將纖維素轉(zhuǎn)化為可發(fā)酵糖，并再將其用于新的生物纖維素產(chǎn)品的發(fā)酵生產(chǎn)。由于生物纖維素凝膠廢料中所含有的纖維素純度較高，其中所含的半纖維素、木質(zhì)素、果膠等都很少，因此水解后所產(chǎn)生的不利于生物纖維素產(chǎn)生菌生長、繁殖及代謝的酚、醛類物質(zhì)能大大降低，可重復(fù)用于生產(chǎn)生物纖維素產(chǎn)品。即利用了生產(chǎn)中的廢料，降低了生產(chǎn)成本。
【具體實(shí)施方式】
[0014]下面結(jié)合【具體實(shí)施方式】和對比實(shí)驗(yàn)來對本發(fā)明作進(jìn)一步的說明，但是下文中的具體實(shí)施方法不應(yīng)當(dāng)被理解為對本發(fā)明的限制。本領(lǐng)域普通技術(shù)人員能夠在本發(fā)明基礎(chǔ)上顯而易見地作出的各種改變和變化，應(yīng)該均在本發(fā)明的范圍之內(nèi)。
[0015]實(shí)施例1:生物纖維素廢料水解液的制備
將回收的生物纖維素廢料破碎后加入NaOH稀堿液煮沸保持5min后去除堿液；加入濃度為65%的濃磷酸，加熱至220°C，預(yù)處理15min ;冷卻后用KOH調(diào)節(jié)pH值至5 ;再加入15重量％的纖維素酶，在50°C下反應(yīng)36小時；加熱煮沸滅酶后過濾去除濾渣獲得生物纖維素廢料水解液。
[0016]實(shí)施例2:生物纖維素廢料水解液的制備
將回收的生物纖維素廢料破碎后加入NaOH稀堿液煮沸保持4min后去除堿液；加入濃度為60%的濃硫酸，加熱至180°C，預(yù)處理20min ;冷卻后用NaOH調(diào)節(jié)pH值至4.5 ;再加入20重量％的纖維素酶，在55°C下反應(yīng)48小時；加熱煮沸滅酶后過濾去除濾渣獲得生物纖維素廢料水解液。
[0017]實(shí)施例3:生物纖維素廢料水解液的制備
將回收的生物纖維素廢料破碎后加入KOH稀堿液煮沸保持3min后去除堿液；加入濃度為70%的濃磷酸，加熱至240°C，預(yù)處理1Omin ;冷卻后用KOH調(diào)節(jié)pH值至5.5 ;再加入8重量％的纖維素酶，在48°C下反應(yīng)45小時；加熱煮沸滅酶后過濾去除濾渣獲得生物纖維素廢料水解液。
[0018]實(shí)施例4:含有生物纖維素廢料水解液的培養(yǎng)基的制備取實(shí)施例1中制備的生物纖維素廢料水解液500ml，再加入蛋白胨4g、酵母膏4g、生物素lg、檸檬酸鈉1.5g，用水補(bǔ)足1L，高溫滅菌后制得生物纖維素發(fā)酵培養(yǎng)基I。
[0019]取實(shí)施例2中制備的生物纖維素廢料水解液100ml，再加入葡萄糖10g、蛋白胨6g、酵母膏Sg、磷酸氫二鈉0.5g、檸檬酸0.5g，用水補(bǔ)足1L，高溫滅菌后制得生物纖維素發(fā)酵培
養(yǎng)基II。
[0020]取實(shí)施例3中制備的生物纖維素廢料水解液300ml，再加入蔗糖5g、蛋白胨10g、磷酸二氫鉀0.5g用水補(bǔ)足1L，高溫滅菌后制得生物纖維素發(fā)酵培養(yǎng)基III。
[0021]實(shí)施例5:生物纖維素凝膠的制備
取實(shí)施例4中制備的生物纖維素發(fā)酵培養(yǎng)基1、II和III，接種木葡糖酸醋桿菌，接種量8%，28°C淺盤靜態(tài)發(fā)酵培養(yǎng)6天，固液分離后用0.1M的NaOH溶液和去離子反復(fù)清洗后獲得生物纖維素凝膠產(chǎn)品。按下述方法測定生物纖維素產(chǎn)量:
生物纖維素產(chǎn)量的測定方法:將制得的生物纖維素凝膠產(chǎn)品低溫?zé)犸L(fēng)(50°C)干燥至恒重后稱重為W，而所使用的液體培養(yǎng)基的體積為V，則生物纖維素的產(chǎn)量為=W/V (g/L)。結(jié)果見下表:
【權(quán)利要求】
1.一種生物纖維素發(fā)酵培養(yǎng)基，其特征在于:其中含有生物纖維素廢料水解液。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的生物纖維素發(fā)酵培養(yǎng)基，其特征在于:其中的生物纖維素廢料水解液是通過包含如下步驟的方法制備的: 1)將回收的生物纖維素廢料破碎后加入稀堿液煮沸保持3-5min，去除堿液； 2)加入濃度為60-70%的濃硫酸或濃磷酸，加熱至180-240°C，預(yù)處理10_20min； 3)冷卻后調(diào)節(jié)pH值至4-6之間； 4)加入8-20重量％的纖維素酶，在40-60°C下反應(yīng)24-48小時； 5)加熱煮沸滅酶后過濾去除濾渣獲得生物纖維素廢料水解液。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的生物纖維素發(fā)酵培養(yǎng)基，其特征在于:其中步驟2)使用濃磷酸，且預(yù)處理的條件為:濃度65%、溫度220°C、預(yù)處理15min。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的生物纖維素發(fā)酵培養(yǎng)基，其特征在于:其中步驟3)使用氫氧化鉀將PH值調(diào)整到4.5-5.5。
5.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的生物纖維素發(fā)酵培養(yǎng)基，其特征在于:其中步驟4)中纖維素酶的用量為12-18重量％，反應(yīng)條件為50°C反應(yīng)36小時。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的生物纖維素發(fā)酵培養(yǎng)基，其特征在于:其中生物纖維素廢料水解液的含量為培養(yǎng)基總量的5-50重量％。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的生物纖維素發(fā)酵培養(yǎng)基，其特征在于:其中生物纖維素廢料水解液的含量為培養(yǎng)基總量的10-30重量％。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的生物纖維素發(fā)酵培養(yǎng)基，其特征在于:其中還可以含有其他適合生物纖維素產(chǎn)生菌生長、繁殖及代謝的成分。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的生物纖維素`發(fā)酵培養(yǎng)基，其特征在于:其他適合生物纖維素產(chǎn)生菌生長、繁殖及代謝的成分包括其他碳源、氮源、礦物質(zhì)、有機(jī)酸中的一種或多種。
10.前述任一權(quán)利要求中所述的含有生物纖維素廢料水解液的生物纖維素發(fā)酵培養(yǎng)基在制備生物纖維素產(chǎn)品中的用途。
【文檔編號】C12P19/04GK103627750SQ201310693896
【公開日】2014年3月12日 申請日期:2013年12月18日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月18日
【發(fā)明者】鐘春燕, 鐘宇光 申請人:海南椰國食品有限公司