提高生物纖維素產(chǎn)量的方法
【專利摘要】本申請涉及一種提高生物纖維素產(chǎn)量的方法，包括在生物纖維素發(fā)酵培養(yǎng)基中添加復(fù)合維生素，所述的復(fù)合維生素中包括維生素C、維生素E和維生素A，三者的比例為（3-5）：（1-2）：（1-2），其中復(fù)合維生素在發(fā)酵培養(yǎng)基中的存在量為：2-20g/L。此外，還可以向發(fā)酵培養(yǎng)基中添加其他維生素和/或乳化劑，并經(jīng)過高壓均質(zhì)處理后，再經(jīng)高溫滅菌、接種生物纖維素產(chǎn)生菌生產(chǎn)生物纖維素。該方法不僅能夠能夠提高生物纖維素的產(chǎn)量，并保持生物纖維素凝膠的純度，且還能夠使其中含有部分維生素成分，提高其營養(yǎng)價值。
【專利說明】提高生物纖維素產(chǎn)量的方法
[0001]【技術(shù)領(lǐng)域】
本發(fā)明涉及一種生物纖維素產(chǎn)品的制備方法，特別涉及在生物纖維素的生產(chǎn)中提高生物纖維素產(chǎn)量的方法。
[0002]
【背景技術(shù)】
[0003]生物纖維素(Biocellulose)，又被稱為細(xì)菌纖維素，其是由醋酸菌屬的微生物，如木醋桿菌等發(fā)酵制成的纖維素產(chǎn)品。生物纖維素凝膠產(chǎn)品中含有高達95%以上的水分，因此又被稱為生物纖維素水凝膠。生物纖維素凝膠產(chǎn)品與植物纖維素產(chǎn)品相比不含木質(zhì)素、果膠和半纖維素等伴生產(chǎn)品，且具有高結(jié)晶度和高聚合度，且具有超精細(xì)的空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，因此其彈性模量為一般植物纖維的數(shù)倍甚至十倍以上，具有很高的抗張強度。此外，生物纖維素產(chǎn)品還具有很強的持水性能，未經(jīng)干燥的生物纖維素的持水值(water retentionvalues, WRV)高達1000%以上。此外，生物纖維素產(chǎn)品還具有較高的生物相容性、適應(yīng)性和良好的生物可降解性。目前已經(jīng)在食品、醫(yī)藥領(lǐng)域廣泛使用，例如作為食品配料或膳食纖維補充劑使用，或者作為敷料載體材料使用，且其還在制備組織工程支架方面也有廣泛的應(yīng)用前景。
[0004]目前，生物纖維素的生產(chǎn)是使用生物纖維素產(chǎn)生菌，如醋酸菌屬、土壤桿菌屬等，利用天然或人工配置的發(fā)酵培養(yǎng)基，采用淺盤靜態(tài)發(fā)酵或動態(tài)發(fā)酵培養(yǎng)制備，但是不論采用何種發(fā)酵生產(chǎn)方法，其生物纖維素的產(chǎn)量均較低?，F(xiàn)有技術(shù)中對于提高生物纖維素產(chǎn)量的研究很多，主要集中在以下幾個方面，一是通過改良生物反應(yīng)器來提高產(chǎn)量，例如CN2937138Y中公開了一種新型生物纖維素發(fā)酵反應(yīng)器，其能夠提高發(fā)酵過程中的供氧量，從而提高產(chǎn)量；二是改變發(fā)酵方式來提高生物纖維素產(chǎn)量，例如CN101671708A中公開了一種利用菠蘿皮進行“二步法”發(fā)酵生產(chǎn)生物纖維素的方法，該方法主要是通過菌體大量增殖培養(yǎng)來提高生物纖維 素的產(chǎn)量；三是通過改變培養(yǎng)基的組成來增加產(chǎn)量，例如CN102168056A中公開了一種以柑橘果渣為原料生產(chǎn)細(xì)菌纖維素的方法，其是以柑橘果渣為原料，經(jīng)過預(yù)處理和酵母發(fā)酵等加工后配制成培養(yǎng)基，用以發(fā)酵生產(chǎn)生物纖維素。其中上述的三種類型的方法顯然可以結(jié)合使用，而“通過改變培養(yǎng)基的組成來增加產(chǎn)量”目前集中在對于培養(yǎng)基原料的選擇上，而用作培養(yǎng)基的原料本身成分復(fù)雜，其對于微生物的影響難以預(yù)見和控制，因此難以獲得良好的效果。
[0005]此外，CN101041844A中公開了一種利用添加海藻酸鈉提高生物纖維素產(chǎn)量的方法，是在生物纖維素生產(chǎn)所使用的液態(tài)培養(yǎng)基中添加0.2-0.5g/L的海藻酸鈉，其能夠?qū)⑸锢w維素的產(chǎn)量由原來的8-10g/L提高到14-16g/L。但是，海藻酸娜本身也十分容易形成凝膠，采用該方法雖然提高了生物纖維素的產(chǎn)量，但是其獲得的生物纖維素產(chǎn)品中卻很可能由于包含了海藻酸鈉所形成的凝膠而降低生物纖維素的純度，從而影響生物纖維素的其他性能或應(yīng)用范圍。
【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]針對上述缺陷，本發(fā)明提供了一種提高生物纖維素產(chǎn)量的方法，其能夠提高生物纖維素的產(chǎn)量，且保持生物纖維素的純度。
[0007]本發(fā)明所述的提高生物纖維素產(chǎn)量的方法，其包括:在生物纖維素發(fā)酵培養(yǎng)基中添加復(fù)合維生素。
[0008]其中所述的復(fù)合維生素中包括維生素C、維生素E和維生素A ;所述復(fù)合維生素在發(fā)酵培養(yǎng)基中的存在量為:2-20g/L。
[0009]本發(fā)明所述的提高生物纖維素產(chǎn)量的方法，其中所述復(fù)合維生素中維生素C、維生素E和維生素A的比例為(3-5):(1-2):(l-2)o
[0010]本發(fā)明所述的提高生物纖維素產(chǎn)量的方法，其中所述的復(fù)合維生素中還包括其他維生素，優(yōu)選B族維生素、生物素、維生素D中的一種或幾種。
[0011]本發(fā)明所述的提高生物纖維素產(chǎn)量的方法，其中所述的生物纖維素發(fā)酵培養(yǎng)基中還添加了乳化劑。
[0012]本發(fā)明所述的提高生物纖維素產(chǎn)量的方法，其中所述的生物纖維素發(fā)酵培養(yǎng)基在添加了復(fù)合維生素之后還經(jīng)過高壓均質(zhì)。
[0013]本發(fā)明所述的提高生物纖維素產(chǎn)量的方法，其中所述的乳化劑選自單甘酯、丙二醇、蔗糖脂肪酸酯、大豆磷脂、月桂酸單甘油酯中的一種或多種。
[0014]本發(fā)明所述的提高 生物纖維素產(chǎn)量的方法，其包括如下步驟:
(1)配制液體培養(yǎng)基；
(2)配制復(fù)合維生素，使其中維生素C、維生素E和維生素A的比例為(3-5):(1-2):(1-2)；
按2-20g/L的量向培養(yǎng)基中添加復(fù)合維生素；
(3)將添加了復(fù)合維生素的液體培養(yǎng)基進行高壓均質(zhì)處理后，進行高溫滅菌；
(4)接種生物纖維素產(chǎn)生菌，發(fā)酵生產(chǎn)生物纖維素。
[0015]其中所述的發(fā)酵生產(chǎn)生物纖維素為靜態(tài)發(fā)酵培養(yǎng)或動態(tài)發(fā)酵培養(yǎng)。
[0016]本發(fā)明的提高生物纖維素產(chǎn)量的方法，通過向生物纖維素發(fā)酵培養(yǎng)基中添加復(fù)合維生素，能夠提高生物纖維素的產(chǎn)量，并保持生物纖維素凝膠的純度，且還能夠使其中含有部分維生素成分，提高其營養(yǎng)價值。
【具體實施方式】
[0017]下面結(jié)合【具體實施方式】和對比實驗來對本發(fā)明作進一步的說明，但是下文中的具體實施方法不應(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)。
[0018]實施例1:
稱取葡萄糖30g、蔗糖20g、玉米漿20g、大豆水解液5g、硫酸銨lg、磷酸二氫鉀4g、檸檬酸0.5g混合后加水定容至1L,配制成液體培養(yǎng)基備用；稱取40g維生素C、IOg維生素E和IOg維生素A混合制成復(fù)合維生素；向IL液體培養(yǎng)基中添加2g上述的復(fù)合維生素，然后對其進行高壓均質(zhì)(15MPa，60°C)處理IOmin后，100°C高溫滅菌20min ;再接種經(jīng)過活化的木葡糖酸醋桿菌，接種量8%，于淺盤中28°C下，靜態(tài)發(fā)酵培養(yǎng)至生物纖維素水凝膠重量不再增加為止，固液分離后，用弱堿溶液和去離子水反復(fù)洗滌后獲得生物纖維素凝膠產(chǎn)品。
[0019]實施例2:
稱取葡萄糖30g、蔗糖20g、玉米漿20g、大豆水解液5g、硫酸銨lg、磷酸二氫鉀4g、檸檬酸0.5g混合后加水定容至1L,配制成液體培養(yǎng)基備用；稱取40g維生素C、10g維生素E和10g維生素A混合制成復(fù)合維生素；向1L液體培養(yǎng)基中添加2g上述的復(fù)合維生素，然后對其進行高壓均質(zhì)(15MPa，60°C)處理lOmin后，100°C高溫滅菌20min ;再接種經(jīng)過活化的木葡糖酸醋桿菌，接種量8%，于三角瓶中28°C下，攪拌(lOOrpm)發(fā)酵培養(yǎng)至生物纖維素水凝膠重量不再增加為止，固液分離后，用弱堿溶液和去離子水反復(fù)洗滌后獲得生物纖維素凝膠產(chǎn)品。
[0020]實施例3:
稱取葡萄糖20g、鹿糖25g、酵母粉10g、胰蛋白胨5g、磷酸二氫鈉3g、檸檬酸lg、碳酸鈣2g混合后加水定容至1L,配制成液體培養(yǎng)基備用；稱取30g維生素C、10g維生素E、20g維生素A、10gB族維生素、5g生物素混合制成復(fù)合維生素；向1L液體培養(yǎng)基中添加5g上述的復(fù)合維生素和lg的蔗糖脂肪酸酯，然后對其進行高壓均質(zhì)(20MPa，65°C)處理8min后，100°C高溫滅菌20min ;再接種經(jīng)過活化的木醋桿菌，接種量10%，于淺盤中28°C下，靜態(tài)發(fā)酵培養(yǎng)至生物纖維素水凝膠重量不再增加為止，固液分離后，用弱堿溶液和去離子水反復(fù)洗滌后獲得生物纖維素凝膠產(chǎn)品。
[0021]實施例4:
稱取葡萄糖20g、鹿糖25g、酵母粉10g、胰蛋白胨5g、磷酸二氫鈉3g、檸檬酸lg、碳酸鈣2g混合后加水定容至1L,配制成液體培養(yǎng)基備用；稱取30g維生素C、10g維生素E、20g維生素A、10gB族維生素、5g生物素混合制成復(fù)合維生素；向1L液體培養(yǎng)基中添加5g上述的復(fù)合維生素和lg的蔗糖脂肪酸酯，然后對其進行高壓均質(zhì)(20MPa，65°C)處理8min后，100°C高溫滅菌20min ;再 接種經(jīng)過活化的木醋桿菌，接種量10%，于三角瓶中28°C下，攪拌(lOOrpm)發(fā)酵培養(yǎng)至生物纖維素水凝膠重量不再增加為止，固液分離后，用弱堿溶液和去離子水反復(fù)洗滌后獲得生物纖維素凝膠產(chǎn)品。
[0022]實驗例:生物纖維素產(chǎn)量的對比
生物纖維素產(chǎn)量的測定方法:將制得的生物纖維素水凝膠低溫?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)。
[0023]按照下述方法制備對照例1-4:
對照1:稱取葡萄糖30g、蔗糖20g、玉米漿20g、大豆水解液5g、硫酸銨lg、磷酸二氫鉀4g、檸檬酸0.5g混合后加水定容至1L,配制成液體培養(yǎng)基，然后100°C高溫滅菌20min ;再接種經(jīng)過活化的木葡糖酸醋桿菌，接種量8%，于淺盤中28°C下，靜態(tài)發(fā)酵培養(yǎng)至生物纖維素水凝膠重量不再增加為止，固液分離后，用弱堿溶液和去離子水反復(fù)洗滌后獲得生物纖維素凝膠產(chǎn)品。
[0024]對照2:稱取葡萄糖30g、蔗糖20g、玉米漿20g、大豆水解液5g、硫酸銨lg、磷酸二氫鉀4g、檸檬酸0.5g混合后加水定容至1L，配制成液體培養(yǎng)基，然后10(TC高溫滅菌20min ;再接種經(jīng)過活化的木葡糖酸醋桿菌，接種量8%，于三角瓶中28°C下，攪拌(lOOrpm)發(fā)酵培養(yǎng)至生物纖維素水凝膠重量不再增加為止，固液分離后，用弱堿溶液和去離子水反復(fù)洗滌后獲得生物纖維素凝膠產(chǎn)品。[0025]對照3:稱取葡萄糖20g、鹿糖25g、酵母粉10g、胰蛋白胨5g、磷酸二氫鈉3g、朽1檬酸lg、碳酸韓2g混合后加水定容至1L,配制成液體培養(yǎng)基，然后100°C高溫滅菌20min ;再接種經(jīng)過活化的木醋桿菌，接種量10%，于淺盤中28°C下，靜態(tài)發(fā)酵培養(yǎng)至生物纖維素水凝膠重量不再增加為止，固液分離后，用弱堿溶液和去離子水反復(fù)洗滌后獲得生物纖維素凝膠產(chǎn)品。
[0026]對照4:稱取葡萄糖20g、鹿糖25g、酵母粉10g、胰蛋白胨5g、磷酸二氫鈉3g、朽1檬酸lg、碳酸韓2g混合后加水定容至1L,配制成液體培養(yǎng)基，然后100°C高溫滅菌20min ;再接種經(jīng)過活化的木醋桿菌，接種量10%，于三角瓶中28°C下，攪拌(lOOrpm)發(fā)酵培養(yǎng)至生物纖維素水凝膠重量不再增加為止，固液分離后，用弱堿溶液和去離子水反復(fù)洗滌后獲得生物纖維素凝膠產(chǎn)品。
[0027]按照上述的方法計算對照例1-4和實施例1-4中生物纖維素的產(chǎn)量，結(jié)果見下表:
【權(quán)利要求】
1.一種提高生物纖維素產(chǎn)量的方法，其特征在于:包括在生物纖維素發(fā)酵培養(yǎng)基中添加復(fù)合維生素。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的提高生物纖維素產(chǎn)量的方法，其特征在于:所述的復(fù)合維生素中包括維生素C、維生素E和維生素A。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的提高生物纖維素產(chǎn)量的方法，其特征在于:所述復(fù)合維生素在發(fā)酵培養(yǎng)基中的存在量為:2-20g/L。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的提高生物纖維素產(chǎn)量的方法，其特征在于:所述復(fù)合維生素中維生素C、維生素E和維生素A的重量比例為(3-5):(1-2):(1-2)。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的提高生物纖維素產(chǎn)量的方法，其特征在于:所述的復(fù)合維生素中還包括其他維生素。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的提高生物纖維素產(chǎn)量的方法，其特征在于:所述其他維生素為B族維生素、生物素、維生素D中的一種或幾種。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的提高生物纖維素產(chǎn)量的方法，其特征在于:所述的添加了復(fù)合維生素的生物纖維素發(fā)酵培養(yǎng)基中還添加了乳化劑和/或經(jīng)過高壓均質(zhì)處理。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的提高生物纖維素產(chǎn)量的方法，其特征在于:所述的乳化劑選自單甘酯、丙二醇、蔗糖脂肪酸酯、大豆磷脂、月桂酸單甘油酯中的一種或多種。
9.一種提高生物纖維素產(chǎn)量的方法，其包括如下步驟:(1)配制液體培養(yǎng)基；(2)配制復(fù)合維生素，使其中維生素C、維生素E和維生素A的重量比例為(3-5):(1-2):(1-2)；(3)按2-20g/L的量向培養(yǎng)基中添加復(fù)合維生素；(4)將添加了復(fù)合維生素的液體培養(yǎng)基進行高壓均質(zhì)處理后，進行高溫滅菌；(5)接種生物纖維素產(chǎn)生菌，發(fā)酵生產(chǎn)生物纖維素。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的提高生物纖維素產(chǎn)量的方法，其特征在于:所述的發(fā)酵生產(chǎn)生物纖維素為靜態(tài)發(fā)酵培養(yǎng)或動態(tài)發(fā)酵培養(yǎng)。
【文檔編號】C12R1/02GK103642874SQ201310693987
【公開日】2014年3月19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