乙醇-普魯蘭多糖偶聯(lián)發(fā)酵方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及微生物發(fā)酵領域，具體涉及一種乙醇-普魯蘭多糖偶聯(lián)兩步發(fā)酵的方法。所述乙醇-普魯蘭多糖偶聯(lián)發(fā)酵方法主要包括乙醇發(fā)酵、利用酒精糟液制備培養(yǎng)基、普魯蘭多糖發(fā)酵及提取。首先利用玉米原料進行乙醇發(fā)酵，蒸餾得到乙醇，收集酒精糟液，其次對酒精糟液進行簡單處理，使其作為普魯蘭多糖培養(yǎng)基進行發(fā)酵，最后利用所得乙醇進行普魯蘭多糖提取。本發(fā)明方法節(jié)約乙醇的運輸成本、充分回收利用酒精糟液中剩余營養(yǎng)、減少普魯蘭多糖發(fā)酵過程中的用水以及色素的產(chǎn)生，進一步降低其生產(chǎn)成本。
【專利說明】乙醇-普魯蘭多糖偶聯(lián)發(fā)酵方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及微生物發(fā)酵領域，具體涉及一種乙醇-普魯蘭多糖偶聯(lián)兩步發(fā)酵的方法。
【背景技術】
[0002]燃料乙醇生產(chǎn)過程中將產(chǎn)生大量酒精糟液，目前糟液的處理方法大多數(shù)用于生產(chǎn)飼料亦或是用于回流再利用，但這些方法存在成本高昂以及污染環(huán)境的劣勢。另外酒精糟液中仍含有糖類，豐富的游離氮以及其他營養(yǎng)物質，其含量可以供應低營養(yǎng)需求的微生物發(fā)酵。
[0003]普魯蘭多糖是一種具有重要應用價值的微生物胞外多糖，其發(fā)酵所需營養(yǎng)成分除碳源要求濃度較高以外，其余成分相對要求較低。普魯蘭多糖提取時需消耗大量乙醇，故造成需要花費高昂的乙醇運輸成本，另外普魯蘭多糖發(fā)酵需要大量工業(yè)用水，以及發(fā)酵后期色素大量產(chǎn)生給后續(xù)提取帶來了極大的不便等等這些都增加了普魯蘭多糖的成本。

【發(fā)明內容】

[0004]為節(jié)約乙醇的運輸成本、充分回收利用酒精糟液中剩余營養(yǎng)、減少普魯蘭多糖發(fā)酵過程中的用水以及色素的產(chǎn)生，進一步降低其生產(chǎn)成本，本發(fā)明提供了一種乙醇與普魯蘭多糖偶聯(lián)發(fā)酵的方法。[0005]本發(fā)明利用乙醇發(fā)酵過程中不可避免產(chǎn)生的酒精糟液，經(jīng)簡單處理作為普魯蘭多糖發(fā)酵培養(yǎng)基，并且利用乙醇發(fā)酵的主產(chǎn)品乙醇來提取普魯蘭多糖。
[0006]為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術方案:所述乙醇-普魯蘭多糖偶聯(lián)發(fā)酵方法主要包括乙醇發(fā)酵、利用酒精糟液制備培養(yǎng)基、普魯蘭多糖發(fā)酵及提取。首先利用玉米原料進行乙醇發(fā)酵，蒸餾得到乙醇，收集酒精糟液，其次對酒精糟液進行簡單處理，使其作為普魯蘭多糖培養(yǎng)基進行發(fā)酵，最后利用所得乙醇進行普魯蘭多糖提取。
[0007]所述乙醇發(fā)酵包括以下步驟:
[0008](I)將玉米原料粉碎，加水調漿，經(jīng)雙酶法糖化，加入釀酒酵母，在30_32°C發(fā)酵
50-55h，得到成熟發(fā)酵液。
[0009](2)發(fā)酵液直接進行蒸餾處理，得到乙醇產(chǎn)品以及濃縮酒精糟液。
[0010]測定酒精糟液中的殘?zhí)橇恳约鞍钡浚瑲執(zhí)橇考s為50_55g/L，氨氮量約為
0.5-0.7g/L。
[0011]所述蒸餾是直接將發(fā)酵液倒進冷凝回流裝置中進行蒸餾，不僅可以得到用于后續(xù)提取普魯蘭多糖的酒精，還可以達到濃縮發(fā)酵液的目的，為后續(xù)被用作生產(chǎn)普魯蘭多糖提供保證，而且提高了酒精糟液的利用率。
[0012]所述利用酒精糟液制備培養(yǎng)基的方法如下:向酒精糟液中補加蔗糖至糖濃度為150g/L，并且添加 6.0-7.0g/L K2HPO4,0.2-0.4g/L MgSO4, 2-4g/L NaCl，調節(jié) ρΗ6.0，滅菌得
到培養(yǎng)基。[0013]所述普魯蘭多糖發(fā)酵及提取包括以下步驟:
[0014](I)將出芽短梗霉活化，28°C，180r/min培養(yǎng)24h_28h，得到種子液。種子培養(yǎng)基組成:100g/L 蔗糖，3.0g/L 酵母浸粉，2.0g/L K2HPO4, 2.5g/L NaCl，0.4g/L MgSO4, 50.0mg/LFeSO4, lg/L (NH4) 2S04。
[0015](2)以4-5%的體積比將種子液接入酒精糟液所制得培養(yǎng)基中，在轉速300-4001./min，通風比 1.0 (V/V)，28-32°C下培養(yǎng) 88_96h。
[0016](3)取出發(fā)酵液后，經(jīng)板框過濾機濾除菌體后，加入乙醇攪拌使多糖充分沉淀后，4°C靜置過夜，過濾得到多糖，再經(jīng)無水乙醇沖洗得到普魯蘭多糖產(chǎn)品。
[0017]有益效果:
[0018](I)乙醇發(fā) 酵產(chǎn)生的產(chǎn)物乙醇可作為提取普魯蘭多糖的有機試劑，并且酒精糟液也可回收作為普魯蘭多糖發(fā)酵的培養(yǎng)基。故將乙醇與普魯蘭多糖發(fā)酵相偶聯(lián)，無論商業(yè)價值還是環(huán)境友好方面皆有良好前景。
[0019](2)兩步進行偶聯(lián)極大程度上節(jié)約了發(fā)酵所需用水量。發(fā)酵轉換階段不需為普魯蘭多糖發(fā)酵添加其他水分，其所需水量均由酒精糟液提供。
[0020](3)兩者偶聯(lián)兩步發(fā)酵產(chǎn)生的普魯蘭多糖色素含量較少，發(fā)酵液顏色較淺，對于普魯蘭多糖后期提取提供便利條件。
【具體實施方式】
[0021]下面通過具體的實施方案敘述本發(fā)明。除非特別說明，本發(fā)明中所用的技術手段均為本領域技術人員所公知的方法。另外，實施方案應理解為說明性的，而非限制本發(fā)明的范圍，本發(fā)明的實質和范圍僅由權利要求書所限定。對于本領域技術人員而言，在不背離本發(fā)明實質和范圍的前提下，對這些實施方案中的物料成分和用量進行的各種改變或改動也屬于本發(fā)明的保護范圍。
[0022]實施例1
[0023](I)玉米原料粉碎處理，料水質量比1:2.3，使用雙酶法糖化(先液化，再糖化)后，添加無機鹽:(NH4)2S042.0g/L, KH2PO4L 8g/L，MgSO40.8g/L。加釀酒酵母 30°C發(fā)酵 55h。所得發(fā)酵液于55°C下蒸餾得到乙醇及酒精糟液。
[0024](2)測得酒精糟液中殘?zhí)橇考s為50g/L，氨氮量約為0.5g/L。向其中補加蔗糖100g/L，6.0g/L K2HPO4,0.2g/L MgSO4, 2.0g/L NaCl，調節(jié)至 pH6.0 (利用 3mol/L 氫氧化鈉及2mol/L鹽酸調節(jié))，121°C滅菌20min，制得培養(yǎng)基。
[0025](3)制備種子培養(yǎng)基:100g/L 蔗糖，3.0g/L 酵母浸粉，2.0g/L K2HPO4, 2.5 g/L，NaCl，0.4g/L MgSO4, 50.0mg/L FeSO4,1.0g/L (NH4)2SO4，調節(jié)初始 pH 至 6.0，滅菌。接入活化的出芽短梗霉，28°C，180r/min培養(yǎng)24h。
[0026](4)選擇OD最高的種子液以4%的體積比接入5L發(fā)酵罐中(實際裝液量3.5L)，以轉速 300r/min，通風量 1.0 (V/V)，30°C發(fā)酵 88h。
[0027](5)發(fā)酵液濾除菌體后，加入三倍乙醇，攪拌，4°C靜置過夜，離心后，再使用無水乙醇沖洗2遍，干燥得白色普魯蘭多糖粗品，產(chǎn)量78.7g/L。
[0028]實施例2
[0029](I)玉米原料粉碎處理，使用雙酶法糖化后，加釀酒酵母32°C發(fā)酵50h。所得發(fā)酵液于55°C下蒸餾得到乙醇及酒精糟液。
[0030](2)測得酒精糟液中殘?zhí)橇考s為52g/L，氨氮量約為0.6g/L。向其中補加蔗糖98g/L,7.0g/L K2HPO4,0.4g/L MgSO4, 2.0g/L NaCl，調節(jié)至 ρΗ6.0(利用 3mol/L氫氧化鈉及 2mol/L鹽酸調節(jié))，121°C滅菌20min，制得培養(yǎng)基。
[0031](3)制備種子培養(yǎng)基:100g/L 蔗糖，3.0g/L 酵母浸粉，2.0g/L K2HPO4, 2.5 g/L，NaCl, 0.4g/L MgSO4, 50.0mg/L FeSO4,1.0g/L (NH4)2SO4，調節(jié)初始 pH 至 6.0，滅菌。接入活化的出芽短梗霉，28°C，180r/min培養(yǎng)26h。
[0032](4)選擇OD最高的種子液以4%的體積比接入5L發(fā)酵罐中(實際裝液量3.5L)，以轉速 350r/min，通風比 1.0 (V/V)，30°C發(fā)酵 92h。
[0033](5)發(fā)酵液濾除菌體后，加入三倍乙醇，攪拌，4°C靜置過夜，離心后，再使用無水乙醇沖洗2遍，干燥得白色普魯蘭多糖粗品，產(chǎn)量82.4g/L。
[0034]實施例3
[0035](1)玉米原料粉碎處理，使用雙酶法糖化后，加釀酒酵母32°C發(fā)酵50h。所得發(fā)酵液于55°C下蒸餾得到乙醇及酒精糟液。
[0036](2)測得酒精糟液中殘?zhí)橇考s為55g/L，氨氮量約為0.7g/L。向其中補加蔗糖95g/L，7.0g/LK2HP04,0.4g/LMgS04, 2.0g/LNaCl，調節(jié)至 ρΗ6.0 (利用 3mol/L 氫氧化鈉及 2mol/L鹽酸調節(jié))，121°C滅菌20min，制得培養(yǎng)基。
[0037](3)制備種子培養(yǎng)基:100g/L 蔗糖，3.0g/L 酵母浸粉，2.0g/L K2HPO4, 2.5 g/L，NaCl，0.4g/L MgSO4, 50.0mg/L FeSO4,1.0g/L (NH4)2SO4，調節(jié)初始 pH 至 6.0，滅菌。接入活化的出芽短梗霉，28°C，180r/min培養(yǎng)28h。
[0038](4)選擇OD最高的種子液以4%的體積比接入5L發(fā)酵罐中(實際裝液量3.5L)，以轉速 400r/min，通風比 1.0 (V/V)，30°C發(fā)酵 96h。
[0039](5)發(fā)酵液濾除菌體后，加入三倍乙醇，攪拌，4°C靜置過夜，離心后，再使用無水乙醇沖洗2遍，干燥得白色普魯蘭多糖粗品，產(chǎn)量85.2g/L。
【權利要求】
1.乙醇-普魯蘭多糖偶聯(lián)發(fā)酵方法，其特征在于，包括乙醇發(fā)酵、利用酒精糟液制備培養(yǎng)基、普魯蘭多糖發(fā)酵及提??； 所述乙醇發(fā)酵包括以下步驟: (O將玉米原料粉碎，加水調漿，經(jīng)雙酶法糖化，加入釀酒酵母，在30-32°C發(fā)酵50-55h，得到成熟發(fā)酵液； (2)發(fā)酵液直接進行蒸餾處理，得到乙醇產(chǎn)品以及濃縮酒精糟液； 所述利用酒精糟液制備培養(yǎng)基的方法如下:向酒精糟液中補加蔗糖至糖濃度為150g/L，并且添加 6.0-7.0g/L K2HPO4,0.2-0.4g/L MgSO4, 2_4g/L NaCl，調節(jié) ρΗ6.0,滅菌得到培養(yǎng)基; 所述普魯蘭多糖發(fā)酵及提取包括以下步驟: (1)將出芽短梗霉活化，28°C，180r/min培養(yǎng)24h_28h，制備種子液； (2)以4-5%的體積比將種子液接入酒精糟液所制得培養(yǎng)基中，在轉速300-400r/min，通風比 L 0V/V，28-32°C下培養(yǎng) 88_96h ； (3)取出發(fā)酵液后，經(jīng)板框過濾機濾除菌體后，加入乙醇攪拌使多糖充分沉淀后，4°C靜置過夜，過濾得到多糖，再經(jīng)無水乙醇沖洗得到普魯蘭多糖產(chǎn)品。
2.如權利要求1所述的乙醇-普魯蘭多糖偶聯(lián)發(fā)酵方法，其特征在于，所述普魯蘭多糖發(fā)酵中制備種子液所用種子培養(yǎng)基組成如下:100g/L蔗糖，3.0g/L酵母浸粉，2.0g/LK2HPO4, 2.5g/L NaCl,0. 4g/L MgSO4, 50.0mg/L FeSO4, lg/L (NH4) 2S04。
【文檔編號】C12P19/10GK103695476SQ201310747057
【公開日】2014年4月2日 申請日期:2013年12月25日 優(yōu)先權日:2013年12月25日
【發(fā)明者】喬長晟, 王萌, 宋亞瓊, 郝華旋 申請人:天津北洋百川生物技術有限公司