一種液態(tài)烷烴的滅菌方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于生物化工領(lǐng)域，具體地涉及一種用于生物轉(zhuǎn)化底物的液態(tài)烷烴的滅菌 方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 烷烴，即飽和烴（Saturated group)是只有碳碳單鍵和碳?xì)滏I的鏈烴，是最簡(jiǎn)單的 一類(lèi)有機(jī)化合物。烷烴性質(zhì)相對(duì)穩(wěn)定，不易發(fā)生反應(yīng)，在工業(yè)上一般直接作為燃料使用。液 態(tài)烷烴指含有5?16個(gè)碳原子的烷烴，在室溫條件下通常呈現(xiàn)液態(tài)。隨著生物技術(shù)的發(fā)展， 液態(tài)烷烴作為碳源被廣泛應(yīng)用于發(fā)酵領(lǐng)域，如以十二碳正構(gòu)烷烴生產(chǎn)十二碳二元酸的發(fā)酵 工藝。
[0003] 在發(fā)酵生產(chǎn)過(guò)程中，培養(yǎng)基成分需要經(jīng)過(guò)滅菌操作，從而保證發(fā)酵體系的菌種單 一、穩(wěn)定。液態(tài)烷烴通常作為碳源及發(fā)酵底物使用，相對(duì)用量較大，通常采用批次補(bǔ)加的形 式加入發(fā)酵體系中，因此液態(tài)烷烴的滅菌一般需要進(jìn)行批量滅菌。例如在長(zhǎng)鏈二元酸生產(chǎn) 中，專(zhuān)門(mén)準(zhǔn)備了液態(tài)烷烴儲(chǔ)罐，將整個(gè)發(fā)酵周期所需要的烷烴預(yù)先存儲(chǔ)，并進(jìn)行滅菌處理。
[0004] 液態(tài)烷烴的滅菌主要采用蒸汽加熱的方式將溫度升至121°c，并恒溫保壓30min。 在滅菌操作中，通常采用夾套加熱的方式進(jìn)行升溫操作，但是夾套升溫速度較慢，因此一 般會(huì)在升溫過(guò)程中，以通蒸汽的方式進(jìn)行升溫加熱。這樣的操作會(huì)在滅菌的前中期形成 較大的蒸發(fā)量，從而在蒸汽中夾帶大量的烷烴，統(tǒng)計(jì)表明這種烷烴損失約占烷烴使用量的 10%?20%。同時(shí)，底部通蒸汽的方式使蒸汽與烷烴直接接觸，因此會(huì)形成大量的冷凝水參 雜在烷烴中，形成乳化層，為雜菌的侵入提供了水環(huán)境，提高了染菌風(fēng)險(xiǎn)?，F(xiàn)有條件下，無(wú)論 對(duì)這種滅菌方式進(jìn)行怎樣的優(yōu)化，都會(huì)造成烷烴損失以及形成水相乳化層，從而對(duì)發(fā)酵造 成一定影響。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供一種液態(tài)烷烴的滅菌方法。該方法通過(guò)改進(jìn)液 態(tài)烷烴的滅菌工藝，減少了烷烴的蒸發(fā)損失及乳化層的形成，降低了滅菌溫度，縮短了滅菌 時(shí)間，提高了滅菌效率。
[0006] 本發(fā)明的液態(tài)烷烴的滅菌方法，包括以下內(nèi)容：用于生物轉(zhuǎn)化的液體烷烴，經(jīng)微波 破乳處理，烷烴與水分層，加入抑菌劑，進(jìn)行微波滅菌處理，得到滅菌的液態(tài)烷烴。
[0007] 本發(fā)明方法中，所述的液體烷烴為能夠用于生物發(fā)酵的含有5?16個(gè)碳原子的烷 烴，如用于長(zhǎng)鏈二元酸發(fā)酵的十二碳正構(gòu)烷烴、十四碳正構(gòu)烷烴等。
[0008] 本發(fā)明方法中，微波破乳處理的條件為：微波頻率為300?3000MHz，微波功率密 度為100W/L?10kW/L，處理溫度為5(T90°C，處理時(shí)間為1(Γ30分鐘。
[0009] 本發(fā)明方法中，微波破乳處理優(yōu)選采用間歇加熱的方式，具體為：首先升溫至 70?90°C，然后停止微波，自然冷卻至50?60°C，以此方式進(jìn)行2?4次破乳操作。
[0010] 本發(fā)明方法中，所述的抑菌劑選自為單糖、雙糖以及有機(jī)酸鹽、無(wú)機(jī)鹽中的一種或 幾種，其中單糖為葡萄糖、果糖、半乳糖、核糖等，優(yōu)選葡萄糖；雙糖為蔗糖、乳糖、麥芽糖等， 優(yōu)選蔗糖；有機(jī)酸鹽為檸檬酸鹽、醋酸鹽、氨基酸鹽等，優(yōu)選醋酸鈉；無(wú)機(jī)鹽為氯化鈉、氯化 鉀等，優(yōu)選氯化鈉；抑菌劑的加入量與液態(tài)烷烴中水的質(zhì)量比為1 :〇. 5~1 :10,優(yōu)選1 :2~1 : 5〇
[0011] 本發(fā)明方法中，微波滅菌處理的條件為：微波頻率為300?3000MHz，微波功率密 度為20?100W/L，處理時(shí)間為5?10分鐘。
[0012] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明方法具有如下優(yōu)點(diǎn)： (1)純品不容易出現(xiàn)染菌情況，但是實(shí)際的液態(tài)烷烴中經(jīng)常會(huì)夾帶一定的水分，從而為 細(xì)菌滋生帶來(lái)了一定的可能性，因此烷烴的滅菌一般是針對(duì)這部分夾帶水，本發(fā)明方法引 入了微波及抑菌劑兩種控制手段，滅菌有針對(duì)性，同時(shí)微波與抑菌劑之間相互配合，滅菌效 果突出，解決了常規(guī)蒸汽滅菌中存在的烷烴損失及染菌風(fēng)險(xiǎn)高的問(wèn)題。
[0013] (2)烷烴密度比水小，因此在烷烴體系中，出現(xiàn)烷烴在上水在下的分層狀態(tài)，水具 有極性，有良好的吸波效應(yīng)，通過(guò)微波加熱的方式，可以瞬時(shí)提高夾帶水的溫度，在微波的 作用下，能夠?qū)λa(chǎn)生熱滅菌的效果，同時(shí)，由于烷烴的非極性特征，不具吸波效應(yīng)，有利于 烷烴中的結(jié)合水的剝離。
[0014] (3)微波的殺菌作用主要通過(guò)使蛋白質(zhì)變性、改變細(xì)胞膜通透性等方式，影響菌體 正常代謝，從而起到殺菌作用。但細(xì)菌作為生命體，自身具有自主調(diào)控功能，能夠應(yīng)對(duì)外來(lái) 刺激，形成應(yīng)激反應(yīng)。這種調(diào)控作用的基礎(chǔ)在于水環(huán)境。本方法通過(guò)加入單糖、雙糖、有機(jī) 酸鹽以及無(wú)機(jī)鹽等添加劑，在烷烴體系中形成局部的高滲環(huán)境，從而會(huì)使菌體細(xì)胞內(nèi)的水 分大量流失，使菌體的應(yīng)激機(jī)制受到抑制，從而大大提升了微波的殺菌效果。同時(shí)，這些高 濃度的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)會(huì)隨著烷烴流加進(jìn)入到發(fā)酵體系中，從而對(duì)促進(jìn)發(fā)酵菌株代謝，提高發(fā)酵 水平，具有一定的增益效果。
【具體實(shí)施方式】
[0015] 下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明方法的具體過(guò)程及效果進(jìn)行說(shuō)明，但不局限于以下實(shí)施 例。
[0016] 本實(shí)施例中選用熱帶假絲酵母（Candida tropicalis)突變株P(guān)F-UV-56作為發(fā)酵 菌株進(jìn)行長(zhǎng)鏈烷烴發(fā)酵生產(chǎn)長(zhǎng)鏈二元酸實(shí)驗(yàn)，該突變株保藏在中國(guó)微生物菌種保藏管理委 員會(huì)普通微生物中心，保藏編號(hào)為CGMCC NO. 0356。采用卡爾費(fèi)休水分測(cè)量?jī)x對(duì)烷烴體系中 的含水量進(jìn)行測(cè)量，從而確定滅菌各參數(shù)控制。
[0017] 實(shí)施例1 (1)將IOL十二碳正構(gòu)烷烴，含水量2% (V:V)，加入15L補(bǔ)料儲(chǔ)罐中，微波破乳處理， 微波頻率2450MHz，微波功率為5KW，微波加熱升溫至90°C，然后自然降溫至50°C，重復(fù)升 溫-降溫過(guò)程兩次。
[0018] (2)向步驟（1)中的烷烴中加入葡萄糖200g，進(jìn)行微波滅菌，微波頻率896MHz，微 波功率為200W，處理10分鐘，滅菌后的烷烴記為Al，降溫備用。
[0019] 實(shí)施例2 (1)將IOL十二碳正構(gòu)烷烴，含水量3.3% (V:V)，加入15L補(bǔ)料儲(chǔ)罐中，微波破乳處 理，微波頻率896MHz，微波功率為1KW，微波加熱升溫至80°C，然后自然降溫至60°C，重復(fù)升 溫-降溫過(guò)程4次。
[0020] (2)向步驟（1)中的烷烴中加入蔗糖80g，進(jìn)行微波滅菌，微波頻率500MHz，微波功 率為400W，處理10分鐘，滅菌后的烷烴記為A2,降溫備用。
[0021] 實(shí)施例3 (1)將IOL十二碳正構(gòu)烷烴，含水量5. 2% (V:V)，加入15L補(bǔ)料儲(chǔ)罐中，微波破乳處理， 微波頻率500MHz，微波功率為1KW，微波加熱升溫至90°C，然后自然降溫至50°C。
[0022] (2)向步驟（1)中的烷烴中加入醋酸鈉66g，進(jìn)行微波滅菌，微波頻率400MHz，微波 功率為400W，處理10分鐘，滅菌后的烷烴記為A3,降溫備用。
[0023] 對(duì)比例1 將IOL十二碳正構(gòu)烷烴，含水量2%(V:V)，加入15L補(bǔ)料儲(chǔ)罐中。夾套加熱至90°C，隨 后罐底通入0. 4MPa蒸汽，升溫至121°C，維持溫度30分鐘后，自然冷卻至37°C。滅菌后的 燒經(jīng)記為A4。
[0024] 對(duì)比例2 將IOL十二碳正構(gòu)烷烴，含水量3.3% (V:V)，加入15L補(bǔ)料儲(chǔ)罐中，夾套加熱至90°C， 隨后罐底通入〇.4MPa蒸汽，升溫至121°C，維持溫度30分鐘后，自然冷卻至37°C。加入蔗 糖80g，攪拌均勻。將此烷烴標(biāo)記為A5。
[0025] 對(duì)比例3 將IOL十二碳正構(gòu)烷烴，含水量5. 2%(V:V)，加入15L補(bǔ)料儲(chǔ)罐中，微波破乳處理，微波 頻率500MHz，微波功率為1KW，微波加熱升溫至90°C，然后自然降溫至50°C，重復(fù)升溫-降 溫過(guò)程兩次，滅菌后的烷烴標(biāo)記為A6。
[0026] 實(shí)施例4 以熱帶假絲酵母為發(fā)酵菌株，分別以滅菌后的十二碳正構(gòu)烷烴A1~A6為底物，采用批 次補(bǔ)加、梯度調(diào)節(jié)PH的方式進(jìn)行好氧發(fā)酵，直至144h時(shí)反應(yīng)結(jié)束。最終發(fā)酵結(jié)果見(jiàn)表1。
[0027] 表1十二碳二元酸發(fā)酵試驗(yàn)的結(jié)果。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種液態(tài)烷烴的滅菌方法，其特征在于包括以下內(nèi)容：用于生物轉(zhuǎn)化的液體烷烴， 經(jīng)微波破乳處理，烷烴與水分層，加入抑菌劑，進(jìn)行微波滅菌處理，得到滅菌的液態(tài)烷烴。
2. 按照權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于：所述的液體烷烴為能夠用于生物發(fā)酵的 含有5?16個(gè)碳原子的烷烴。
3. 按照權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于：微波破乳處理的條件為：微波頻率為 300?3000MHz，微波功率密度為100W/L?10kW/L，處理溫度為5(T90°C，處理時(shí)間為1(Γ30 分鐘。
4. 按照權(quán)利要求1或3所述的方法，其特征在于：微波破乳處理采用間歇加熱的方式， 具體為：首先升溫至70?90°C，然后停止微波，自然冷卻至50?60°C，以此方式進(jìn)行2? 4次破乳操作。
5. 按照權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于：所述的抑菌劑選自為單糖、雙糖以及有機(jī) 酸鹽、無(wú)機(jī)鹽中的一種或幾種。
6. 按照權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于：所述的單糖為葡萄糖、果糖、半乳糖或核 糖中的一種或幾種；雙糖為蔗糖、乳糖或麥芽糖中的一種或幾種；有機(jī)酸鹽為檸檬酸鹽、醋 酸鹽或氨基酸鹽中的一種或幾種；無(wú)機(jī)鹽為氯化鈉或氯化鉀。
7. 按照權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于：抑菌劑的加入量與液態(tài)烷烴中水的質(zhì)量 比為 1 :0· 5?1 :10。
8. 按照權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于：抑菌劑的加入量與液態(tài)烷烴中水的質(zhì)量 比為1 :2?1 :5。
9. 按照權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于：微波滅菌處理的條件為：微波頻率為 300?3000MHz，微波功率密度為20?100W/L，處理時(shí)間為5?10分鐘。
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種液態(tài)烷烴的滅菌方法，包括以下內(nèi)容：用于生物轉(zhuǎn)化的液體烷烴，經(jīng)微波破乳處理，烷烴與水分層，加入抑菌劑，進(jìn)行微波滅菌處理，得到滅菌的液態(tài)烷烴。微波破乳處理的條件為：微波頻率為300～3000MHz，微波功率密度為100W/L～10kW/L，處理溫度為50~90℃，處理時(shí)間為10~30分鐘。微波滅菌處理的條件為：微波頻率為300～3000MHz，微波功率密度為20～100W/L，處理時(shí)間為5～10分鐘。本發(fā)明方法解決了常規(guī)蒸汽滅菌中存在的烷烴損失及染菌風(fēng)險(xiǎn)高的問(wèn)題，具有廣闊的應(yīng)用前景。
【IPC分類(lèi)】A61L2-12, C12P7-64, C12R1-74
【公開(kāi)號(hào)】CN104561147
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201310496025
【發(fā)明人】張霖, 廖莎, 姚新武, 師文靜, 李曉姝, 王領(lǐng)民
【申請(qǐng)人】中國(guó)石油化工股份有限公司, 中國(guó)石油化工股份有限公司撫順石油化工研究院
【公開(kāi)日】2015年4月29日
【申請(qǐng)日】2013年10月22日