本发明专利技术公开了一种热带假丝酵母发酵木糖母液生产木糖醇的培养基及发酵方法，属于微生物发酵技术领域。本发明专利技术主要通过在稀释的木糖母液的基础上改变发酵培养基的组分及发酵条件来提高木糖醇的产量。该工艺发酵培养基成本低廉，无需添加额外的碳源及微量元素，工艺控制简单，菌株发酵性能稳定，产量达到96.38g/L，转化效率接近100％。
Medium for producing xylitol by Candida tropicalis fermentation xylose mother liquor and fermentation method thereof
The invention discloses a culture medium for producing xylitol by Candida tropicalis fermentation xylose mother liquor and a fermentation method thereof, belonging to the technical field of microbial fermentation. The invention mainly improves the yield of xylitol by changing the composition of the fermentation medium and the fermentation conditions on the basis of the diluted xylose mother liquor. The process has low fermentation cost, no additional carbon source and trace elements, simple process control, stable fermentation performance, yield reaching 96.38g/L, and conversion efficiency approaching 100%.
【技术实现步骤摘要】
一种热带假丝酵母发酵木糖母液生产木糖醇的培养基及发酵方法
本专利技术涉及一种热带假丝酵母发酵木糖母液生产木糖醇的培养基及发酵方法，属于微生物发酵
技术介绍
木糖醇是一种在自然界中存在的五碳糖醇，也是人体代谢的中间产物。木糖醇在食品、医药、轻工等领域具有广泛用途：作为糖尿病人的辅助治疗剂、防龋齿、改善肝功能、调节肠道。目前工业化的木糖醇生产方法多为化学生产法：将富含多缩戊糖的玉米芯、棉籽壳、甘蔗渣等材料经酸水解后分离纯化获得木糖，再经氢化得到木糖醇。木糖母液是提取粗木糖后剩下的浓缩废液，其中含有一定量的木糖、葡萄糖和阿拉伯糖等，但再从中分离纯化木糖成本较高。国内木糖醇的产量在13万吨/年，每年有大量的木糖母液未被利用。木糖母液其主要成分有：葡萄糖、木糖、阿拉伯糖等糖类以及糠醛、乙酸等抑制菌体生长的物质。利用微生物发酵法发酵木糖母液生产木糖醇可缓解环境压力，节约资源。专利技术人在前期工作中，通过删除热带假丝酵母木糖代谢途径中的木糖醇脱氢酶(专利申请号：201510498085.5)，阻断了木糖醇在其体内的代谢，以达到木糖醇的大量积累，得到了一株热带假丝酵母基因工程菌XZX-4。虽然XZX-4在木糖50g/L、葡萄糖10g/L、酵母膏10g/L、KH2PO45g/L、MgSO4·7H2O0.2g/L的发酵培养基中发酵后的木糖醇产量达到42.72g/L，木糖转化率达到99％。然而，XZX-4在木糖母液(木糖280g/L、葡萄糖85g/L)200g/L、酵母膏10g/L，蛋白胨10g/L，KH2PO45g/L的发酵培养基中发酵后，木糖醇产量34.5g/L、木糖实际转化率95％。由此可见，XZX-4利用木糖母液发酵生产木糖醇的工艺，还有待进一步提高，以达到提高木糖醇产量、菌株发酵性能稳定性、转化率，降低生产成本的效果。
技术实现思路
为了解决上述问题，本专利技术提供了合适的发酵工艺，提高了微生物发酵木糖母液生产木糖醇的菌株的发酵性能的稳定性和原料利用率，降低了生产成本。本专利技术所使用的菌株为CandidatropicalisXZXB4，是本实验室前期通过基因删除手段构建的木糖醇脱氢酶基因缺失的菌株(即专利申请201510498085.5中得到的热带假丝酵母基因工程菌XZX-4)。本专利技术中，木糖母液是提取粗木糖后剩下的浓缩废液，其中含有一定量的木糖、葡萄糖和阿拉伯糖等，木糖母液的主要成分有：葡萄糖、木糖、阿拉伯糖等糖类以及糠醛、乙酸等抑制菌体生长的物质。本专利技术的第一个目的是提供一种提高热带假丝酵母利用木糖母液发酵生产木糖醇产量和转化率的培养基，所述培养基中含有木糖母液100-300g/L，玉米浆1-5g/L。在一种实施方式中，所述热带假丝酵母，是木糖醇脱氢酶基因缺失的酵母菌株，不能利用唯一的木糖做碳源进行生长繁殖。在一种实施方式中，所述培养基，先调整pH至10.0再将pH调至5.0。在一种实施方式中，含有木糖母液200-300g/L、玉米浆4-6g/L，pH5.0-7.0。在一种实施方式中，所述调整pH至10.0是采用氢氧化钙进行调整，所述将pH调至5.0是采用磷酸调整。在一种实施方式中，所述木糖母液300g/L、玉米浆5g/L，pH5.0。在一种实施方式中，所述木糖母液是木糖醇生产过程中木糖结晶后留下的颜色深的粘稠液体，其中木糖醇生产工艺流程：原料→酸水解→木糖液→结晶木糖→氢化→结晶木糖。在一种实施方式中，所述木糖母液主要成分为98.36g/L葡萄糖、512.31g/L木糖、96.28g/L阿拉伯糖。本专利技术的第二个目的是提供一种利用热带假丝酵母利用木糖母液发酵生产木糖醇产量和转化率的方法，所述方法是利用本专利技术的培养基进行发酵培养。在一种实施方式中，所述方法是将热带假丝酵母种子液以15％～30％的接种量接种到培养基中，然后于35℃下发酵至木糖不再消耗结束。在一种实施方式中，所述发酵的转速700r/min，通气量4L/min。在一种实施方式中，所述接种量为15％。在一种实施方式中，所述发酵的时间为48h。在一种实施方式中，所述热带假丝酵母种子液所使用的种子液培养基为：葡萄糖20g/L、酵母粉10g/L、蛋白胨20g/L。本专利技术的优点和效果：利用本专利技术所提供的发酵培养工艺，菌体生长延滞期明显缩短，显著提高了木糖醇的发酵效率，利用本专利技术提供的木糖醇发酵工艺，发酵培养基成分简单，无需额外添加氮源，成本低廉，工艺控制简单，显著提高了菌株发酵性能的稳定性及木糖醇产量和木糖的利用率，产量达到96.38g/L，转化效率接近100％。附图说明图1为本专利技术实施例3中利用本专利技术木糖母液培养基进行发酵培养时发酵温度对木糖醇产量的影响。具体实施方案菌株为CandidatropicalisXZXB4，下面是对本专利技术进行具体描述。实施例1：培养基初始pH对产量的影响采用相同的初始发酵培养基(木糖母液200g/L，玉米浆5g/L)，30℃，转速200r/min，将初始pH值分别调整为4.0、5.0、6.0和7.0，进行摇瓶发酵，考察不同初始pH值对木糖醇产量的影响，结果表明初始pH5.0下，发酵效果最好。实施例2：培养基接种量对产量的影响采用相同的发酵培养基(木糖母液200g/L，玉米浆5g/L，初始pH5.0)，30℃，转速200r/min。分别按5％、10％、15％(v/v)的接种量接入液体种子，考察不同接种量对木糖醇产量的影响。结果表明接种量15％时，发酵效果最好；与5％、10％的接种量相比，木糖醇产量分别提高了38％、26％。实施例3：培养基发酵温度对产量的影响采用相同的发酵培养基(木糖母液200g/L，玉米浆5g/L，初始pH5.0)，转速200r/min。分别在30℃、33℃、35℃下进行摇瓶发酵，考察发酵温度对木糖醇产量的影响。结果表明35℃下，发酵效果最好；与33℃、30℃相比，木糖醇产量分别提高了26％、59％。实施例4：培养基氮源种类对产量的影响分别在木糖母液200g/L中添加5g/L酵母浸膏、5g/L蛋白胨、2.5g/L酵母浸膏加2.5g/L蛋白胨、5g/L玉米浆作为氮源，在相同的发酵条件下，进行摇瓶发酵，考察氮源种类对木糖醇产量的影响。结果表明5g/L玉米浆作为氮源发酵效果最好且较为经济。实施例5：木糖母液的预处理方式对产量的影响木糖母液的预处理方法如下先用氢氧化钙将pH调至10.0，然后使用磷酸将pH调回5.0，这样可以除去部分抑制菌体生长的物质，使得发酵液的发酵性能得以提升。分别使用未处理的、调整过pH的、以及调整pH并过滤的木糖母液配置发酵培养基，在优化后的发酵条件下，进行摇瓶发酵，考察木糖母液预处理对木糖醇产量的影响。结果表明调整过pH的木糖母液培养基发酵效果最好。实施例6：木糖母液发酵培养基：木糖母液280g/L，玉米浆5g/L，氢氧化钙调整pH至10.0再用磷酸调至5.0。将CandidatropicalisXZXB4种子液，按照接种量20％接种到木糖母液发酵培养基中。发酵过程的温度为35℃，转速700r/min，通气量4L/min。发酵结束后木糖醇产量85.64g/L。实施例7木糖母液发酵培养基：木糖母液300g/L，玉米浆5g/L，氢氧化钙调整pH至10.0再用磷酸调至5.0。将Candidatro本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种提高热带假丝酵母利用木糖母液发酵生产木糖醇产量和转化率的培养基，其特征在于，所述培养基组成为：木糖母液100‑300g/L，玉米浆1‑5g/L。
【技术特征摘要】
1.一种提高热带假丝酵母利用木糖母液发酵生产木糖醇产量和转化率的培养基，其特征在于，所述培养基组成为：木糖母液100-300g/L，玉米浆1-5g/L。2.根据权利要求1所述的培养基，其特征在于，所述培养基含有木糖母液200-300g/L、玉米浆4-6g/L，pH5.0-7.0。3.根据权利要求1所述的培养基，其特征在于，所述培养基，先调整pH至10.0再将pH调至5.0。4.根据权利要求3所述的培养基，其特征在于，所述调整pH至10.0是采用氢氧化钙进行调整，所述将pH调至5.0是采用磷酸调整。5.根据权利要求1所述的培养基，其特征在于，所述培养基组成为：...
【专利技术属性】
技术研发人员：陈献忠，陈振，张利华，沈微，樊游，
申请(专利权)人：江南大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32
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