一种木糖醇的制备方法技术

本发明专利技术涉及一种木糖醇的制备方法，包括如下步骤：将经过培养的木糖醇酵母菌种接种到发酵罐中的发酵培养基中培养，进行有氧、微氧两段组合发酵，发酵过程中分段控温，在溶解氧需求上采取分段调控的手段，使得木糖醇生产菌种在微好氧状态下代谢产生木糖醇。本发明专利技术的木糖醇制备方法采用分段通风和高温发酵，节约了无菌空气和冷却水用量，降低了成本；生产过程简单、安全、节能；并且避免了传统方法中的镍催化剂的使用，保护了环境。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及生物发酵领域，特别地，本专利技术涉及一种木糖醇的制 备方法。
技术介绍
木糖醇是一种五碳糖醇，是木糖代谢的正常中间产物，外形为结 晶性白色粉末，广泛存在于果品、蔬菜、谷类、蘑菇之类食物和木材、 稻草、玉米芯等植物中。它可用作甜味剂、营养剂和药剂在化工、食 品、医药等工业中广泛应用。木糖醇现有生产工艺木糖一溶糖一 过滤一浓度调节一pH调节一 氢化一活性炭处理一压力过滤一离子交换一精过滤一预蒸发一蒸发结晶一助晶一离心分 离-干燥一筛分一包装一成品结晶木糖醇加氢法生产木糖醇工艺的不足一是原料利用率低。化学法以纯木糖为原料，玉米芯水解液中有 30。/。以上的木糖在母液中无法利用。二是环境污染严重。化学法生产 木糖醇工艺由于使用含镍催化剂，较难处理，对环境污染严重。三是 能耗高。化学法将玉米芯水解液浓缩、结晶得到木糖后重新溶解稀释, 加氢后再浓缩、结晶，能耗高。四是生产设备要求高。化学法需制氢， 加氢在高温高压下进行，设备要求高。五是操作复杂、危险。生产在 高温、高压下进行。六是产品质量存在隐患。由于使用了金属粉末催 化剂，且夹带阿拉伯糖醇，存在安全隐患。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供，以解决现有技术存 在的上述缺陷。4本专利技术提供，包括如下步骤将经过培养 的木糖醇酵母菌种接种到发酵培养基中，进行有氧、微氧两段组合发 酵，即得到木糖醇；其中第一阶段为好氧发酵阶段，第二阶段为微好 氧发酵阶段。其中，所述发酵培养基包括下述重量百分比的组分碳源12 ~ 14%,酵母膏0.1 ~ 0.3%、玉米浆0.5 ~ l%、MgS04 '7H20 0.01 ~ 0.05%， KH2P040.02-0.07%;其中，碳源为选自玉米芯水解糖，植物秸秆水 解糖，甘蔗渣水解糖，造纸厂废母液，木糖加工母液中的一种或多种。氮源可以是选自酵母膏，蛋白胨、玉米浆、尿素、硫酸铵、麸皮 水解液和豆粕水解液中的一种或多种。在第一阶段即好氧发酵阶段，控制pH 5.5-6.3,维持溶氧浓度 为60~90%,温度控制在30 32。C,好氧培养10 20小时，当细胞 浓度达到15-30时，转入第二阶段发酵；在第二阶段即微好氧发酵 阶段，维持溶氧浓度在1~10%，温度控制在3(TC 38。C,添加无菌 pH调节剂将发酵体系pH控制在5.5 ~ 6.3，发酵55 ~ 65小时。第一阶段中，通过将无菌空气以通风比为1: 0.3-0.6的通风速 率流入发酵罐的发酵培养基中，搅拌转速为75~200 rpm，维持溶氧 浓度60 ~ 90%。在第二阶段即微好氧发酵阶段，在发酵过程中经三次将发酵温度 从3(TC升至38t:;所述pH调节剂选自氨水、氢氧化钠、碳酸钠、 碳酸锦、氢氧化钩中的一种或多种。发酵结束后部分酵母经酸化、活化后接入一级种子罐重复利用 6-10批次。在将所述木糖醇酵母菌种接种到发酵罐中培养之前应先进行下 述培养l)平板培养釆用玉米芯水解液加氮源为培养基，将木糖醇酵 母菌种接到玉米芯水解液培养基中，3(TC培养18 ~ 26小时；2) 摇瓶种子培养将平板培养的木糖醇酵母菌种接到玉米芯水解液液体培养基中，30。C培养15~20小时，pH控制在5.0-6.8，摇 床转速180rpm;3) 种子罐种子培养将摇瓶培养基培养的木糖醇酵母菌种接到 玉米芯水解液液体种子培养基中，接种量为5~10%(v/v)， 3(TC培 养15 24小时，pH控制在5.0 — 6.8,搅拌转速150 ~ 300 rpm,通风 比1: ( 0.3 ~ 0,6);4) 发酵摇瓶培养将摇瓶种子培养基培养的木糖醇酵母菌种接 到玉米芯水解液液体培养基中培养，接种量为5~10%(v/v), 30~ 33。C培养60 75小时，pH控制在4.8-7.2，摇床转速160 ~ 220rpm。其中，平板培养基重量百分比为玉米芯水解糖5%,酵母膏 0.4%，蛋白胨0.8%,玉米浆0.3%，琼脂2%，其余为水。摇瓶种子培养基包括下述重量百分比的组分玉米芯水解糖5%, 酵母膏0.4%，蛋白胨0.8%，玉米浆0.3%，磷酸二氢钾0.05%,硫酸 镁0.06%，其余为水。种子罐培养基包括下述重量百分比的组分玉米芯水解糖6%, 酵母膏0.3%，蛋白胨0.5%，玉米浆0.2%，磷酸二氢钾0.05%,硫酸 镁0.06%，其余为水。发酵摇瓶培养基包括下述重量百分比的组分:玉米芯水解糖13 ~ 15%，酵母膏0.3%,玉米浆0.5%, MgS04 '7H20 0.01 ~ 0.05%, KH2P04 0.02-0.07%，其余为水。本专利技术的木糖醇制备方法利用玉米芯水解糖液发酵生产木糖醇， 其根据该种微生物在生长、代谢的不同阶段对氧气、各种营养元素、 各种碳源、氮源的需求差异进行有氧、微氧发酵。发酵过程中分段控 温，在溶解氧需求上釆取分段调控的手段，使得木糖醇生产菌种在微 好氧状态下代谢产生木糖醇。木糖醇菌种经过诱变和驯化，能够克服 玉米芯酸解糖液中醋酸根、硫酸根、糠醛及酚类物质等抑制物的阻碍作用而生长和代谢。发酵结東后，酵母可以重复利用生产木糖醇。 本专利技术的木糖醇制备方法具有以下有益效果1) 生物发酵法是利用微生物中的还原酶，以粗放的木糖为底物 来发酵生产木糖醇，可有效降低木糖醇的生产成本。不仅省去木糖纯 化步骤，而且简化木糖醇的分离步骤。2) 生物技术生产木糖醇是在微生物细胞里木糖还原酶的催化下 将木糖还原为木糖醇，氢则来源于细胞里还原型辅酶中的氢原子和水 中的氢离子，不必单独制氢。生产过程简单、安全、节能，是一种很 有前途的生产方法。3) 木糖醇生产菌釆用基因工程手段处理，克隆了毕赤酵母的木 糖还原酶基因，使之在酿酒酵母中表达。酿酒酵母本身不能发酵木糖， 表达了木糖还原酶基因后能将木糖还原为木糖醇，生成的木糖醇不能 进一步代谢再生辅酶，因此可得到接近化学计量理论值的高转化率。4) 本专利技术发酵技术釆用分段通风和高温发酵，节约了无菌空气和冷却水用量，降低了成本。5) 避免了传统方法中的镍催化剂的使用，保护了环境。 具体实施例方式以下实施例用于说明本专利技术，但不用来限制本专利技术的范围。 以下实施例中所使用的木糖醇酵母菌种购自浙江大学，^号为 Candida SP。本专利技术所用木糖醇酵母菌种带有木糖还原酶、木糖醇脱氢酶及木 酮糖激酶等基因，可在微好氧条件下代谢木糖生成木糖醇。该菌种保 存在以木糖为唯一碳源的斜面培养基上。玉米芯水解液釆用酸法工艺将玉米芯在115'C ~ 125。C条件下水 解成含有葡萄糖和木糖的混合糖液，经活性炭脱色、反渗透膜处理及 低温浓缩得到。实施例1釆用平板培养的木糖醇酵母菌种接种一环到含有玉米芯水解糖5%，酵母膏0.2%,蛋白胨0.1%,玉米浆0.8%,磷酸二氢钾0.05%, 硫酸镁0.06%的液体种子培养基中培养，摇床培养28小时，摇床转 速220rpm，培养温度33。C。待摇瓶种子培养好后，再接种到含有玉 米芯水解糖5%，酵母膏0.2%，玉米浆0.8%，磷酸二氢钾0.05%，硫 酸镁0.06%的种子罐液体种子培养基中通风培养，培养温度33'C，无 菌空气通风比1: 0.6 (v/v)，培养周期23小时。种子罐种子培养好 后接种于含有玉米芯水解糖12%，酵母膏0.1%，玉米浆0.5%，磷酸 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种木糖醇的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：将经过培养的木糖醇酵母菌种接种到发酵培养基中，进行有氧、微氧两段组合发酵，即得到木糖醇；其中第一阶段为好氧发酵阶段，第二阶段为微好氧发酵阶段。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：李荣杰，薛培俭，尚海涛，郑辉，邓远德，
申请(专利权)人：安徽丰原发酵技术工程研究有限公司，
类型：发明
国别省市：34[]