专利名称：一种利用甘薯全基质发酵生产生物油脂的方法
技术领域：
本发明属于生物技术领域，具体涉及一种利用产油酵母菌以甘薯原料发酵生产生 物油脂的方法。
背景技术：
近年来，生物柴油作为化石能源的替代品，是最重要的可再生液体燃料产品，已成 为国际上发展最快、应用最广的环保可再生能源。生物柴油传统方法以植物油脂(大豆、油 菜籽、麻风果等)、废餐饮油等为原料酯化交换反应得到，以植物油脂为原料生产生物柴油， 原料成本占总生产成本的70%-85%。作为生物柴油原料的菜籽油、大豆油、棉籽油、工业废脂 肪酸以及厨余油等价格均高于或接近生物柴油成品，因此当前以油脂类原料进行生物能源 的生产首先需要解决油脂原料的低成本供应问题。某些微生物在一定的条件下能将碳水化合物、碳氢化合物等碳源转化为菌体内贮 存的油脂，如果油脂含量超过生物总量的20%，即为产油微生物。产油微生物以酵母菌和霉 菌类的真核微生物居多。然而利用高品质的碳源如葡萄糖、玉米淀粉等为原料发酵生产油 脂成本较高；而以纤维质非粮食原料进行油脂发酵生产技术目前技术还不成熟，还处于开 发阶段。甘薯资源具有种植广泛、生长适应性强等特点，以重庆为例，2009年种植面积37 万公顷，总产量880万吨，种植产业就业人数1000万人左右，具备工业化生产原料供应保障 的优势。因此，以甘薯资源(鲜甘薯或薯干片等)，利用产油微生物发酵生产生物油脂是目前 具有开发潜力的一条低成本生产工艺路线。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术存在的不足，提出一种以甘薯资源为原料，利用 产油酵母发酵生产生物油脂的方法。用于实现本发明目的的具体技术解决方案如下
甘薯全基质同步糖化发酵工艺先将鲜甘薯或薯干片进行粉碎到合适的粒径，然后以 甘薯粉和3%的氢氧化钠以1:5-10的料液质量体积比加入，水解5-10 h。完后，调pH到 5. 0-6. 0待用；将水解液加入40-80单位(每克淀粉计)的α —淀粉酶和150-300单位(每 克淀粉计)的糖化酶，同时接入产油酵母种子液，进行同步糖化发酵。或者，甘薯全基质生料同步糖化发酵工艺取一定量的薯干粉或鲜甘薯与无菌水 混合，加入40-80单位(每克淀粉计)的α —淀粉酶和150-300单位(每克淀粉计)的糖化 酶，接入产油酵母种子液，进行生料同步糖化发酵。以上两种方式，产油酵母摇瓶发酵控制条件为接种量为5 15%，培养温度为 26 30°C ；摇床转速180-220 r/min,发酵3-6天。经以上发酵后，对油脂进行提取分析利用酸热法提取油脂，取适量发酵液于 4000 r/min离心，菌体沉淀按每克菌6ml的比例加入4mol/L的盐酸，震荡混勻，室温放置30min后，沸水浴5min后，冰浴冷却，加入2倍体积的氯仿甲醇(1 1)提取液，充分振荡后， 4000 r/min离心，取氯仿层，加入等体积的0. 1%的NaCl溶液，振荡混勻后，4000 rpm离心，
取氯仿层于称量杯中，除去氯仿，直至恒重，称重得油脂含量。本发明使用的菌种是购于中国普通微生物菌种保藏管理中心(CGMCC)产油 酵母菌种(皮状丝孢酵母斤cutaneum CGMCC 2. 1374)，除此以外，还可用 于其它来源于中国普通微生物菌种保藏中心的产油酵母菌种如Lipomyces starkeyi, Rhodosporidiutn toruloides, Yarrowia lipolytica, Rhodotorula glutinis, Cryptococcus curvatus, Rhodotorula rubra 等。本发明所具有的优点
目前制备生物柴油的原料主要以植物油脂为主，植物油脂的高成本已成为制约生物柴 油产业发展的主要问题。本发明以廉价易得的甘薯资源为原料，开发生产生物油脂的低成 本的工艺路线；同时采用的甘薯同步糖化发酵工艺和甘薯生料糖化发酵工艺，不需添加其 他培养基成分，减少了生产过程的高温糊化、培养基升温灭菌的高能耗消耗，使生产成本进 一步大幅度降低。此外，通过微生物产生的生物油脂组成与植物油类似，可以作为生产生物 柴油的原料，和其他工艺路线相比，具有明显的产业化优势。
具体实施例方式实施例1
采用甘薯全基质同步糖化发酵工艺(灭菌):称取甘薯粉和3%的氢氧化钠以1 :6的料液 质量体积比混合，水解5h，调节ph至6.0。将水解液分装到250 mL的三角瓶中，装液量为 50 mL，水解液灭菌，灭菌温度121°C，时间30 min。冷却后加入50单位(每克淀粉计)的α 一淀粉酶和200单位(每克淀粉计)的糖化酶，同时接入10% (V/V)酵母种子液(菌种是购 于中国普通微生物菌种保藏管理中心(CGMCC)产油酵母菌种(皮状丝孢酵母Trichosporon cutaneum CGMCC 2. 1374)，培养条件为 29°C，摇床转速 180 r/min，培养 96h。然后采用酸热法提取油脂取发酵液于4000 r/min离心，菌体沉淀按每克菌6ml 的比例加入4mol/L的盐酸，震荡混勻，室温放置，然后沸水浴，再冰浴冷却，加入2倍体积 的氯仿甲醇(1 :1)提取液，充分振荡后，4000 r/min离心，取氯仿层，加入等体积的0. 1%的 NaCl溶液，振荡混勻后，4000 rpm离心，取氯仿层于称量杯中，除去氯仿，直至恒重，称重得 油脂含量，并测定油脂产量为2. 26 g/L。实施例2:
甘薯全基质同步糖化发酵工艺(不灭菌)称取甘薯粉和3%的氢氧化钠以1 :6的料液 质量体积比混合，水解5h，调节ph至6.0。将水解液分装到250 mL的三角瓶中，装液量为 50 mL，水解液不灭菌，加入50单位(每克淀粉计)的α —淀粉酶和200单位(每克淀粉计) 的糖化酶，同时接入10% (V/V)酵母种子液(菌种是购于中国普通微生物菌种保藏管理中心 (CGMCC)产油酵母菌种(皮状丝孢酵母cutaneum CGMCC 2. 1374)，培养条件 为29°C，摇床转速180 r/min，培养96h。采用酸热法提取油脂取发酵液于4500 r/min离心，菌体沉淀按每克菌5 ml的 比例加入5 mol/L的盐酸，震荡混勻，室温放置，然后沸水浴，再冰浴冷却，加入3倍体积的 氯仿甲醇(1 :1)提取液，充分振荡后，4500 r/min离心，取氯仿层，加入等体积的0.2%的NaCl溶液，振荡混勻后，4500 rpm离心，取氯仿层于称量杯中，除去氯仿，直至恒重，称重得 油脂含量为2. 67 g/L。实施例3:
甘薯全基质生料同步糖化发酵工艺(不灭菌)称取适量的甘薯粉和无菌水混合。将甘 薯混合液分装到250 mL的三角瓶中，装液量为50 mL，不灭菌，加入50单位(每克淀粉计) 的α —淀粉酶和200单位(每克淀粉计)的糖化酶，同时接入10% (V/V)酵母种子液(购 于中国普通微生物菌种保藏管理中心(CGMCC)产油酵母菌种(皮状丝孢酵母Trichosporon cutaneum CGMCC 2. 1374)，培养条件为 29°C，摇床转速 180 r/min，培养 96h。采用酸热法提取油脂取发酵液于5000 r/min离心，菌体沉淀按每克菌8ml的 比例加入4mol/L的盐酸，震荡混勻，室温放置，然后沸水浴，再冰浴冷却，加入2倍体积的 氯仿甲醇(1 1)提取液，充分振荡后，5000 r/min离心，取氯仿层，加入等体积的0. 3%的 NaCl溶液，振荡混勻后，5000 rpm离心，取氯仿层于称量杯中，除去氯仿，直至恒重，称重得 油脂含量为3. 13 g/L。说明实施例1和实施例2主要是显示的是同步糖化发酵工艺技术，为关键技术 点。采用的灭菌和不灭菌工艺只是同步糖化发酵工艺的两种方式，但特色是不灭菌工艺； 即使采用灭菌工艺，在能耗方面也是有所节省的，比如采用的低温糊化工艺，也是降低能耗 的。
权利要求
一种利用甘薯全基质发酵生产生物油脂的方法，所述方法是将薯干粉或鲜甘薯和3%的氢氧化钠以l5 10的料液质量体积比加入，水解5 10 h后，调pH到5.0 6.0；然后将水解液加入40 80单位(每克淀粉计)的α一淀粉酶和150 300单位(每克淀粉计)的糖化酶，同时接入5 15%(V/V)的产油酵母种子液，进行同步糖化发酵；产油酵母摇瓶发酵控制条件为接种量为5~15%，培养温度为26~30℃，摇床转速180 220 r/min,发酵3 6天；最后再提取油脂。
2.一种利用甘薯全基质发酵生产生物油脂的方法，所述方法是先取薯干粉或鲜甘薯与 无菌水混合，在甘薯混合液中按每克淀粉计加入40-80单位的α —淀粉酶和150-300单位 的糖化酶，然后接入产油酵母种子液，进行生料同步糖化发酵，产油酵母摇瓶发酵控制条件 为接种量为5 15%，培养温度为26 30°C，摇床转速180-220 r/min,发酵3_6天；最后再提 取油脂。
3.根据权利要求1或2所述的利用甘薯全基质发酵生产生物油脂的方法，所述提取油 脂的方法是采用酸热法取发酵液于3000-6000 r/min离心，菌体沉淀按每克菌5_10ml的 比例加入2-8mol/L的盐酸，震荡混勻，室温放置，然后沸水浴，再冰浴冷却，加入1-4倍体 积的氯仿甲醇(1 :1)提取液，充分振荡后，3000-6000 r/min离心，取氯仿层，加入等体积 的0. 1-0. 5%的NaCl溶液，振荡混勻后，3000-6000 rpm离心，取氯仿层于称量杯中，除去氯 仿，直至恒重，称重得油脂含量。
4.根据权利要求1或2所述的利用甘薯全基质发酵生产生物油脂的方法，其特征在 于所述产油酵母菌种采用皮状丝孢酵母Trichosporon cutaneum CGMCC 2. 1374，或产油 酵母菌禾中 Lipomyces starkeyi.、Rhodosporidium toruloides、Yarrowia Iipolytica^ Rhodotorula glutinis、Cryptococcus curvatus 或Rhodotorula rubra。
全文摘要
本发明提出一种利用甘薯全基质发酵生产生物油脂的方法，其是将薯干粉或鲜甘薯和3%的氢氧化钠以l5-10的料液质量体积比加入，水解5-10h后，调pH到5.0-6.0；然后以每克淀粉计将水解液加入40-80单位的α一淀粉酶和150-300单位的糖化酶，同时接入5-15%(V/V)的产油酵母种子液，进行同步糖化发酵；产油酵母摇瓶发酵控制条件为接种量为5~15%，培养温度为26~30℃，摇床转速180-220r/min,发酵3-6天；最后再提取油脂。本发明以廉价易得的甘薯资源为原料，采用的甘薯同步糖化发酵工艺，不需添加其他培养基成分，减少生产过程的能耗，降低生产成本。通过微生物产生的生物油脂组成与植物油类似，可以作为生产生物柴油的原料，和其他工艺路线相比，具有明显的产业化优势。
文档编号C12R1/645GK101948884SQ20101028501
公开日2011年1月19日 申请日期2010年9月17日 优先权日2010年9月17日
发明者付玉凡, 杨琼丹, 邹祥 申请人:西南大学