乙醇-普鲁兰多糖偶联发酵方法
【专利摘要】本发明涉及微生物发酵领域，具体涉及一种乙醇-普鲁兰多糖偶联两步发酵的方法。所述乙醇-普鲁兰多糖偶联发酵方法主要包括乙醇发酵、利用酒精糟液制备培养基、普鲁兰多糖发酵及提取。首先利用玉米原料进行乙醇发酵，蒸馏得到乙醇，收集酒精糟液，其次对酒精糟液进行简单处理，使其作为普鲁兰多糖培养基进行发酵，最后利用所得乙醇进行普鲁兰多糖提取。本发明方法节约乙醇的运输成本、充分回收利用酒精糟液中剩余营养、减少普鲁兰多糖发酵过程中的用水以及色素的产生，进一步降低其生产成本。
【专利说明】乙醇-普鲁兰多糖偶联发酵方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及微生物发酵领域，具体涉及一种乙醇-普鲁兰多糖偶联两步发酵的方法。
【背景技术】
[0002]燃料乙醇生产过程中将产生大量酒精糟液，目前糟液的处理方法大多数用于生产饲料亦或是用于回流再利用，但这些方法存在成本高昂以及污染环境的劣势。另外酒精糟液中仍含有糖类，丰富的游离氮以及其他营养物质，其含量可以供应低营养需求的微生物发酵。
[0003]普鲁兰多糖是一种具有重要应用价值的微生物胞外多糖，其发酵所需营养成分除碳源要求浓度较高以外，其余成分相对要求较低。普鲁兰多糖提取时需消耗大量乙醇，故造成需要花费高昂的乙醇运输成本，另外普鲁兰多糖发酵需要大量工业用水，以及发酵后期色素大量产生给后续提取带来了极大的不便等等这些都增加了普鲁兰多糖的成本。
【发明内容】
[0004]为节约乙醇的运输成本、充分回收利用酒精糟液中剩余营养、减少普鲁兰多糖发酵过程中的用水以及色素的产生，进一步降低其生产成本，本发明提供了一种乙醇与普鲁兰多糖偶联发酵的方法。[0005]本发明利用乙醇发酵过程中不可避免产生的酒精糟液，经简单处理作为普鲁兰多糖发酵培养基，并且利用乙醇发酵的主产品乙醇来提取普鲁兰多糖。
[0006]为实现上述目的，本发明采用如下技术方案:所述乙醇-普鲁兰多糖偶联发酵方法主要包括乙醇发酵、利用酒精糟液制备培养基、普鲁兰多糖发酵及提取。首先利用玉米原料进行乙醇发酵，蒸馏得到乙醇，收集酒精糟液，其次对酒精糟液进行简单处理，使其作为普鲁兰多糖培养基进行发酵，最后利用所得乙醇进行普鲁兰多糖提取。
[0007]所述乙醇发酵包括以下步骤:
[0008](I)将玉米原料粉碎，加水调浆，经双酶法糖化，加入酿酒酵母，在30_32°C发酵
50-55h，得到成熟发酵液。
[0009](2)发酵液直接进行蒸馏处理，得到乙醇产品以及浓缩酒精糟液。
[0010]测定酒精糟液中的残糖量以及氨氮量，残糖量约为50_55g/L，氨氮量约为
0.5-0.7g/L。
[0011]所述蒸馏是直接将发酵液倒进冷凝回流装置中进行蒸馏，不仅可以得到用于后续提取普鲁兰多糖的酒精，还可以达到浓缩发酵液的目的，为后续被用作生产普鲁兰多糖提供保证，而且提高了酒精糟液的利用率。
[0012]所述利用酒精糟液制备培养基的方法如下:向酒精糟液中补加蔗糖至糖浓度为150g/L，并且添加 6.0-7.0g/L K2HPO4,0.2-0.4g/L MgSO4, 2-4g/L NaCl，调节 ρΗ6.0，灭菌得
到培养基。[0013]所述普鲁兰多糖发酵及提取包括以下步骤:
[0014](I)将出芽短梗霉活化，28°C，180r/min培养24h_28h，得到种子液。种子培养基组成: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%的体积比将种子液接入酒精糟液所制得培养基中，在转速300-4001./min，通风比 1.0 (V/V)，28-32°C下培养 88_96h。
[0016](3)取出发酵液后，经板框过滤机滤除菌体后，加入乙醇搅拌使多糖充分沉淀后，4°C静置过夜，过滤得到多糖，再经无水乙醇冲洗得到普鲁兰多糖产品。
[0017]有益效果:
[0018](I)乙醇发 酵产生的产物乙醇可作为提取普鲁兰多糖的有机试剂，并且酒精糟液也可回收作为普鲁兰多糖发酵的培养基。故将乙醇与普鲁兰多糖发酵相偶联，无论商业价值还是环境友好方面皆有良好前景。
[0019](2)两步进行偶联极大程度上节约了发酵所需用水量。发酵转换阶段不需为普鲁兰多糖发酵添加其他水分，其所需水量均由酒精糟液提供。
[0020](3)两者偶联两步发酵产生的普鲁兰多糖色素含量较少，发酵液颜色较浅，对于普鲁兰多糖后期提取提供便利条件。
【具体实施方式】
[0021]下面通过具体的实施方案叙述本发明。除非特别说明，本发明中所用的技术手段均为本领域技术人员所公知的方法。另外，实施方案应理解为说明性的，而非限制本发明的范围，本发明的实质和范围仅由权利要求书所限定。对于本领域技术人员而言，在不背离本发明实质和范围的前提下，对这些实施方案中的物料成分和用量进行的各种改变或改动也属于本发明的保护范围。
[0022]实施例1
[0023](I)玉米原料粉碎处理，料水质量比1:2.3，使用双酶法糖化(先液化，再糖化)后，添加无机盐:(NH4)2S042.0g/L, KH2PO4L 8g/L，MgSO40.8g/L。加酿酒酵母 30°C发酵 55h。所得发酵液于55°C下蒸馏得到乙醇及酒精糟液。
[0024](2)测得酒精糟液中残糖量约为50g/L，氨氮量约为0.5g/L。向其中补加蔗糖100g/L，6.0g/L K2HPO4,0.2g/L MgSO4, 2.0g/L NaCl，调节至 pH6.0 (利用 3mol/L 氢氧化钠及2mol/L盐酸调节)，121°C灭菌20min，制得培养基。
[0025](3)制备种子培养基: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，调节初始 pH 至 6.0，灭菌。接入活化的出芽短梗霉，28°C，180r/min培养24h。
[0026](4)选择OD最高的种子液以4%的体积比接入5L发酵罐中(实际装液量3.5L)，以转速 300r/min，通风量 1.0 (V/V)，30°C发酵 88h。
[0027](5)发酵液滤除菌体后，加入三倍乙醇，搅拌，4°C静置过夜，离心后，再使用无水乙醇冲洗2遍，干燥得白色普鲁兰多糖粗品，产量78.7g/L。
[0028]实施例2
[0029](I)玉米原料粉碎处理，使用双酶法糖化后，加酿酒酵母32°C发酵50h。所得发酵液于55°C下蒸馏得到乙醇及酒精糟液。
[0030](2)测得酒精糟液中残糖量约为52g/L，氨氮量约为0.6g/L。向其中补加蔗糖98g/L,7.0g/L K2HPO4,0.4g/L MgSO4, 2.0g/L NaCl，调节至 ρΗ6.0(利用 3mol/L氢氧化钠及 2mol/L盐酸调节)，121°C灭菌20min，制得培养基。
[0031](3)制备种子培养基: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，调节初始 pH 至 6.0，灭菌。接入活化的出芽短梗霉，28°C，180r/min培养26h。
[0032](4)选择OD最高的种子液以4%的体积比接入5L发酵罐中(实际装液量3.5L)，以转速 350r/min，通风比 1.0 (V/V)，30°C发酵 92h。
[0033](5)发酵液滤除菌体后，加入三倍乙醇，搅拌，4°C静置过夜，离心后，再使用无水乙醇冲洗2遍，干燥得白色普鲁兰多糖粗品，产量82.4g/L。
[0034]实施例3
[0035](1)玉米原料粉碎处理，使用双酶法糖化后，加酿酒酵母32°C发酵50h。所得发酵液于55°C下蒸馏得到乙醇及酒精糟液。
[0036](2)测得酒精糟液中残糖量约为55g/L，氨氮量约为0.7g/L。向其中补加蔗糖95g/L，7.0g/LK2HP04,0.4g/LMgS04, 2.0g/LNaCl，调节至 ρΗ6.0 (利用 3mol/L 氢氧化钠及 2mol/L盐酸调节)，121°C灭菌20min，制得培养基。
[0037](3)制备种子培养基: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，调节初始 pH 至 6.0，灭菌。接入活化的出芽短梗霉，28°C，180r/min培养28h。
[0038](4)选择OD最高的种子液以4%的体积比接入5L发酵罐中(实际装液量3.5L)，以转速 400r/min，通风比 1.0 (V/V)，30°C发酵 96h。
[0039](5)发酵液滤除菌体后，加入三倍乙醇，搅拌，4°C静置过夜，离心后，再使用无水乙醇冲洗2遍，干燥得白色普鲁兰多糖粗品，产量85.2g/L。
【权利要求】
1.乙醇-普鲁兰多糖偶联发酵方法，其特征在于，包括乙醇发酵、利用酒精糟液制备培养基、普鲁兰多糖发酵及提取； 所述乙醇发酵包括以下步骤: (O将玉米原料粉碎，加水调浆，经双酶法糖化，加入酿酒酵母，在30-32°C发酵50-55h，得到成熟发酵液； (2)发酵液直接进行蒸馏处理，得到乙醇产品以及浓缩酒精糟液； 所述利用酒精糟液制备培养基的方法如下:向酒精糟液中补加蔗糖至糖浓度为150g/L，并且添加 6.0-7.0g/L K2HPO4,0.2-0.4g/L MgSO4, 2_4g/L NaCl，调节 ρΗ6.0,灭菌得到培养基; 所述普鲁兰多糖发酵及提取包括以下步骤: (1)将出芽短梗霉活化，28°C，180r/min培养24h_28h，制备种子液； (2)以4-5%的体积比将种子液接入酒精糟液所制得培养基中，在转速300-400r/min，通风比 L 0V/V，28-32°C下培养 88_96h ； (3)取出发酵液后，经板框过滤机滤除菌体后，加入乙醇搅拌使多糖充分沉淀后，4°C静置过夜，过滤得到多糖，再经无水乙醇冲洗得到普鲁兰多糖产品。
2.如权利要求1所述的乙醇-普鲁兰多糖偶联发酵方法，其特征在于，所述普鲁兰多糖发酵中制备种子液所用种子培养基组成如下: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。
【文档编号】C12P19/10GK103695476SQ201310747057
【公开日】2014年4月2日 申请日期:2013年12月25日 优先权日:2013年12月25日
【发明者】乔长晟, 王萌, 宋亚琼, 郝华旋 申请人:天津北洋百川生物技术有限公司