专利名称:地衣芽孢杆菌合成的生物絮凝剂在制糖中的应用的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种生物絮凝剂，尤其是涉及地衣芽孢杆菌合成的生物絮凝剂在制糖中的应用。
背景技术：
生物絮凝剂是一类由微生物产生的可使液体中不易降解的固体悬浮颗粒、菌体细胞及胶体粒子等凝集、沉淀的特殊高分子代谢产物，主要含有蛋白、粘多糖、纤维素和DNA等高分子化合物。与传统的无机和有机合成高分子絮凝剂相比，生物絮凝剂具有许多独特的性质和优点①无毒无害，安全性高；②易被微生物降解，无二次污染具有很强的除浊和脱色性能；④适用范围广易于固液分离，形成沉淀物少；⑥有些生物絮凝剂还具有pH和热稳定性强，用量小的特点(Takagi H,Kadowaki K. Poly-galactosamine producedby amicroorganism. Nat Technol.1985a,49 (3) :121-128)。
生物絮凝剂的应用范围广，比如，在废水处理中的应用，包括废水中悬浮物的去除、废水脱色与除生化、化学需氧量等；物质分离提纯的应用，包括食品工业、重金属离子分离和选矿(郑怀礼等.生物絮凝剂与絮凝技术，北京化学工业出版社，2004，230-278)。
在甘蔗汁制糖工业中，絮凝剂被用来除去蔗汁中影响蔗糖结晶的胶体、悬浮颗粒、色素等各种非糖物质，以获得色值较低、清晰、纯净的清净汁。目前，大部分工厂都使用有机合成高分子絮凝剂聚丙烯酰胺用于蔗汁的澄清和脱色。2004年，谢彩峰等(谢彩峰，黄悦刚，杨连生.两性聚丙烯酰胺处理亚法糖厂混合汁，中国甜菜糖业，2004(3)，I :1-4)用聚丙烯酰胺处理亚法糖厂的甘蔗混合汁，考察其澄清效果。但是，由于聚丙烯酰胺难降解易造成二次污染且聚合单体丙烯酰胺具有强烈的神经毒性，现在许多国家和领域已禁止或限量使用此类絮凝剂。如美国批准使用的聚丙烯酰胺Separum Nplo最大容许浓度为lmg/mL ;英国规定PAM的投加剂量平均不得超过O. 5mg/mL，最大投加剂量不得超过lmg/mL。
随着经济发展和人们环保意识的增强，寻求一种廉价、高效、无毒，又能够完全生物降解、不产生二次污染的新型绿色絮凝剂已经成为时代的需求。目前国内已有一些关于生物絮凝剂应用于制糖工业的报道。2004年，吴春兰等(吴春兰，卢家炯等.微生物絮凝剂在甘蔗糖业中应用的初步研究，甘蔗糖业，2004，2 :22-29)初步研究来源于中科院菌种保藏中心的微生物发酵产生的生物絮凝剂对亚硫酸厂甘蔗混合汁的澄清效果，结果表明，微生物絮凝剂可有效提高混合汁的沉降速度，压缩滤泥体积并有脱色效果，其中，生物絮凝剂的用量为2mL。随后，2006年，李楠等(李楠，邓智年等.微生物絮凝剂在甘蔗糖厂中的应用研究，工业微生物，2006，36 (I) 43-46)从活性污泥中分离出一株初步鉴定为轮枝孢属的微生物菌株，利用该菌株产生的生物絮凝剂处理亚硫酸厂甘蔗混合汁，考察该生物絮凝剂对甘蔗汁的澄清脱色效果，该研究结果显示，微生物发酵液在蔗汁沉降试验中的絮凝率为69. 2%，清汁色值IU为87. 4，其中，生物絮凝剂的用量为3mL。但是在国外，未见有关生物絮凝剂应用于制糖工业的报道。
由于有机合成高分子絮凝剂丙烯酰胺的难降解性及神经毒性，其在制糖工业中应用的不安全性与人们重视食品安全的愿望相违背，因此，开发一种安全无毒、絮凝活性高、无二次污染、成本低廉、产量高的新型絮凝剂应用于甘蔗制糖工业，已经是大势所趋。
本申请人在公开号为CN101503709的专利申请中提供一种具有较高絮凝活性、原料成本低、工业应用潜力较大的利用地衣芽孢杆菌制备生物絮凝剂的方法。微生物为地衣芽孢杆菌(Bacillus licheniformis),该微生物已于2009年01月14日保藏于中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心，保藏中心登记入册编号为CGMCC No. 2876。该方法将新鲜斜面上的菌苔转接至种子培养基培养后，转接至发酵培养基培养，得生物絮凝剂发酵液，离心除去沉淀收集上清液，加入乙醇静置后离心，除去上清液，向沉淀物中再加入无水乙醇，搅拌，离心，除去上清液，向乙醇沉淀物中加入十六烷基三甲基溴化铵，离心，除去上清液得沉淀物，将沉淀物溶解于NaCl溶液中，加入无水乙醇，搅拌，静置，离心除去上清液得沉淀物，将沉淀物冷冻真空干燥得到纯品生物絮凝剂。
发明内容
本发明的目的在于针对目前甘蔗制糖行业所使用的聚丙烯酰胺的难降解性、神经·毒性等问题，提供一种安全、无毒、无污染的地衣芽孢杆菌合成的生物絮凝剂在制糖中的应用。
本发明米用的微生物为地衣芽孢杆菌(Bacillus licheniformis),该微生物已于2009年01月14日保藏于中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心，保藏中心登记入册编号为CGMCC No. 2876(公开号为CN101503709)。
本申请人在公开号为CN101503709的发明专利申请中公开一种利用地衣芽孢杆菌制备生物絮凝剂的方法，该方法将新鲜斜面上的菌苔转接至种子培养基培养后，转接至发酵培养基培养，得生物絮凝剂发酵液，离心除去沉淀收集上清液，加入乙醇静置后离心，除去上清液，向沉淀物中再加入无水乙醇，搅拌，离心，除去上清液，向乙醇沉淀物中加入十六烷基三甲基溴化铵，离心，除去上清液得沉淀物，将沉淀物溶解于NaCl溶液中，加入无水乙醇，搅拌，静置，离心除去上清液得沉淀物，将沉淀物冷冻真空干燥得到纯品生物絮凝剂。
所述地衣芽孢杆菌合成的生物絮凝剂可在制糖中应用。
本发明的具体操作步骤如下
I)生物絮凝剂的发酵合成
将新鲜平板上的菌落转接至种子培养基培养后，转接至发酵培养基培养，得生物絮凝剂发酵液；
2)蔗汁澄清脱色工艺
取IOOmL甘蔗混合汁中加入磷酸3mL，用石灰乳调pH为6. 8，边加热边搅拌，保持650C 2min，加入H28030 . 4mL，再用石灰乳中和至pH6. 8 7. 2，再次加热至沸腾，保持2min，加入絮凝剂7 21U/mL，搅拌均匀，静置，在I 20min内每隔Imin测定沉降滤泥高度；上层清液过滤,滤出清汁调PH7. O，测定锤度、总糖、还原糖、混浊度、色值。
其中，锤度、混浊度、色值按甘蔗制糖化学管理分析方法测定(郑长庚，李墉等.甘蔗制糖化学管理分析方法，1995，中国轻工总会甘蔗糖业质量监督检测中心编)；还原糖按DNS法测定；总糖按硫酸-苯酹法测定。
图I为本发明实施例聚丙烯酰胺PAM与生物絮凝剂XMMBF处理甘蔗汁后沉降速度对比。在图I中，横坐标为沉降时间/min，纵坐标为滤泥体积/mL ;■ PAM， 为生物絮凝剂。
图2为本发明实施例聚丙烯酰胺PAM与生物絮凝剂处理后蔗汁的纯度、脱色率、除浊率、蔗糖得率对比。在图2中，横坐标为类别，依次为纯度、脱色率、除浊率、蔗糖得率，纵坐标为比率/% ；a为PAM，b为生物絮凝剂。
图3为本发明实施例中和pH值7. 2处理后蔗汁的纯度、脱色率、除浊率、蔗糖得率。在图3中，横坐标为类别，依次为纯度、脱色率、除浊率、蔗糖得率，纵坐标为比率/%。
图4为本发明实施例生物絮凝剂16U/mL处理后蔗汁的纯度、脱色率、除浊率、蔗糖得率。在图4中，横坐标为类别，依次为纯度、脱色率、除浊率、蔗糖得率，纵坐标为比率/ %。
具体实施方式
以下实施例将结合附图对本发明作进一步的说明。
实施例I :分别用聚丙烯酰胺与生物絮凝剂XMMBF处理甘蔗汁，考察对甘蔗汁的澄清脱色效果。絮凝体系为取IOOmL甘蔗混合汁中加入磷酸3mL，用石灰乳调pH为6. 8，边加热边搅拌，保持65°C 2min，加入H2SO3O. 4mL，再用石灰乳中和至pH7. 0，再次加热至沸腾，保持2min，加入絮凝剂(聚丙烯酰胺PAM浓度为I. 5ppm或生物絮凝剂XMMBF为18U/mL)，搅拌均匀，静置，在20min内每隔Imin测定沉降滤泥高度；上层清液过滤，滤出清汁调pH7. 0，测定锤度、总糖、还原糖、混浊度、色值，结果如图I和2所示。从图I和2可看出采用生物絮凝剂处理后，沉降速度较快，且纯度较高，脱色效果好，蔗糖损失量较少。
实施例2 :如实施例I所述之絮凝条件，考察不同中和pH值对蔗汁澄清脱色效果的影响。其区别在于加入亚硫酸之后，用石灰乳中和至PH7. 2。结果如图3所示。
实施例3 :如实施例I所述之絮凝条件，考察不同中和pH值对蔗汁澄清脱色效果的影响。其区别在于加入亚硫Ife之后，用石灰乳中和至pH6. 8。
实施例4 :如实施例I所述之絮凝条件，考察不同生物絮凝剂XMMBF加入量对蔗汁澄清脱色效果的影响。其区别在于加入生物絮凝剂XMMBF的量为16U/mL。结果如图4所
/Jn ο
实施例5 :如实施例I所述之絮凝条件，考察不同生物絮凝剂XMMBF加入量对蔗汁澄清脱色效果的影响。其区别在于加入生物絮凝剂XMMBF的量为7U/mL。
实施例6 :如实施例I所述之絮凝条件，考察不同生物絮凝剂XMMBF加入量对蔗汁澄清脱色效果的影响。其区别在于加入生物絮凝剂XMMBF的量为8U/mL。
实施例7 :如实施例I所述之絮凝条件，考察不同生物絮凝剂XMMBF加入量对蔗汁澄清脱色效果的影响。其区别在于加入生物絮凝剂XMMBF的量为12U/mL。
实施例8 :如实施例I所述之絮凝条件，考察不同生物絮凝剂XMMBF加入量对蔗汁澄清脱色效果的影响。其区别在于加入生物絮凝剂XMMBF的量为21U/mL。
实施例9 :如实施例I所述之絮凝条件，考察生物絮凝剂不同添加位置对蔗汁澄清脱色效果的影响。其区别在于改变生物絮凝剂的添加位置，即65°C加热并保持2min之后添加生物絮凝剂XMMBF。[0032]实施例10 :如实施例I所述之絮凝条件，考察生物絮凝剂不同添加位置对蔗汁澄清脱色效果的影响。其区别在于改变生物絮凝剂的添加位置，即在加热至沸腾之前，调完中和pH后添加生物絮凝剂XMMBF。
实施例11 :如实施例I所述之絮凝条件，考察改变第二次加热温度对蔗汁澄清脱色效果的影响。其区别在于第二次加热的温度为70°C。
实施例12 :如实施例I所述之絮凝条件，考察改变第二次加热温度对蔗汁澄清脱色效果的影响。其区别在于第二次加热的温度为80°C。
实施例13 :如实施例I所述之絮凝条件，考察改变第二次加热温度对蔗汁澄清脱色效果的影响。其区别在于第二次加热温度为90°C。
权利要求
1.地衣芽孢杆菌合成的生物絮凝剂在制糖中的应用，所述地衣芽孢杆菌(Bacilluslicheniformis)已于2009年01月14日保藏于中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心，保藏中心登记入册编号为CGMCC No. 2876 ;利用地衣芽孢杆菌制备生物絮凝剂的方法如下将新鲜斜面上的菌苔转接至种子培养基培养后，转接至发酵培养基培养，得生物絮凝剂发酵液，离心除去沉淀收集上清液，加入乙醇静置后离心，除去上清液，向沉淀物中再加入无水乙醇，搅拌，离心，除去上清液，向乙醇沉淀物中加入十六烷基三甲基溴化铵，离心，除去上清液得沉淀物，将沉淀物溶解于NaCl溶液中，加入无水乙醇，搅拌，静置，离心除去上清液得沉淀物，将沉淀物冷冻真空干燥得到纯品生物絮凝剂。·
专利摘要
地衣芽孢杆菌合成的生物絮凝剂在制糖中的应用，涉及一种生物絮凝剂。提供一种安全、无毒、无污染的地衣芽孢杆菌合成的生物絮凝剂在制糖中的应用。地衣芽孢杆菌(Bacilluslicheniformis)已于2009年01月14日保藏于中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心，保藏中心登记入册编号为CGMCC No.2876。所述地衣芽孢杆菌合成的生物絮凝剂可在制糖中应用。
文档编号C13B20/00GKCN101899536 B发布类型授权 专利申请号CN 201010269454
公开日2013年2月6日 申请日期2010年9月1日
发明者何宁, 庄小玲, 李清彪, 卢英华, 王远鹏, 王娜, 孙亮芬 申请人:厦门大学导出引文BiBTeX, EndNote, RefMan专利引用 (5), 非专利引用 (1),