[發(fā)明專利]一種富含木糖適用于發(fā)酵生產(chǎn)木糖醇的培養(yǎng)基質(zhì)的制備方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200710133250.2
• 申請日: 2007-10-15
• 公開（公告）號(hào): CN101138413A
• 公開（公告）日: 2008-03-12
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 余永柱;鄭珩;朱俊卿;張彥;方畢生;畢賢
• 申請（專利權(quán)）人: 南京伊貝加科技有限公司
• 主分類號(hào): A23L1/236
• 分類號(hào): A23L1/236
• 代理公司: 南京天華專利代理有限責(zé)任公司
• 代理人: 徐冬濤

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于微生物發(fā)酵領(lǐng)域，具體涉及一種由廉價(jià)的農(nóng)副產(chǎn)品得到的富含木糖的適用于發(fā)酵生產(chǎn)木糖醇的培養(yǎng)基質(zhì)的制備方法。

背景技術(shù)

木糖醇(分子式C₅H₁₂O₅)是一種天然甜味劑，化學(xué)名為“戊五糖”，系一種五碳糖，是人體糖類代謝的正常中間體。木糖醇集甜味劑、營養(yǎng)劑、治療劑于一體，廣泛用于國防、醫(yī)藥、化工、日化、涂料及食品等行業(yè)?，F(xiàn)在工業(yè)化規(guī)模生產(chǎn)主要采用木糖加氫的化學(xué)合成法，需高溫、高壓、易燃易爆的高壓氫氣及對溶液純度要求很高的鎳催化劑。基本建設(shè)投資及操作費(fèi)用高，污染較為嚴(yán)重，且使用高壓氫氣對安全控制要求很高。木糖醇微生物發(fā)酵法與化學(xué)合成法相比，具有條件溫和、操作簡便、副產(chǎn)物少、環(huán)境污染低等特點(diǎn)，利用生物技術(shù)由可再生資源生產(chǎn)木糖醇已逐漸成為研究熱點(diǎn)。

玉米芯、秸稈、蔗渣、棉籽殼等富含纖維素和半纖維素的物質(zhì)，經(jīng)過酸解后，要經(jīng)過脫毒處理才能用于酵母的木糖醇發(fā)酵。文獻(xiàn)資料報(bào)道，玉米芯經(jīng)過硫酸酸解后，采用石灰乳中和水解液去除其中的單寧、重金屬離子以及硫酸根離子。調(diào)節(jié)pH10左右，能較徹底地去除乙酸以及小分子的酚，中和以后用磷酸回調(diào)至發(fā)酵所需的pH值(4～6)可以生成磷酸鈣沉淀，絮凝物可以進(jìn)一步去除水解液中的有害物質(zhì)，并能提供菌體生長和發(fā)酵所必需的磷元素。中和脫毒的方法，使用比較普遍。但要調(diào)節(jié)pH到10左右，會(huì)破壞水解的木糖，產(chǎn)生很多固體廢棄物。而且由于采用石灰乳中和水解液中的無機(jī)酸，易生成大量石膏沉淀，尤其是當(dāng)?shù)谝淮螡饪s時(shí)，在加熱器中結(jié)垢嚴(yán)重，這種結(jié)垢只能用機(jī)械方法除去，為此設(shè)備運(yùn)行數(shù)日后，就得停下來除垢，降低了設(shè)備利用率和使用壽命，蒸汽消耗也高，提高了生產(chǎn)成本。

離子交換樹脂可以有效地去除水解液中的有害離子，是一種很好的水解液后處理方法，但由于它的成本較高，人們一直在設(shè)法綜合采用前述幾種方法來替代它。另外還有人嘗試了石灰乳中和以后用乙醚萃取的方法，這種方法成本較高，未見其他報(bào)道。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是在現(xiàn)有木糖醇微生物發(fā)酵技術(shù)的基礎(chǔ)上，采用化學(xué)和物理方法對富含纖維素和半纖維素的物質(zhì)進(jìn)行處理，制備適用于發(fā)酵生產(chǎn)木糖醇的培養(yǎng)基質(zhì)的方法。

本發(fā)明的目的可以通過以下措施達(dá)到：

一種富含木糖適用于發(fā)酵生產(chǎn)木糖醇的培養(yǎng)基質(zhì)的制備方法，包括如下步驟：

A、富含纖維素和半纖維素的有機(jī)質(zhì)經(jīng)過干燥后用酸洗滌；

B、將酸洗滌后的有機(jī)質(zhì)進(jìn)行酸解，酸解后過濾，得到一步水解液；

C、將一步水解液脫色得到脫色液；

D、脫色液經(jīng)過電滲析處理，得到二步水解液；

E、二步水解液經(jīng)過濃縮得到富含木糖的水解液。

其中富含纖維素和半纖維素的有機(jī)質(zhì)優(yōu)選為玉米芯、秸稈、蔗渣或棉籽殼。干燥的方法有多種，優(yōu)選的為經(jīng)過自然風(fēng)干或烘干處理，控制水分小于10％。有機(jī)質(zhì)不需要進(jìn)行粉碎處理，這樣可減少勞動(dòng)強(qiáng)度。

有機(jī)質(zhì)酸解前需要用酸進(jìn)行洗滌，具體的酸洗滌方法為所用酸的體積濃度為0.02～0.5％，固液比為1∶6～15，洗滌溫度為60～120℃，洗滌時(shí)間為0.5～2小時(shí)。

有機(jī)質(zhì)進(jìn)行酸解時(shí)，具體的方法為所用酸的體積濃度為1.0～1.8％，固液比為1∶6～10，酸解溫度為80～130℃，酸解時(shí)間為1～3小時(shí)。酸解后過濾可采用多種方式，如離心過濾或真空過濾等。

本發(fā)明中洗滌用的酸或酸解用的酸優(yōu)選為無機(jī)酸，最優(yōu)選為硫酸、鹽酸或磷酸。

一步水解液的脫色可采用常規(guī)脫色手段，例如先加熱再使用活性炭脫色處理等。

通過電滲析處理，可以去除酸根離子和其它有害離子，二步水解液的電導(dǎo)率≤2000μS/cm。

二步水解液濃縮時(shí)，較佳的方法為先經(jīng)過反滲透膜濃縮，濃縮液再經(jīng)過真空薄膜濃縮。其中反滲透膜濃縮時(shí)，反滲透膜分子量為100～150MD，使用反滲透膜進(jìn)行濃縮可以有效的減少生產(chǎn)成本，而且處理量很大，適合工業(yè)化生產(chǎn)需求；真空熱力濃縮可以去除酸解過程中產(chǎn)生的糠醛、乙酸等抑制酵母發(fā)酵的物質(zhì)，使最后的水解液有利于酵母生物發(fā)酵，其真空度可以在-0.07MPa以上，濃縮后的水解液中糠醛濃度＜400mg/L，酸根離子濃度＜800mg/L，濃縮溫度為60～90℃。

一種具體的制備方法為：