[發(fā)明專利]耐高溫醋酸菌及其發(fā)酵生產(chǎn)醋酸的應(yīng)用

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310549668.7
• 申請日: 2013-11-08
• 公開（公告）號(hào): CN103614318A
• 公開（公告）日: 2014-03-05
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 熊賢平;王敏;鄭宇;申雁冰;韓玥
• 申請（專利權(quán)）人: 天地壹號(hào)飲料股份有限公司
• 主分類號(hào): C12N1/20
• 分類號(hào): C12N1/20;C12P7/54;C12R1/02
• 代理公司: 北京五月天專利商標(biāo)代理有限公司 11294
• 代理人: 王天桂

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一株耐高溫醋酸菌，還涉及利用該菌株以乙醇為底物發(fā)酵生產(chǎn)醋酸的應(yīng)用，屬于生物技術(shù)領(lǐng)域。?

背景技術(shù)

醋酸是一種重要的工業(yè)原料，在食品、醫(yī)藥、化工等領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用。食用醋酸一般利用微生物發(fā)酵法進(jìn)行生產(chǎn)。?

醋酸菌(?Acetic?acid?bacteria)?是醋酸發(fā)酵的主要工業(yè)用菌，能夠?qū)⒁掖佳趸纱姿帷３Ｒ姷挠写讞U菌屬（Acetobacter）葡萄糖桿菌屬（Gluconobacter）以及葡萄糖酸桿菌屬（Gluconacetobacter）等，其中醋桿菌屬和葡萄糖桿菌屬的醋酸菌由于具有較高的乙醇氧化能力，常用于醋酸的液態(tài)純種發(fā)酵生產(chǎn)。?

醋酸發(fā)酵需要在適宜的條件下進(jìn)行才能獲得較高的生產(chǎn)效率。通常，醋酸發(fā)酵最適溫度為30-32?℃，發(fā)酵溫度過高，醋酸菌易老化，甚至造成醋酸菌死亡，導(dǎo)致醋酸發(fā)酵速率降低。由于醋酸發(fā)酵伴隨著菌體的生長代謝，發(fā)酵過程產(chǎn)生大量的熱，發(fā)酵液溫度會(huì)逐漸升高，需要利用冷卻裝置對發(fā)酵罐進(jìn)行降溫、控溫，以保證醋酸發(fā)酵的正常進(jìn)行。多數(shù)國家和地區(qū)夏季溫度較高，眾多食醋生產(chǎn)企業(yè)在高溫季節(jié)都會(huì)產(chǎn)生更多的降溫成本，如果發(fā)酵溫度控制不當(dāng)會(huì)影響發(fā)酵效率，甚至造成減產(chǎn)、停產(chǎn)等。據(jù)測算，如果發(fā)酵溫度能夠由30?℃提高到37?℃，發(fā)酵冷卻成本可以降低約50%。醋酸發(fā)酵溫度的控制一方面要適合菌體生長，另一方面要控制最佳的發(fā)酵溫度以獲得較高的醋酸生成速率，因此，選育耐高溫醋酸菌，在較高的溫度下進(jìn)行醋酸發(fā)酵生產(chǎn)對食醋釀造工業(yè)具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。?

從自然界中篩選和誘變選育是最常用的菌種選育方法。孫文瑛等篩選到一株具有耐高溫（36?℃）高乙醇（11%）的醋酸菌，經(jīng)優(yōu)化后其醋酸產(chǎn)量達(dá)到48.6?g/L，產(chǎn)酸量較低（孫文瑛，?陳雄，?王志，等．耐高溫高醇醋酸菌的篩選及其發(fā)酵工藝的初步優(yōu)化，中國釀造，2011，1，44-47）。邵建寧等通過紫外線、硫酸二乙酯逐級(jí)誘變選育得到了兩株醋酸菌，在培養(yǎng)溫度40?℃，培養(yǎng)基乙醇濃度12％(v/v)條件下發(fā)酵，酒精轉(zhuǎn)化率分別達(dá)到70％和75％，但產(chǎn)酸速率和原料利用率較低，不能滿足工業(yè)生產(chǎn)要求（邵建寧，?王秉峰，?路等學(xué)，等．耐高溫高酒度醋酸菌選育研究．甘肅科學(xué)學(xué)報(bào)，2005，17(4)：12-14）。本發(fā)明利用從山西老陳醋醋醅中篩選得到的具有耐高溫特點(diǎn)的巴氏醋桿菌CGMCC?No.?8189，根據(jù)其生長和發(fā)酵特性，將醋酸發(fā)酵過程中溫度和通氣量控制分為前期、中期、后期三個(gè)階段，前期控制發(fā)酵溫度為菌體最適生長溫度，能夠在較短時(shí)間內(nèi)獲得較高的菌體濃度；中期控制發(fā)酵溫度為菌體最適產(chǎn)酸溫度，能夠保證較高的醋酸生成速率；后期適當(dāng)降低發(fā)酵溫度保證殘醇的消耗，防止醋酸過氧化。利用該耐高溫醋酸菌及其發(fā)酵工藝發(fā)酵所得醋酸濃度可達(dá)60-180?g/L，酒精轉(zhuǎn)化率達(dá)到85％以上，具有極高的工業(yè)應(yīng)用價(jià)值。?

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題之一是提供一株耐高溫的醋酸發(fā)酵菌株，為了實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的目的，擬采用如下技術(shù)方案：?

本發(fā)明一方面涉及醋酸菌，所述的醋酸菌為保藏編號(hào)為CGMCC?No.?8189的巴氏醋桿菌或者其傳代物。

在本發(fā)明的一個(gè)方面，所述的醋酸菌主要特征如下：在固體培養(yǎng)基上，該菌菌落較小，顏色呈乳白色，表面光滑、濕潤，粘稠，邊緣較整齊；在顯微鏡下觀察，該菌株為革蘭氏陰性菌，呈桿狀，易串聯(lián)生長；該菌株能夠在25-45?℃下生長和產(chǎn)酸，可以以乙醇為底物發(fā)酵生產(chǎn)醋酸。?

本發(fā)明另一方面還涉及上述醋酸菌在發(fā)酵制備醋酸中的應(yīng)用。?

在本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方式中，所述的發(fā)酵底物為乙醇或者含有乙醇的酒。?

在本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方式中，所述的發(fā)酵過程分為三個(gè)階段，第一階段發(fā)酵溫度為30-37?℃，優(yōu)選為32-35?℃，每分鐘通氣量為1：0.05-0.1?v/v（液體與氣體的體積比）；第二階段發(fā)酵溫度為30-45?℃，優(yōu)選為35?℃或以上，進(jìn)一步優(yōu)選為35-38?℃，每分鐘通氣量為1：0.08-0.2?v/v（液體與氣體的體積比）；第三階段發(fā)酵溫度為25-35?℃，優(yōu)選為28-30?℃，每分鐘通氣量為1：0.06-0.12?v/v（液體與氣體的體積比）。?

在本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方式中，所述的發(fā)酵包括如下步驟：?

（1）一級(jí)種子培養(yǎng)：利用250-1000?mL的搖瓶，裝有種子培養(yǎng)基30-100?mL，接入巴氏醋桿菌CGMCC?No.?8189進(jìn)行搖瓶培養(yǎng)，搖床轉(zhuǎn)速為100-300轉(zhuǎn)/分鐘，溫度為33-42?℃，培養(yǎng)時(shí)間為20-30小時(shí)。