[發明專利]一種利用玉米芯纖維素發酵制備富馬酸發酵液的方法

有效

• 申請號: 201410036170.5
• 申請日: 2014-01-24
• 公開（公告）號: CN103789360A
• 公開（公告）日: 2014-05-14
• 發明（設計）人: 李興江;李碩;姜紹通;潘麗軍;吳悅;劉亞;孫婷
• 申請（專利權）人: 合肥工業大學
• 主分類號: C12P7/46
• 分類號: C12P7/46;C12R1/845
• 代理公司: 北京科億知識產權代理事務所(普通合伙) 11350
• 代理人: 湯東鳳

技術領域

本發明屬于發酵技術領域，尤其涉及一種利用玉米芯纖維素發酵制備富馬酸發酵液的方法。

背景技術

纖維質資源的主要成分是纖維、半纖維素和木質素。其中，纖維素、半纖維素是可發酵糖的來源，含量占木質纖維素的66～75%（纖維質原料的絕干重量）。纖維質原料的結構非常復雜，必須經過一定的處理，使其降解成為小分子糖，然后通過戴爾根霉發酵成富馬酸。

最初的纖維素酶解發酵制備有機酸是酶解及發酵分步進行，天然木質纖維素原料經預處理后直接進行酶水解時，由于纖維素結構的特征，造成纖維酶解時間長，完全酶解需要72小時以上，同時由于酶解時產生的纖維二塘和葡萄糖對纖維素酶的反饋抑制，使得纖維素酶解糖得率低，糖濃度低（約在12%以內）。

發明內容

本發明的目的在于提供一種利用玉米芯纖維素發酵制備富馬酸發酵液的方法，旨在解決現有纖維素酶解、發酵糖得率較低的問題。

本發明是這樣實現的，一種利用玉米芯纖維素發酵制備富馬酸發酵液的方法，包括以下步驟：

（1）將干燥玉米芯粉碎至40目后與堿性雙氧水溶液按質量體積比1g：（1～15）mL混合，在85℃～95℃下處理18h～20h，水洗至中性，烘干，得到預處理玉米芯纖維素；其中，所述堿性雙氧水溶液由質量濃度5%～7%的雙氧水以及1.5mol/L氫氧化鈉組成；

（2）將纖維素酶以1UI/g玉米芯纖維素的量加入到所述預處理玉米芯纖維素中，并用蒸餾水調節固液比為1：10后置于發酵罐中，在50℃溫度、120r/min攪拌速度條件下水解16h，得到混合液；

（3）將發酵罐的溫度降低并保持在37℃～38℃，將戴爾根霉種子液和發酵營養液加入到所述混合液中，在空氣通氣量3L/min～3.5L/min、攪拌速度為180r/min～200r/min條件下，通過流加無菌氫氧化鈣乳液來控制發酵液pH5.5～6.0，并發酵66h～78h后，得到富馬酸發酵液；其中，所述戴爾根霉種子液、發酵營養液以及混合液的體積比為1：1：18。

優選地，在步驟（2）中，所述纖維素酶為依照文獻：“高星星，潘麗軍，楊培周，王秀洋.里氏木霉與黑曲霉混合發酵產纖維素酶的條件優化[J].食品科學，2012，33(19):193-198”所記載的制備方法制備得到。

優選地，在步驟（3）中，所述戴爾根霉種子液制備方法為：將濃度為（1～10）×10⁵CFU/mL的戴爾根霉孢子液以體積比1:10接入種子培養基中，在30℃～32℃、180r/min～200r/min條件下培養16h～18h；其中，所述種子培養基組成為：葡萄糖30g/L～40g/L，(NH₄)₂SO₄8g/L～10g/L，酵母浸粉1.5g/L～2.0g/L，KH₂PO₄1.0g/L～1.5g/L，MgSO₄0.3g/L～0.4g/L，MnSO₄0.3g/L～0.4g/L，FeSO₄0.02g/L～0.03g/L。

優選地，所述戴爾根霉菌種為產富馬酸戴爾根霉（Rhizopus?delemar）CICC41341，購自中國工業微生物菌種保藏管理中心。

優選地，在步驟（2）中，所述發酵營養液組成為：(NH₄)₂SO₄80.0g/L～100g/L，酵母粉5.0g/L～6.0g/L，KH₂PO₄10g/L～12g/L，MgSO₄·7H₂O6.6g/L～7.2g/L，MnSO₄·H₂O6g/L～7g/L，FeSO₄·7H₂O0.40g/L～0.5g/L，以及CaCl₂40g/L～50g/L。

本發明克服現有技術的不足，提供一種利用玉米芯纖維素發酵制備富馬酸發酵液的方法，通過將玉米芯用堿性雙氧水預處理，將預處理玉米芯用纖維素粗酶液酶解，再加入戴爾根霉種子液和發酵營養液進行發酵后得到富馬酸發酵液，所得富馬酸發酵液中，富馬酸含量達到53.24～56.37g/L，富馬酸得率為0.46～0.53g/g玉米芯纖維素。