[發(fā)明專利]一種多微生物分步發(fā)酵高效制備甘露糖酸的方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710767265.8
• 申請日: 2017-08-24
• 公開（公告）號: CN107760726B
• 公開（公告）日: 2020-10-30
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 徐勇;周鑫;劉鑫露;勇強(qiáng);朱均均;俞娟;李鑫;余世袁
• 申請（專利權(quán)）人: 南京林業(yè)大學(xué)
• 主分類號: C12P7/06
• 分類號: C12P7/06;C12P7/58;C12R1/865;C12R1/72;C12R1/01
• 代理公司: 南京申云知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 32274
• 代理人: 邱興天

本發(fā)明公開了一種多微生物分步發(fā)酵高效制備甘露糖酸的方法，主要特征：在包含40～50g/L甘露糖和23～28g/L葡萄糖的魔芋稀酸水解液體系中，首先以休哈塔假絲酵母或釀酒酵母選擇性地轉(zhuǎn)化原料水解液中的葡萄糖至乙醇。當(dāng)葡萄糖濃度低于3g/L及時終止反應(yīng)并分離發(fā)酵液與酵母細(xì)胞，于上述已分離出的發(fā)酵液引入氧化葡萄糖酸桿菌在好氧條件下進(jìn)行生物轉(zhuǎn)化。其中，葡萄糖發(fā)酵產(chǎn)物乙醇能有效抑制后續(xù)的氧化葡萄糖酸桿菌對其自身發(fā)酵產(chǎn)物甘露糖酸的分解代謝，進(jìn)而有效提高甘露糖酸的產(chǎn)品得率。采用本方法，葡萄糖發(fā)酵階段產(chǎn)物乙醇不脫除，后續(xù)甘露糖酸得率超過74％，產(chǎn)品質(zhì)量體積濃度可超過3％。

一、技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及生物工程和化學(xué)工程領(lǐng)域，特別涉及一種多微生物分步發(fā)酵高效制備甘露糖酸的方法。

二、背景技術(shù)

有機(jī)酸類是全球僅次于抗生素和氨基酸排行第三的發(fā)酵產(chǎn)品，市場空間巨大。其中，糖酸可由植物原料中的糖類組分經(jīng)生物轉(zhuǎn)化制取并廣泛應(yīng)用于食品、醫(yī)藥和飼料等行業(yè)，用作酸味劑、水泥減水劑、泥漿分散劑、玻璃清洗劑、冶金除銹劑、金屬離子螯合劑以及生物基平臺化合物。與傳統(tǒng)的葡萄糖酸相比，甘露糖酸(鹽)作為一種新興的己糖酸具有其自身獨特的加工與應(yīng)用性能，其用途正在被不斷發(fā)掘和拓展。

甘露糖酸可由甘露糖經(jīng)氧化制得。魔芋淀粉富含葡萄糖甘露聚糖(以下簡稱“葡甘聚糖”)，是目前一種理想的甘露糖酸生產(chǎn)原料。魔芋葡甘露聚糖中同時含有葡萄糖和甘露糖基(比例1：1.6)，經(jīng)稀酸或者酶催化水解可生成葡萄糖和甘露糖混合糖液，再經(jīng)微生物細(xì)胞催化或發(fā)酵可生成葡萄糖酸和甘露糖酸。當(dāng)前，包括氧化葡萄糖酸桿菌株(Gluconobacter oxydans)等微生物菌株對葡萄糖和甘露糖兩種糖組分催化產(chǎn)酸轉(zhuǎn)化的性能十分相近，而所生成的葡萄糖(鹽)與甘露糖酸(鹽)的化工分離特征亦相似。因此，基于現(xiàn)有的技術(shù)和工藝，由魔芋等原料制備獲得高純度的甘露糖酸(鹽)較為困難。

三、發(fā)明內(nèi)容

發(fā)明目的：針對當(dāng)前甘露糖酸生產(chǎn)技術(shù)的瓶頸，本發(fā)明的目的以富含甘露糖的植物原料，經(jīng)酸水解制取單糖混合液，然后采用酵母選擇性發(fā)酵脫除葡萄糖、氧化葡萄糖酸桿菌發(fā)酵甘露糖制取甘露糖酸的多微生物分步發(fā)酵方法以實現(xiàn)高效制取甘露糖酸產(chǎn)品的目的。

技術(shù)方案：為了實現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下：

一種多微生物分步發(fā)酵高效制備甘露糖酸的方法，其特征在于，包括以下步驟：

(1)魔芋原料經(jīng)過研磨后經(jīng)的稀鹽酸水解預(yù)處理，通過固液分離得到稀酸水解液其中包含大量的甘露糖和葡萄糖組分。

(2)稀酸水解液經(jīng)中和處理后接入釀酒酵母(Saccharomyces cereiviase)或休哈塔假絲酵母(Candida shehatae)厭氧發(fā)酵生產(chǎn)生物乙醇。利用葡萄糖代謝阻遏抑制效應(yīng)，葡萄糖被優(yōu)先利用轉(zhuǎn)化為乙醇，實時監(jiān)測葡萄糖含量變化。當(dāng)葡萄糖含量低于3g/L，則人工終止反應(yīng)確保甘露糖被最大限度的保留。

(3)在步驟(2)葡萄糖已被代謝的基礎(chǔ)上，通過離心或超濾法分離酵母細(xì)胞，發(fā)酵液轉(zhuǎn)入下一階段生物轉(zhuǎn)化。在上述過程中的發(fā)酵液體系中接入氧化葡萄糖酸桿菌(Gluconobacter oxydans)在好氧條件下催化轉(zhuǎn)化制備甘露糖酸(鹽)。其中葡萄糖發(fā)酵產(chǎn)生的乙醇對氧化葡萄糖桿菌的發(fā)酵性能存在明顯抑制作用但對甘露糖酸 (鹽)的得率有明顯提升作用，未脫除乙醇發(fā)酵液甘露糖酸(鹽)得率在70％以上。

所述的一種多微生物分步發(fā)酵高效制備甘露糖酸的方法，其特征在于：所述的中和處理，其中，中和劑為含有鈣、鉀、鈉的堿性物質(zhì)。水解液中和后的pH值范圍為 6.5～7.0。

所述葡萄糖發(fā)酵的菌種為釀酒酵母(Saccharomyces cereiviase)或休哈塔假絲酵母(Candida shehatae)或以它為宿主菌的基因重組菌株或其它遺傳改良菌株。