[發明專利]一種玉米芯水解液發酵生產木糖醇的方法

在審

• 申請號: 202010151651.6
• 申請日: 2020-03-06
• 公開（公告）號: CN111440830A
• 公開（公告）日: 2020-07-24
• 發明（設計）人: 吳綿斌;袁新松;毛宇迪;袁東旭;林建平;楊立榮
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: C12P7/18
• 分類號: C12P7/18;C12R1/19
• 代理公司: 杭州天勤知識產權代理有限公司 33224
• 代理人: 沈金龍

本發明公開了一種玉米芯水解液發酵生產木糖醇的方法包括以下步驟：(1)獲取未經離子交換的玉米芯半纖維素水解液，中和至pH不大于5.5，然后過濾除雜；(2)將步驟(1)處理后的玉米芯半纖維素水解液滅菌，滅菌溫度100～105℃，滅菌時間30～40min；(3)將步驟(2)滅菌后的玉米芯半纖維素水解液與發酵培養基和發酵菌株混勻后進行發酵。本發明研究發現，使用滅菌溫度100～105℃進行滅菌取代常用的115℃滅菌，能夠大大降低滅菌過程中木糖的損失，并且經驗證并沒有微生物殘留，不會影響發酵使用菌種的生長，提高生物法發酵玉米芯水解液生產木糖醇時的得率。

技術領域

本發明涉及生物發酵技術領域，特別是涉及一種玉米芯水解液發酵生產木糖醇的方法。

背景技術

化學加氫法生產木糖醇要求較高純度的木糖液(木糖純度95％以上)，首先是因為若木糖液中有很多雜質，容易導致加氫過程的鎳催化劑中毒并很快失去活性。同時，化學還原的選擇性差，而半纖維素水解液中含有多種雜糖，其在化學催化加氫時也會被還原成相應的多元醇。由于多元醇的溶解性遠好于其相應的糖類，故將木糖醇從多元醇混合物中分離的難度遠大于將木糖從混合糖中分離的難度，需要用到模擬移動床等復雜分離技術。化學加氫法需要在氫化前對木糖水解液進行多步的純化處理，大幅提高了木糖醇的生產成本。氫化步驟還要求高溫(80～140℃)和高壓(50atm)條件，鎳催化劑又會污染環境。由于化學加氫法存在以上問題，并由于生物轉化法能夠直接轉化半纖維素水解液中的木糖、而不需要使用純木糖作為底物，且在溫和條件下進行，因此生物轉化法近年來已越來越多地受到國內外研究人員的關注。

半纖維素稀硫酸水解液中主要含有乙酸、糠醛、5-羥甲基糠醛、酚類、硫酸根離子、色素、木素、果膠等毒性物質，它們可以抑制菌體細胞的生長，對菌株發酵生產木糖醇造成不利影響。目前，工業上普遍采用離子色譜法對半纖維素水解液脫毒，此過程不但耗時，增加成本，而且產生大量廢水，污染環境，需開發簡便高效地脫毒方法進行替代。

目前常用的方法是采用石灰中和，因為石灰中和過程中，石灰和硫酸反應生成硫酸鈣，硫酸鈣在一定條件下以膠體形式存在，可以吸附水解液中部分抑制物，如乙酸、糠醛、果膠、色素等。但石灰中和的水解液直接采用常用的115℃，30min的方法滅菌會導致木糖損失率超過30％，因此，需對水解液滅菌條件及滅菌前的預處理條件進行研究，從而最大限度地減少木糖損失。

申請人在申請號為201910989216.8的發明專利申請中公開了通過將大腸桿菌的環腺苷酸受體蛋白(CRP)112位氨基酸I突變為L、127位T突變為G、144位A突變為T獲得CRP^G菌株，與ptsG基因敲除的ΔptsG方案組合應用于生產木糖醇的大腸桿菌，構建的木糖醇生產菌株IS5-5G徹底消除CCR效應，大幅提高木糖醇濃度和生產效率，同時提高其對水解液原料中毒物和抑制因子的耐受性，能夠高效地利用石灰中和的玉米芯水解液發酵生產木糖醇。

發明內容

本發明針對現有技術中使用生物法制備木糖醇時，水解液使用常規方法進行滅菌過程中木糖損失過大的問題，提供了一種改進的玉米芯水解液發酵生產木糖醇的方法。

一種玉米芯水解液發酵生產木糖醇的方法，包括以下步驟：

(1)獲取未經離子交換的玉米芯半纖維素水解液，中和至pH不大于5.5，然后過濾除雜；

(2)將步驟(1)處理后的玉米芯半纖維素水解液滅菌，滅菌溫度100～105℃，滅菌時間30～40min；

(3)將步驟(2)滅菌后的玉米芯半纖維素水解液與發酵培養基和發酵菌株混勻后進行發酵。