专利名称：一种木糖醇的发酵生产方法
技术领域：
本发明涉及微生物发酵领域，具体地说，涉及一种通过向培养基中添加镍离子提高木糖醇发酵产量的方法。
背景技术：
木糖醇是一种重要的五碳糖醇，为结晶性白色粉末，是木糖代谢的正常中间体，广泛存在于谷类、果品、蔬菜、蘑菇之类食物和木材、玉米芯、稻草等植物中。木糖醇是多元醇中最甜的甜味剂，其甜度与蔗糖相当，但其热量仅为蔗糖的2/3左右。木糖醇在体内的代谢不需要胰岛素的参与，不会使血糖值升高，可作糖尿病人的甜味添加剂和辅助治疗剂。同时，木糖醇还具有改善肝功能、防止龋齿、减肥等功效。此外，木糖醇作为是一种多元醇，其吸湿性的特点可用做化妆品的湿润调整剂，对皮肤无刺激作用。目前，木糖醇的工业化生产主要通过化学加氢法，关键工序为原料一水解一中和 —浓缩一脱色一离子交换一浓缩一加氢一浓缩一结晶一分离一包装，该方法生产工艺长， 操作难度大，加氢工序需高温高压耗能严重，且易产生较大的污染，增加环保处理压力。从而导致木糖醇的生产成本过高，价格居高不下。微生物发酵法生产木糖醇可以避免剧烈化学反应，发酵条件温和，不需要特殊的耐腐蚀抗高压设备，分离纯化步骤简单，可显著降低生产成本，被认为是最有发展潜力的木糖醇生产方法。自然界中能利用木糖产生木糖醇的微生物很多，包括细菌(如 M. smegmatis)、霄菌(如 P. albertensis)、酵母等。
发明内容
本发明的目的是提供一种木糖醇的发酵生产方法。为了实现本发明目的，本发明的一种木糖醇的发酵生产方法，其是以木糖作为发酵底物，在发酵培养基中添加微量元素镍，通过酵母的发酵生产木糖醇。所用发酵培养基配方为木糖4-10%、葡萄糖0. 5-1. 5%、玉米浆0. 4-1. 2%、尿素 0. 02-0. 1 %、硫酸镍 20-80 μ mol/L, ρΗ4· 0。优选硫酸镍 20-40 μ mol/L。更优选地，发酵培养基配方为木糖5 %、葡萄糖1 %、玉米浆0. 8 %、尿素0. 06 %、硫酸镍 40ymol/L，pH4. 0。发酵生产所用菌种为酵母，优选假丝酵母属中的酵母，更优选地，为热带假丝酵母 (C. tropicalis)、莫基假丝酵母(C. mogii)、平滑假丝酵母(C. parasilosis)或季乐蒙地假丝酵母(C. guilliermondii)。本发明的优点在于通过在发酵培养基中添加M2+提高了木糖醇的产量，与未添加Ni2+的发酵结果相比，木糖醇产量可达35. g/L以上，木糖的转化率可达70%以上，发酵周期缩短至23h以内。本发明提供的方法简单易行，成本低，能耗少，可用于工业化大规模发酵生产木糖醇。
图1为本发明较佳实施例Ni2+浓度对C. tropicalis生长的影响。图2为本发明较佳实施例M2+浓度对木糖醇发酵产量的影响。
具体实施例方式以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。实施例1 Ni2+浓度对菌体生长的影响菌种活化从_80°C冰箱中取出热带假丝酵母(Candida tropicalis CICC1316，购于中国工业微生物菌种保藏中心)甘油菌，划线接种于YPD(酵母蛋白胨葡萄糖培养基)平板培养基上，于30°C培养活化。挑取单菌落连续活化两次。种子瓶培养从平板上挑取单菌落，接种于装有IOOml种子培养基葡萄糖， 0. 15%酵母粉，0.25%蛋白胨，pH 4.0，高压灭菌)的500mL摇瓶中，培养条件为30°C， 180rpm,24ho摇瓶发酵实验按10%接种量转接种子液至发酵培养基中，使发酵液的最终组分为木糖5 %、葡萄糖1 %、玉米浆0.8%、尿素0. 06 %，pH值调至4. 0，装液量为每500mL三角瓶中发酵液IOOmL0向每个反应体系力NiSO4使Ni2+的终浓度分别达到0、40、80、120、 160,200 μ mol/L0此培养基无需高压灭菌，配制完成后可直接用于发酵。发酵条件为30°C， 250rpm。每4h取样一次，测定OD6tltlnm,结果显示，Ni2+浓度为40、80 μ mol/L时，菌体生长不受影响或生长速度略快，结果如图1所示。实施例2 Ni2+浓度对木糖醇发酵产量的影响木糖醇含量的测定将发酵液离心去细胞沉淀，取上清做高效液相色谱测定木糖醇含量。色谱条件为色谱仪为Agilent 1200 HPLC(Agilent 1200色谱工作站)，色谱柱为87H3离子交换色谱柱，色谱柱温为60°C，检测器为示差折光检测器，流动相是4mmol/L的 H2SO4,流速0. 6mL/min,设定每次进样量为25 μ L。按实施例1中的方法培养种子，按10%接种量接种于发酵培养基中，使发酵培养基的最终组份浓度分别为木糖5 %、葡萄糖1 %、玉米浆0. 8 %、尿素0. 06 %，pH值调至 4. 0，分别在每个发酵体系中加入Ni2+离子使最终浓度为0、20、40、60、80 μ mol/L,装液量为 100mL/500mL。30°C下250rpm摇瓶发酵，每4h取样一次，测定木糖醇含量，当镍离子浓度为 40 μ mol/L时，木糖醇的得率最高，达到34. 8g/L，转化率为69. 6%，结果如图2所示。实施例3 5L发酵罐发酵实验在5L发酵罐中，以10%的接种量接种优化发酵培养基(优化发酵培养基组份木糖5%、葡萄糖1 %、玉米浆0. 8%、尿素0. 06%、硫酸镍40 μ mol/L)进行培养，培养过程中， 初始以0. 5vvm通气量，搅拌转速300rpm，培养温度30°C，种前pH约为4. 0，培养过程中利用 25%的氨水自控pH到4. 0，温度自控到30°C，每2小时对通气量和搅拌转速进行调整，控制溶氧在40%以上，在发酵10小时后，当OD66tlnm达到20左右，转为微好氧发酵，通气量下降为 0. 05vvm,搅拌转速下降为200rpm，再经过13小时的发酵，最后木糖醇的产量达到35. 2g/L， 木糖的转化率达到70. 4%，木糖醇发酵的整个周期缩短至23h。在优化发酵培养基中不添加硫酸镍的情况下，依据本实施例的发酵参数进行对比发酵实验，在31h时木糖醇发酵得率最大，为30. 6g/L，木糖的转化率为61. 2%。由此可见，
4通过在发酵培养基中添加镍离子提高了木糖醇的产量及转化率，并缩短了发酵周期。
虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施方案对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。
权利要求
1.一种木糖醇的发酵生产方法，其特征在于，以木糖作为发酵底物，在发酵培养基中添加微量元素镍，通过酵母的发酵生产木糖醇。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，发酵培养基配方为木糖4-10%、葡萄糖 0. 5-1. 5%、玉米浆 0. 4-1. 2%、尿素 0. 02-0. 1%、硫酸镍 20-80ymol/L, pH4. 0。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，发酵培养基配方为木糖4-10%、葡萄糖 0. 5-1. 5%、玉米浆 0. 4-1. 2%、尿素 0. 02-0. 1%、硫酸镍 20-40ymol/L, pH4. 0。
4.根据权利要求2或3所述的方法，其特征在于，发酵培养基配方为木糖5%、葡萄糖 1 %、玉米浆 0. 8 %、尿素 0. 06 %、硫酸镍 40 μ mol/L, ρΗ4· 0。
5.根据权利要求1-4任一项所述的方法，其特征在于，所述酵母为假丝酵母属中的酵母。
6.根据权利要求5任一项所述的方法，其特征在于，所述酵母为热带假丝酵母 (C. tropicalis)、莫基假丝酵母(C. mogii)、平滑假丝酵母(C. parasilosis)或季乐蒙地假丝酵母(C. guilliermondii)。
全文摘要
本发明提供了一种通过添加金属镍离子提高木糖醇发酵产量的方法，通过在酵母发酵培养基中添加镍离子至优选浓度为40μmol/L，使以木糖为底物发酵生产木糖醇的转化率达到70.4％，产量达到35.2g/L。本发明提供的方法简单易行，成本低，能耗少，可用于工业化大规模发酵生产木糖醇。
文档编号C12R1/72GK102154378SQ20101056000
公开日2011年8月17日 申请日期2010年11月18日 优先权日2010年11月18日
发明者唐浩, 崔玮, 薛亮 申请人:安徽丰原发酵技术工程研究有限公司