一种利用大豆糖蜜制备细菌纤维素的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及微生物发酵生产技术领域，具体涉及以大豆糖蜜为主要原料，生产细菌纤维素的方法。
【背景技术】
[0002]细菌纤维素是某些细菌通过异养产生分泌到胞外，葡萄糖通过β -1，4糖苷键连接而成的高分子聚合物。与植物纤维素相比，具有超细、纯度高、生物适应性强、降解性高，杨氏模量高、硬度高、结晶度高等优点，故广泛地应用于食品、造纸、无纺织、声音器材、油田、生物医学材料中以及燃料电池等，是一种备受国内外关注的新兴材料。然而，由于传统发酵生产的细菌纤维素发酵周期长、成本高、产率低等原因，使得细菌纤维素进一步的应用受到了限制。
[0003]大豆糖蜜是醇法生产大豆浓缩蛋白的副产物，主要含有糖类、易溶性蛋白质、皂甙和异黄酮等，是多种植物成分的集合体，更是一种可以利用的资源。但是大豆糖蜜的成分复杂，色泽深，呈现粘稠的膏状，不易处理，导致对其研究较少，大多用作饲料，少数用作提取原料和发酵原料。大豆糖蜜中含有丰富的碳水化合物，包括蔗糖、棉籽糖和水苏糖等，以干基计，碳水化合物占总固形物含量的60%以上。因此，大豆糖蜜可以作为微生物发酵的良好碳源。由于大豆糖蜜是生产大豆浓缩蛋白的副产物，价格低廉，可以大大降低生产细菌纤维素的成本，增加收益。此外，大豆糖蜜还含有蛋白质等营养物质，可以促进细菌纤维素的合成。然而细菌纤维素存在产量低，生产成本高等问题，导致其不能被工业化生产及推广应用。因而，大豆糖蜜同时具备了成本低又适合微生物生长等优点，可以作为生产细菌纤维素的碳源。
【发明内容】
[0004]本发明的目的在于提供一种以大豆糖蜜为原料生产细菌纤维素的方法，目前制备细菌纤维素所用原料多为葡萄糖、果糖、蔗糖、乳糖以及有机酸等，发酵原料的高成本是有待解决的首要问题，本发明所制备细菌纤维素所用大豆糖蜜，所含碳水化合物含量丰富，大豆糖蜜原料来源充足，成本低廉，利用大豆糖蜜制备细菌纤维素可提高原料的附加值，创造更高的经济效益。
[0005]本发明的以大豆糖蜜为原料生产细菌纤维素的方法，包括:
[0006](1)种子液的制备:将斜面菌种接种于液体培养基中，液体培养基组成如下:葡萄糖，3?7g/L，NaCl，2?6g/L，牛肉膏，6?14g/L，酵母浸粉，4?12g/L，调pH值至6.0?7.0，28 ?32°C，160 ?200rpm 摇床培养 18 ?26h。
[0007](2)发酵培养基的配制:在经预处理后的不同浓度(10%?40% )的大豆糖蜜上清液中添加玉米蛋白粉，5?25g/L，Na2HP04，1?3g/L，朽1檬酸，0.5?2.5g/L，MgS04，0.1?0.5g/L，调节 pH 值 6.4 ?7.2，121°C 灭菌 15min。
[0008](3)细菌纤维素的制备:将木醋杆菌接入种子液中，将种子液按6%?14%接种量接入发酵培养基后，26°C?32°C，180?220rpm摇床培养2?4天，所得发酵液转移至浅盘培养3?7天。
[0009]步骤(1)所述的菌种为木醋杆菌。
[0010]步骤(2)所述的大豆糖蜜为生产大豆浓缩蛋白的副产物。
[0011]与现有技术相比，本发明的有益效果在于:
[0012]本发明利用较为简单的方法对生产大豆浓缩蛋白的副产物一大豆糖蜜进行处理后，将其用于培养细菌纤维素的培养基碳源，使得该培养基成本低廉，且细菌纤维素产率高，同时，本发明解决了大豆糖蜜难以利用的问题。由于木醋杆菌属于严格好氧菌，动态发酵有利于其繁殖、发酵。而在动态的条件下，形成的细菌纤维素呈块状，不利于收集。本发明采用的“动静结合”的方式，即先摇床培养，后静置培养既解决了菌株的好氧问题，又有利于细菌纤维素的收集，且提高了细菌纤维素的产量，缩短了培养时间，为细菌纤维素稳定、大规模培养提供了重要理论依据。
[0013]本发明利用生产大豆浓缩蛋白的副产物一大豆糖蜜发酵生产细菌纤维素，一方面可以解决大豆糖蜜大量产生而引起的环境污染问题，为大豆糖蜜的综合利用、附加值的提升提供新途径，同时也为细菌纤维素的大规模生产找到一种廉价原料，为其生产成本的降低及大规模生产提供可能，因此该技术具有重要意义。
【附图说明】
[0014]图1是大豆糖蜜制备细菌纤维素的工艺流程
[0015]图2是本发明所产的细菌纤维素
【具体实施方式】
[0016]下面结合具体的实施例对本发明作进一步的详细说明，所述是对本发明的解释而不是限定。
[0017]实施例1
[0018]⑴种子培养
[0019]将菌种接种于:葡萄糖，5g/L，NaCl，5g/L，牛肉膏，10g/L，酵母浸粉，10g/L，pH值为6.8的培养基中，在180r/min，3(TC的条件下培养24h，得种子液，所述的菌种为木醋杆菌。
[0020](2)发酵培养基的制备
[0021]用水稀释大豆糖蜜，使其浓度为10%，再用4mol/L的硫酸将pH值调至3.0，于100°C下酸解60min，离心，取上清液；
[0022]按照每升该培养基中含有玉米蛋白粉，10g，Na2HP04，2g，柠檬酸，lg，MgS04，0.lg，其余以经处理后的大豆糖蜜补齐，调节pH值为7。
[0023](3)细菌纤维素的制备
[0024]木醋杆菌种子液发酵24h后，按照10%的接种量，接种于发酵培养基中，在30°C，210rpm/min的条件下发酵3d，再转移至浅盘中，30°C的条件下发酵5d，得细菌纤维素。
[0025](4)细菌纤维素膜的处理
[0026]将发酵完毕得到的细菌纤维素膜用清水冲洗后，置于1 %的NaOH溶液中煮沸30min，再用清水反复冲洗至膜表面的pH值为7，得细菌纤维素膜，产量为10.26g/L。
[0027]实施例2
[0028](1)种子培养
[0029]将菌种接种于:葡萄糖，5g/L，NaCl，5g/L，牛肉膏，10g/L，酵母浸粉，10g/L，pH值为6.8的培养基中，在180r/min，3(TC的条件下培养24h，得种子液，所述的菌种为木醋杆菌。
[0030](2)发酵培养基的制备
[0031]用水稀释大豆糖蜜，使其浓度为20%，再用4mol/L的硫酸将pH值调至3.0，于100°C下酸解60min，离心，取上清液；
[0032]按照每升该培养基中含有玉米蛋白粉，10g，Na2HP04，2g，柠檬酸，lg, MgS04，0.lg,其余以经处理后的大豆糖蜜补齐，调节pH值为7。
[0033](3)细菌纤维素的制备
[0034]木醋杆菌种子液发酵24h后，按照10%的接种量，接种于发酵培养基中，在30°C，210rpm/min的条件下发酵3d，再转移至浅盘中，30°C的条件下发酵5d，得细菌纤维素。
[0035](4)细菌纤维素膜的处理
[0036]将发酵完毕得到的细菌纤维素膜用清水冲洗后，置于1 %的NaOH溶液中煮沸30min，再用清水反复冲洗至膜表面的pH值为7，得细菌纤维素膜，产量为17.12g/L0
[0037]实施例3
[0038](1)种子培养
[0039]将菌种接种于:葡萄糖，5g/L，NaCl，5g/L，牛肉膏，10g/L，酵母浸粉，10g/L，pH值为6.8的培养基中，在180r/min，3(TC的条件下培养24h，得种子液，所述的菌种为木醋杆菌。
[0040](2)发酵培养基的制备
[0041]用水稀释大豆糖蜜，使其浓度为30%，再用4mol/L的硫酸将pH值调至3.0，于100°C下酸解60min，离心，取上清液；
[0042]按照每升该培养基中含有玉米蛋白粉，10g，Na2HP04，2g，柠檬酸，lg, MgS04，0.lg,其余以经处理后的大豆糖蜜补齐，调节pH值为7。
[0043](3)细菌纤维素的制备
[0044]木醋杆菌种子液发酵24h后，按照10%的接种量，接种于发酵培养基中，在30°C，210rpm/min的条件下发酵3d，再转移至浅盘中，30°C的条件下发酵5d，得细菌纤维素。
[0045](4)细菌纤维素膜的处理
[0046]将发酵完毕得到的细菌纤维素膜用清水冲洗后，置于1 %的NaOH溶液中煮沸30min，再用清水反复冲洗至膜表面的PH值为7，得细菌纤维素膜，产量为24.56g/L0
[0047]实施例4
[0048](1)种子培养
[0049]将菌种接种于:葡萄糖，5g/L，NaCl，5g/L，牛肉膏，10g/L，酵母浸粉，10g/L，pH值为6.8的培养基中，在180r/min，3(TC的条件下培养24h，得种子液，所述的菌种为木醋杆菌。
[0050](2)发酵培养基的制备
[0051]用水稀释大豆糖蜜，使其浓度为40%，再用4mol/L的硫酸将pH值调至3.0，于100°C下酸解60min，离心，取上清液；
[0052]按照每升该培养基中含有玉米蛋白粉，10g，Na2HP04，2g，柠檬酸，lg, MgS04，0.lg,其余以经处理后的大豆糖蜜补齐，调节pH值为7。
[0053](3)细菌纤维素的制备
[0054]木醋杆菌种子液发酵24h后，按照10%的接种量，接种于发酵培养基中，在30°C，210rpm/min的条件下发酵3d，再转移至浅盘中，30°C的条件下发酵5d，得细菌纤维素。
[0055](4)细菌纤维素膜的处理
[0056]将发酵完毕得到的细菌纤维素膜用清水冲洗后，置于1 %的NaOH溶液中煮沸30min，再用清水反复冲洗至膜表面的pH值为7，得细菌纤维素膜，产量为13.57g/L。
【主权项】
1.一种利用大豆糖蜜制备细菌纤维素的方法，其特征在于利用大豆糖蜜为主要碳源进行发酵。2.根据权利要求1所述的细菌纤维素的制备方法，其特征在于工艺过程如下: (1)种子液制备:将斜面菌种接种于液体培养基中，液体培养基组成如下:葡萄糖，3?7g/L，NaCl，2?6g/L，牛肉膏，6?14g/L，酵母浸粉，4?12g/L，调pH值至6.0?7.0，28?32 °C，160 ?200rpm 摇床培养 18 ?26h。 (2)发酵培养基的配制:在经预处理后的10%?40%的大豆糖蜜上清液中添加玉米蛋白粉，5 ?25g/L，Na2HP04，1 ?3g/L，柠檬酸，0.5 ?2.5g/L，MgS04，0.1 ?0.5g/L，调节 pH值 6.4 ?7.2，121°C 灭菌 15min。 (3)细菌纤维素的生产:将木醋杆菌接入种子液中，将种子液按6%?14%接种量接入发酵培养基后，26°C?32°C，180?220rpm摇床培养2?4天，所得发酵液转移至浅盘培养3?7天。3.按权利要求2所述的方法，其特征在于所述的大豆糖蜜为生产大豆浓缩蛋白的副产物。4.按权利要求2所述的方法，其特征在于所述的菌种为木醋杆菌。5.权利要求1?4任意一项所述方法得到的细菌纤维素。
【专利摘要】本发明涉及一种利用大豆糖蜜作为廉价原料生产细菌纤维素的方法，对大豆糖蜜进行预处理，使其作为主要碳源，经过两步法即先摇床培养，再转移至浅盘静置发酵制备细菌纤维素，为生产细菌纤维素提供一种新原料。本发明原料来源广泛，成本低廉，设备方法简单，培养时间短，细菌纤维素产量高，应用前景广阔。
【IPC分类】C12P19/04, C12R1/01
【公开号】CN105349594
【申请号】CN201510990189
【发明人】徐速, 程建军, 尹园, 马佳歌, 张珊, 葛小源
【申请人】东北农业大学
【公开日】2016年2月24日
【申请日】2015年12月25日