一种生物脱除木糖酸产品中葡萄糖酸杂质的方法
【专利说明】
一、技术领域
[0001]本发明涉及一种脱除木糖酸产品中葡萄糖酸杂质的方法，特别涉及利用酿酒酵母细胞对木糖酸(盐)和葡萄糖酸(盐)的代谢性能差异，在通风搅拌发酵条件下高选择性和快速消耗木糖酸产品中所含的葡萄糖酸而不生成新的发酵产物杂质，以实现生物纯化木糖酸产品的方法。
二、【背景技术】
[0002]木糖酸是由木糖的C-1位醛基氧化生成羧酸基的产物，可广泛应用于化工、食品、高能材料和纺织等领域。木糖酸的生产原料木糖必须来源于酸水解或者酶水解木质纤维原料中的半纤维素组分制得，在半纤维素水解的同时均会生成占总糖15 %?30 %的葡萄糖。在后续的化学催化或者生物催化木糖产木糖酸(盐)过程中会生成相应的葡萄糖酸(盐)产物，含量占总糖酸类物质的10%以上。理论上可以利用色谱法或者结晶法先分离出生产原料体系中的木糖与葡萄糖，或者分离木糖酸(盐)产品体系中的葡萄糖酸(盐)杂质。由于这两种糖及糖酸的分子结构、物理化学性质及色谱与结晶分离行为十分相近，造成工业生产的设备要求和操作成本高，如木糖酸与葡萄糖酸仅能通过高效液体离子色谱才能够实现有效分离(CN201210012963.4)，因此商业化生产困难很大。前期研究表明，利用某些微生物细胞如氧化葡萄糖酸杆菌也可以选择性利用木糖酸中的葡萄糖酸，但是在消耗葡萄糖的同时会生成10%?20%的2-酮酸葡萄糖酸或者2，5-二酮基葡萄糖酸等难以分离的新杂质。
三、
【发明内容】
[0003]发明目的:针对木质纤维原料生产获得的木糖酸(盐)产品中所含有的葡萄糖酸(盐)杂质难以分离的技术问题，研究发现了酿酒酵母细胞对木糖酸(盐)和葡萄糖酸(盐)的高选择性代谢和利用能力差异，进而提出并建立利用酿酒酵母发酵完全消耗木糖酸产品中的葡萄糖酸而不生成新的发酵产物等杂质，以达到快速、简便纯化木糖酸(盐)产品的生产目标。
[0004]技术方案:为了实现上述发明目的，本发明采用的技术方案如下:
[0005]1、一种生物脱除木糖酸产品中葡萄糖酸杂质的方法，其特征在于，包括下面步骤:
[0006](I)在机械搅拌式发酵罐中加入含有木糖酸(盐)和葡萄糖酸(盐)的产品液作为发酵底物，控制木糖酸和葡萄糖酸的总浓度不超过20% (质量含量)，接入适量的无机氮源并调节pH5.00?6.00，接入活化后的酿酒酵母细胞至细胞浓度不低于10g/L，在机械搅拌和通风(氧)条件下发酵4_8h至葡萄糖酸完全消耗以制得发酵醪。
[0007](2)采用离心或者微滤分离出发酵醪中所含有的酿酒酵母细胞可以制得不含有葡萄糖酸(盐)的木糖酸(盐)产品，即实现了生物脱除产品中葡萄糖酸(盐)杂质的生产目标，
[0008]2、根据权利要求1所述一种生物脱除木糖酸产品中葡萄糖酸杂质的方法，其特征在于:木糖酸产品是指包括木糖酸、葡萄糖酸、木糖酸盐和葡萄糖酸盐及它们任意组合的产品O
[0009]3、根据权利要求1所述一种生物脱除木糖酸产品中葡萄糖酸杂质的方法，其特征在于:发酵木糖酸产品的菌种为酿酒酵母及以酿酒酵母为出发菌株的任意遗传改良菌株。
[0010]有益效果:本发明通过酿酒酵母细胞对两种糖酸(盐)的高选择性发酵，在保留木糖酸主效成分同时完全消耗葡萄糖酸而不生产新的发酵产物等杂质，可以实现质纤维原料所制取的木糖酸产品快速、简便的生物纯化生产目标。
四、【具体实施方式】
[0011]实施例1
[0012]在250mL三角摇瓶中加入50mL木质纤维原料木糖酸液，其中木糖酸和葡萄糖酸浓度分别为60g/L和15g/L，加入适量氨水和碳酸钙调节底物液pH6.00，接入10g/L活化后的酿酒酵母细胞，转入摇床于150rpm和30°C发酵4h至葡萄糖酸和氨离子全部消耗得发酵醪液。采用3500rpm离心发酵醪液以分离出酵母泥得上清液即为纯化后的木糖酸产品液。
[0013]实施例2
[0014]在3L机械搅拌通风发酵罐中加入2.0L木质纤维原料木糖酸液，其中木糖酸和葡萄糖酸浓度分别为80g/L和20g/L，加入适量氨水调节底物液pH5.00，接入10g/L活化后的酿酒酵母细胞，控制搅拌转速300rpm和通风量25vvm?35vvm，采用1 %氨水(质量含量)在线调控pH5.00?6.00，于30°C发酵3.5h至葡萄糖酸和氨离子全部消耗得发酵醪液。采用0.2um微滤膜过滤发酵醪液分离出酵母泥得透过液即为纯化后的木糖酸产品液。
【主权项】
1.一种生物脱除木糖酸产品中葡萄糖酸杂质的方法，其特征在于，包括下面步骤: (1)在机械搅拌式发酵罐中加入含有木糖酸(盐)和葡萄糖酸(盐)的产品液作为发酵底物，控制木糖酸和葡萄糖酸的总浓度不超过20% (质量含量)，接入适量的无机氮源并调节pH5.00?6.00，接入活化后的酿酒酵母细胞至细胞浓度不低于10g/L，在机械搅拌和通风(氧)条件下发酵4_8h至葡萄糖酸完全消耗以制得发酵醪。 (2)采用离心或者微滤分离出发酵醪中所含有的酿酒酵母细胞可以制得不含有葡萄糖酸(盐)的木糖酸(盐)产品，即实现了生物脱除产品中葡萄糖酸(盐)杂质的生产目标。2.根据权利要求1所述一种生物脱除木糖酸产品中葡萄糖酸杂质的方法，其特征在于:木糖酸产品是指包括木糖酸、葡萄糖酸、木糖酸盐和葡萄糖酸盐及它们任意组合的产品。3.根据权利要求1所述一种生物脱除木糖酸产品中葡萄糖酸杂质的方法，其特征在于:发酵木糖酸产品的菌种为酿酒酵母及以酿酒酵母为出发菌株的任意遗传改良菌株。
【专利摘要】本发明公开了一种生物脱除木糖酸产品中葡萄糖酸杂质的方法。木糖酸的生产原料木糖来源于酸水解或者酶水解木质纤维原料中的半纤维素组分制得，在半纤维素水解的同时均会生成占总糖15％～30％的葡萄糖，在后续的化学催化或者生物催化产木糖酸(盐)过程中会生成相应的葡萄糖酸(盐)杂质，含量达10％以上。基于对酿酒酵母利用木糖酸(盐)和葡萄糖酸(盐)的细胞代谢谢差异性能解析，将酿酒酵母细胞接入由木质纤维原料所制取的木糖酸(盐)产品液进行发酵，可以在完全保留木糖酸的同时快速和完全地消耗葡萄糖酸而不生成新的发酵产物等杂质，发酵液经细胞分离后即可制得不含葡萄糖酸的木糖酸产品，进而实现生物脱除产品中葡萄糖酸杂质的生产目标。
【IPC分类】C12P7/58, C12R1/865
【公开号】CN105506006
【申请号】CN201610063740
【发明人】徐勇, 黄露, 周雪莲, 朱均均, 余世袁, 勇强
【申请人】南京林业大学
【公开日】2016年4月20日
【申请日】2016年1月27日