提高生物纤维素产量的方法
【专利摘要】本申请涉及一种提高生物纤维素产量的方法，包括在生物纤维素发酵培养基中添加复合维生素，所述的复合维生素中包括维生素C、维生素E和维生素A，三者的比例为（3-5）：（1-2）：（1-2），其中复合维生素在发酵培养基中的存在量为：2-20g/L。此外，还可以向发酵培养基中添加其他维生素和/或乳化剂，并经过高压均质处理后，再经高温灭菌、接种生物纤维素产生菌生产生物纤维素。该方法不仅能够能够提高生物纤维素的产量，并保持生物纤维素凝胶的纯度，且还能够使其中含有部分维生素成分，提高其营养价值。
【专利说明】提高生物纤维素产量的方法
[0001]【技术领域】
本发明涉及一种生物纤维素产品的制备方法，特别涉及在生物纤维素的生产中提高生物纤维素产量的方法。
[0002]
【背景技术】
[0003]生物纤维素(Biocellulose)，又被称为细菌纤维素，其是由醋酸菌属的微生物，如木醋杆菌等发酵制成的纤维素产品。生物纤维素凝胶产品中含有高达95%以上的水分，因此又被称为生物纤维素水凝胶。生物纤维素凝胶产品与植物纤维素产品相比不含木质素、果胶和半纤维素等伴生产品，且具有高结晶度和高聚合度，且具有超精细的空间网状结构，因此其弹性模量为一般植物纤维的数倍甚至十倍以上，具有很高的抗张强度。此外，生物纤维素产品还具有很强的持水性能，未经干燥的生物纤维素的持水值(water retentionvalues, WRV)高达1000%以上。此外，生物纤维素产品还具有较高的生物相容性、适应性和良好的生物可降解性。目前已经在食品、医药领域广泛使用，例如作为食品配料或膳食纤维补充剂使用，或者作为敷料载体材料使用，且其还在制备组织工程支架方面也有广泛的应用前景。
[0004]目前，生物纤维素的生产是使用生物纤维素产生菌，如醋酸菌属、土壤杆菌属等，利用天然或人工配置的发酵培养基，采用浅盘静态发酵或动态发酵培养制备，但是不论采用何种发酵生产方法，其生物纤维素的产量均较低。现有技术中对于提高生物纤维素产量的研究很多，主要集中在以下几个方面，一是通过改良生物反应器来提高产量，例如CN2937138Y中公开了一种新型生物纤维素发酵反应器，其能够提高发酵过程中的供氧量，从而提高产量；二是改变发酵方式来提高生物纤维素产量，例如CN101671708A中公开了一种利用菠萝皮进行“二步法”发酵生产生物纤维素的方法，该方法主要是通过菌体大量增殖培养来提高生物纤维 素的产量；三是通过改变培养基的组成来增加产量，例如CN102168056A中公开了一种以柑橘果渣为原料生产细菌纤维素的方法，其是以柑橘果渣为原料，经过预处理和酵母发酵等加工后配制成培养基，用以发酵生产生物纤维素。其中上述的三种类型的方法显然可以结合使用，而“通过改变培养基的组成来增加产量”目前集中在对于培养基原料的选择上，而用作培养基的原料本身成分复杂，其对于微生物的影响难以预见和控制，因此难以获得良好的效果。
[0005]此外，CN101041844A中公开了一种利用添加海藻酸钠提高生物纤维素产量的方法，是在生物纤维素生产所使用的液态培养基中添加0.2-0.5g/L的海藻酸钠，其能够将生物纤维素的产量由原来的8-10g/L提高到14-16g/L。但是，海藻酸娜本身也十分容易形成凝胶，采用该方法虽然提高了生物纤维素的产量，但是其获得的生物纤维素产品中却很可能由于包含了海藻酸钠所形成的凝胶而降低生物纤维素的纯度，从而影响生物纤维素的其他性能或应用范围。
【发明内容】
[0006]针对上述缺陷，本发明提供了一种提高生物纤维素产量的方法，其能够提高生物纤维素的产量，且保持生物纤维素的纯度。
[0007]本发明所述的提高生物纤维素产量的方法，其包括:在生物纤维素发酵培养基中添加复合维生素。
[0008]其中所述的复合维生素中包括维生素C、维生素E和维生素A ;所述复合维生素在发酵培养基中的存在量为:2-20g/L。
[0009]本发明所述的提高生物纤维素产量的方法，其中所述复合维生素中维生素C、维生素E和维生素A的比例为(3-5):(1-2):(l-2)o
[0010]本发明所述的提高生物纤维素产量的方法，其中所述的复合维生素中还包括其他维生素，优选B族维生素、生物素、维生素D中的一种或几种。
[0011]本发明所述的提高生物纤维素产量的方法，其中所述的生物纤维素发酵培养基中还添加了乳化剂。
[0012]本发明所述的提高生物纤维素产量的方法，其中所述的生物纤维素发酵培养基在添加了复合维生素之后还经过高压均质。
[0013]本发明所述的提高生物纤维素产量的方法，其中所述的乳化剂选自单甘酯、丙二醇、蔗糖脂肪酸酯、大豆磷脂、月桂酸单甘油酯中的一种或多种。
[0014]本发明所述的提高 生物纤维素产量的方法，其包括如下步骤:
(1)配制液体培养基；
(2)配制复合维生素，使其中维生素C、维生素E和维生素A的比例为(3-5):(1-2):(1-2)；
按2-20g/L的量向培养基中添加复合维生素；
(3)将添加了复合维生素的液体培养基进行高压均质处理后，进行高温灭菌；
(4)接种生物纤维素产生菌，发酵生产生物纤维素。
[0015]其中所述的发酵生产生物纤维素为静态发酵培养或动态发酵培养。
[0016]本发明的提高生物纤维素产量的方法，通过向生物纤维素发酵培养基中添加复合维生素，能够提高生物纤维素的产量，并保持生物纤维素凝胶的纯度，且还能够使其中含有部分维生素成分，提高其营养价值。
【具体实施方式】
[0017]下面结合【具体实施方式】和对比实验来对本发明作进一步的说明，但是下文中的具体实施方法不应当被理解为对本发明的限制。本领域普通技术人员能够在本发明基础上显而易见地作出的各种改变和变化，应该均在本发明的范围之内。
[0018]实施例1:
称取葡萄糖30g、蔗糖20g、玉米浆20g、大豆水解液5g、硫酸铵lg、磷酸二氢钾4g、柠檬酸0.5g混合后加水定容至1L,配制成液体培养基备用；称取40g维生素C、IOg维生素E和IOg维生素A混合制成复合维生素；向IL液体培养基中添加2g上述的复合维生素，然后对其进行高压均质(15MPa，60°C)处理IOmin后，100°C高温灭菌20min ;再接种经过活化的木葡糖酸醋杆菌，接种量8%，于浅盘中28°C下，静态发酵培养至生物纤维素水凝胶重量不再增加为止，固液分离后，用弱碱溶液和去离子水反复洗涤后获得生物纤维素凝胶产品。
[0019]实施例2:
称取葡萄糖30g、蔗糖20g、玉米浆20g、大豆水解液5g、硫酸铵lg、磷酸二氢钾4g、柠檬酸0.5g混合后加水定容至1L,配制成液体培养基备用；称取40g维生素C、10g维生素E和10g维生素A混合制成复合维生素；向1L液体培养基中添加2g上述的复合维生素，然后对其进行高压均质(15MPa，60°C)处理lOmin后，100°C高温灭菌20min ;再接种经过活化的木葡糖酸醋杆菌，接种量8%，于三角瓶中28°C下，搅拌(lOOrpm)发酵培养至生物纤维素水凝胶重量不再增加为止，固液分离后，用弱碱溶液和去离子水反复洗涤后获得生物纤维素凝胶产品。
[0020]实施例3:
称取葡萄糖20g、鹿糖25g、酵母粉10g、胰蛋白胨5g、磷酸二氢钠3g、柠檬酸lg、碳酸钙2g混合后加水定容至1L,配制成液体培养基备用；称取30g维生素C、10g维生素E、20g维生素A、10gB族维生素、5g生物素混合制成复合维生素；向1L液体培养基中添加5g上述的复合维生素和lg的蔗糖脂肪酸酯，然后对其进行高压均质(20MPa，65°C)处理8min后，100°C高温灭菌20min ;再接种经过活化的木醋杆菌，接种量10%，于浅盘中28°C下，静态发酵培养至生物纤维素水凝胶重量不再增加为止，固液分离后，用弱碱溶液和去离子水反复洗涤后获得生物纤维素凝胶产品。
[0021]实施例4:
称取葡萄糖20g、鹿糖25g、酵母粉10g、胰蛋白胨5g、磷酸二氢钠3g、柠檬酸lg、碳酸钙2g混合后加水定容至1L,配制成液体培养基备用；称取30g维生素C、10g维生素E、20g维生素A、10gB族维生素、5g生物素混合制成复合维生素；向1L液体培养基中添加5g上述的复合维生素和lg的蔗糖脂肪酸酯，然后对其进行高压均质(20MPa，65°C)处理8min后，100°C高温灭菌20min ;再 接种经过活化的木醋杆菌，接种量10%，于三角瓶中28°C下，搅拌(lOOrpm)发酵培养至生物纤维素水凝胶重量不再增加为止，固液分离后，用弱碱溶液和去离子水反复洗涤后获得生物纤维素凝胶产品。
[0022]实验例:生物纤维素产量的对比
生物纤维素产量的测定方法:将制得的生物纤维素水凝胶低温热风(50°C)干燥至恒重后称重为W,而所使用的液体培养基的体积为V,则生物纤维素的产量为=W/V (g/L)。
[0023]按照下述方法制备对照例1-4:
对照1:称取葡萄糖30g、蔗糖20g、玉米浆20g、大豆水解液5g、硫酸铵lg、磷酸二氢钾4g、柠檬酸0.5g混合后加水定容至1L,配制成液体培养基，然后100°C高温灭菌20min ;再接种经过活化的木葡糖酸醋杆菌，接种量8%，于浅盘中28°C下，静态发酵培养至生物纤维素水凝胶重量不再增加为止，固液分离后，用弱碱溶液和去离子水反复洗涤后获得生物纤维素凝胶产品。
[0024]对照2:称取葡萄糖30g、蔗糖20g、玉米浆20g、大豆水解液5g、硫酸铵lg、磷酸二氢钾4g、柠檬酸0.5g混合后加水定容至1L，配制成液体培养基，然后10(TC高温灭菌20min ;再接种经过活化的木葡糖酸醋杆菌，接种量8%，于三角瓶中28°C下，搅拌(lOOrpm)发酵培养至生物纤维素水凝胶重量不再增加为止，固液分离后，用弱碱溶液和去离子水反复洗涤后获得生物纤维素凝胶产品。[0025]对照3:称取葡萄糖20g、鹿糖25g、酵母粉10g、胰蛋白胨5g、磷酸二氢钠3g、朽1檬酸lg、碳酸韩2g混合后加水定容至1L,配制成液体培养基，然后100°C高温灭菌20min ;再接种经过活化的木醋杆菌，接种量10%，于浅盘中28°C下，静态发酵培养至生物纤维素水凝胶重量不再增加为止，固液分离后，用弱碱溶液和去离子水反复洗涤后获得生物纤维素凝胶产品。
[0026]对照4:称取葡萄糖20g、鹿糖25g、酵母粉10g、胰蛋白胨5g、磷酸二氢钠3g、朽1檬酸lg、碳酸韩2g混合后加水定容至1L,配制成液体培养基，然后100°C高温灭菌20min ;再接种经过活化的木醋杆菌，接种量10%，于三角瓶中28°C下，搅拌(lOOrpm)发酵培养至生物纤维素水凝胶重量不再增加为止，固液分离后，用弱碱溶液和去离子水反复洗涤后获得生物纤维素凝胶产品。
[0027]按照上述的方法计算对照例1-4和实施例1-4中生物纤维素的产量，结果见下表:
【权利要求】
1.一种提高生物纤维素产量的方法，其特征在于:包括在生物纤维素发酵培养基中添加复合维生素。
2.根据权利要求1所述的提高生物纤维素产量的方法，其特征在于:所述的复合维生素中包括维生素C、维生素E和维生素A。
3.根据权利要求1或2所述的提高生物纤维素产量的方法，其特征在于:所述复合维生素在发酵培养基中的存在量为:2-20g/L。
4.根据权利要求2所述的提高生物纤维素产量的方法，其特征在于:所述复合维生素中维生素C、维生素E和维生素A的重量比例为(3-5):(1-2):(1-2)。
5.根据权利要求2所述的提高生物纤维素产量的方法，其特征在于:所述的复合维生素中还包括其他维生素。
6.根据权利要求5所述的提高生物纤维素产量的方法，其特征在于:所述其他维生素为B族维生素、生物素、维生素D中的一种或几种。
7.根据权利要求1所述的提高生物纤维素产量的方法，其特征在于:所述的添加了复合维生素的生物纤维素发酵培养基中还添加了乳化剂和/或经过高压均质处理。
8.根据权利要求7所述的提高生物纤维素产量的方法，其特征在于:所述的乳化剂选自单甘酯、丙二醇、蔗糖脂肪酸酯、大豆磷脂、月桂酸单甘油酯中的一种或多种。
9.一种提高生物纤维素产量的方法，其包括如下步骤:(1)配制液体培养基；(2)配制复合维生素，使其中维生素C、维生素E和维生素A的重量比例为(3-5):(1-2):(1-2)；(3)按2-20g/L的量向培养基中添加复合维生素；(4)将添加了复合维生素的液体培养基进行高压均质处理后，进行高温灭菌；(5)接种生物纤维素产生菌，发酵生产生物纤维素。
10.根据权利要求9所述的提高生物纤维素产量的方法，其特征在于:所述的发酵生产生物纤维素为静态发酵培养或动态发酵培养。
【文档编号】C12R1/02GK103642874SQ201310693987
【公开日】2014年3月19日 申请日期:2013年12月18日 优先权日:2013年12月18日
【发明者】钟春燕, 钟宇光 申请人:海南椰国食品有限公司