CN101974431A

CN101974431A - 利用玉米皮生产单细胞蛋白和l-阿拉伯糖的方法

Info

Publication number: CN101974431A
Application number: CN 201010299111
Authority: CN
Inventors: 杜丽平; 肖冬光; 盖伟东; 郭学武; 张翠英; 陈叶福
Original assignee: Tianjin University of Science and Technology
Current assignee: Tianjin University of Science and Technology
Priority date: 2010-10-08
Filing date: 2010-10-08
Publication date: 2011-02-16

Abstract

一种利用玉米皮(淀粉生产废弃物)生产单细胞蛋白和L-阿拉伯糖的方法。首先以玉米皮为原料进行稀酸水解，得到玉米皮水解液；选用能快速优先利用葡萄糖和木糖而几乎不利用L-阿拉伯糖的酵母菌种即假丝酵母，利用所选菌种发酵玉米皮稀酸水解液中的木糖和葡萄糖，发酵液进行离心分离，收集菌体，得到单细胞蛋白，其发酵清液经离子交换、结晶得到L-阿拉伯糖晶体产品。本发明以淀粉工业的废弃物为原料，原料来源广泛且价格低廉，采用化学和生物相结合的方法同时生产单细胞蛋白和L-阿拉伯糖，该方法具有工艺简单，经济效益显著的特点，可大大提高玉米皮的综合利用价值，同时解决环境污染的问题。

Description

利用玉米皮生产单细胞蛋白和L-阿拉伯糖的方法

【技术领域】

本发明涉及一种利用玉米皮生产单细胞蛋白和阿拉伯糖的方法，特别是以玉米皮水解液为原料同时生产单细胞蛋白和阿拉伯糖的新方法，包括玉米皮水解，单细胞蛋白制备菌种选择，L-阿拉伯糖的结晶等方法。

【背景技术】

我国是玉米生产大国，作为玉米淀粉加工业中的主要副产物，每年有大量的玉米皮产出，其中主要成分是半纤维素、纤维素和蛋白质。但目前很多企业只将其用作饲料或废弃，造成很大的资源浪费，因此玉米皮的合理利用显得非常重要。玉米皮中含有40％左右的半纤维，主要是阿拉伯木聚糖，是由木糖和阿拉伯糖通过β-1，4-糖苷键连接而成，可通过稀酸水解得到木糖和阿拉伯糖，同时部分纤维素水解为葡萄糖。

玉米皮水解液中的L-阿拉伯糖属于五碳醛糖，是一种没有热量的甜料，可抑制水解双糖的酶，抑制因摄入蔗糖而导致的血糖升高，可以抑制肥胖、预防并治疗与高血糖相关的疾病，具有较高的经济价值和研究前景。

玉米皮水解液中的葡萄糖和木糖可用于发酵生产单细胞蛋白(饲料酵母)，每克饲料酵母中酵母菌的菌体数应在150亿以上，饲料酵母是优质蛋白饲料，粗蛋白一般在45％以上；赖氨酸含量较高，含丰富的B族维生素，还含有未知促生长因子。饲料酵母中锌、硒、铁的含量很高，而且磷的吸收率对鱼类而言可达93％，是所有常规饲料原料中利用率最高的。饲料酵母可广泛用于畜禽养殖业，是鱼粉的最佳代替品，可降低养殖业的成本，具有极大的经济效益和社会效益。

【发明内容】

本发明的目的是解决玉米淀粉加工业中的玉米皮利用效率低和环境污染的问题，提供一种利用玉米皮生产单细胞蛋白和L-阿拉伯糖的方法，以提高玉米皮综合利用效率，提高玉米淀粉加工业企业的经济效益，降低环境污染。

本发明以玉米皮水解液生产单细胞蛋白和L-阿拉伯糖，既可以提高淀粉生产企业的经济效益，又能降低环境污染，经济效益和社会效益显著，可谓一举两得。

本发明提供的利用玉米皮生产单细胞蛋白和L-阿拉伯糖的方法包括：

第1、以玉米皮为原料，进行稀酸水解，得到玉米皮稀酸水解液；

第2、选用能快速优先利用木糖和葡萄糖的热带假丝酵母菌种发酵玉米皮稀酸水解液中的木糖和葡萄糖生产单细胞蛋白，假丝酵母的培养条件为：温度28℃，初始pH 4.0，摇床转速160转/分，培养时间55小时；

第3、将第2步发酵得到的发酵液离心，收集菌体干燥制得单细胞蛋白，得率为13.2％(玉米皮计)，并得到以阿拉伯糖为主要成分的发酵清液；

第4、将第3步离心后得到的发酵清液经活性炭脱色、离子交换除杂、浓缩、结晶得到L-阿拉伯糖晶体产品，得率为6.8％(玉米皮计)

本发明的优点和积极效果

本发明以淀粉工业的废弃物为原料，原料来源广泛且价格低廉，采用化学和生物法相结合的生产方法，选取能特异性利用木糖和葡萄糖，而几乎不利用阿拉伯糖的酵母菌种，发酵玉米皮稀酸水解液中的木糖和葡萄糖生产单细胞蛋白，同时经离子交换、结晶制备L-阿拉伯糖晶体产品，提高了玉米皮水解液中各种单糖的综合利用价值。具有工艺简单，经济效益显著的特点，同时还解决了玉米皮处理不当造成的环境污染问题。

【附图说明】

图1为利用玉米皮生产单细胞蛋白和L-阿拉伯糖的工艺流程。

【具体实施方式】

实施例1：玉米皮稀酸水解液的制备

步骤如下：

(1)准确称取10g烘干后的玉米皮放入250mL三角瓶中加入稀硫酸水解，硫酸浓度1.5％；液固比10∶1，水解温度115℃，水解时间3小时，采用HPLC测定主要单糖含量，结果如下：

表1玉米皮水解液中各种糖的含量

(2)水解完毕后，将水解液80℃水浴间歇性加入CaCO₃粉末中和并除去水解液中的SO₄ ^2-，pH调至5.0，真空抽滤后得到玉米皮稀酸水解液；

(3)在玉米皮稀酸水解液中加入0.1％酵母浸粉，0.1％MgSO₄和0.1％KH₂PO₄，得到水解液发酵培养基备用。

实施例2：利用玉米皮(水解液发酵培养基)为原料制备单细胞蛋白

步骤如下：

在实施例1得到的玉米皮水解液发酵培养基中接入10％经活化的热带假丝酵母，温度28℃，初始pH 4.0，摇床转速160转/分，培养时间55小时，发酵结束后，离心，收集菌体得到单细胞蛋白(也称饲料酵母)，并得到以阿拉伯糖为主要成分的发酵清液，用于提取制备L-阿拉伯糖。

摇瓶发酵过程中装液量反映发酵体系的溶氧情况，单细胞蛋白的合成需要通气，且通气对其产量具有较大影响。菌体生物量随装液量的增大而下降，装液量30mL时菌体生物量最大为13.2g/L。

表2装液量对细胞浓度的影响

实施例3：L-阿拉伯糖的制备

步骤如下：

(1)将实施例2中所述的以阿拉伯糖为主要成分的发酵清液进行浓缩，用活性炭75℃水浴脱色，15min后过滤除去活性炭；再用离子交换除杂得到以L-阿拉伯糖为主要成分的糖液；

(2)60℃下加热浓缩至过饱和糖浆后，沸水浴下加入乙醇，冷却至室温加入L-阿拉伯糖晶种静置结晶，得到L-阿拉伯糖晶体产品0.68g，得率为6.8％(以玉米皮计)。

Claims

1.一种利用玉米皮生产单细胞蛋白和L-阿拉伯糖的方法，其特征在于该方法包括：

第2、选用能快速优先利用木糖和葡萄糖的酵母菌种发酵玉米皮稀酸水解液中的木糖和葡萄糖生产单细胞蛋白；

第3、将第2步的发酵液进行离心分离，收集菌体，得到单细胞蛋白；

第4、将第3步离心分离后的发酵清液经离子交换、结晶得到L-阿拉伯糖晶体产品。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于第2步所述的能够快速优先利用木糖和葡萄糖的酵母菌种为热带假丝酵母。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于所述的假丝酵母的培养条件为：温度28℃，初始pH 4.0，摇床转速160转/分，培养时间55小时，发酵结束后，离心，收集菌体，干燥得到单细胞蛋白，得率为13.2％(玉米皮计)，并得到以阿拉伯糖为主要成分的发酵清液。

4.根据权利要求1至3中所述的方法，其特征在于第4步L-阿拉伯糖的制备是将离心后得到的发酵清液经脱色、离子交换、浓缩、结晶得到L-阿拉伯糖晶体产品，产品得率以玉米皮计为6.8％。