CN102352393A - 一种利用解脂耶罗威亚酵母菌株生产赤藓糖醇的工艺 - Google Patents

Abstract

一种利用解脂耶罗威亚酵母菌株生产赤藓糖醇的工艺，属于发酵工程技术领域。是利用在自然界中筛的解脂耶罗威亚酵母菌，经人工扩繁后生产赤藓糖醇，所述解脂耶罗威亚酵母菌菌种培养及利用该菌种生产赤藓糖醇的工艺步骤为：菌种制备→一、二级种子培养→发酵获得发酵液→陶瓷膜过滤→纳滤→蒸发浓缩→活性炭脱色→离子交换→真空结晶→助晶→离心→烘干→筛分→包装。离心所得母液再经纳滤提纯后可达到陶瓷膜滤液的标准。本发明离心所得母液再经纳滤提纯后可达到陶瓷膜滤液的标准，因此可混入陶瓷膜滤液进入下一工序，这样大大提高了产品收率。成品纯度在99.5%以上，水分在0.16%左右。具有生产成本低，发酵周期短，生产效率高等优点。

Description

一种利用解脂耶罗威亚酵母菌株生产赤藓糖醇的工艺

技术领域

本发明属于发酵工程技术领域，特别涉及一株赤藓糖醇生产菌及用其生产赤藓糖醇的工艺。

背景技术

随着全球肥胖病人的不断增加，人们对无热量甜味剂的需求不断增大。赤藓糖醇作为一种零热量、纯天然的健康型甜味剂，在肥胖患者较多的欧美地区开始逐渐走俏。 

目前，我国生产赤藓糖醇的企业主要是中食歌瑞和保龄宝两家公司，他们均采用解脂假丝酵母发酵生产，菌种来自中国食品发酵工业研究院。根据中国食品发酵工业研究院的专利CN1932002（申请号：200510102929.6）介绍，该菌种的发酵时间为96小时左右，但是实施例中的发酵时间为120～132小时，发酵时间比较长。这样会产生三个不利因素：第一，由于发酵需要不断搅拌和鼓风，时间长电耗会很高；第二，发酵时间越长越容易发生染菌现象，轻则转化率降低，重则造成倒罐；第三，这么长的发酵时间，大大降低了设备的生产效率，生产设备投资会比较大。

关于赤藓糖醇的分离提纯，CN1932002提到的工艺为发酵液过滤、浓缩、结晶、脱色、除盐、再次浓缩和结晶。这种重结晶工艺得到的产品纯度较高可达99.7%以上，但是重结晶会使赤藓糖醇的收率大大降低，即使再从余液中提取也会大大提高生产成本。CN101302551A（申请号：200810016810.0）介绍了一种赤藓糖醇的提取工艺为：发酵液经陶瓷膜过滤后再经纳滤膜过滤除杂，然后浓缩结晶、分离干燥。本工艺收率高，生产成本低，但是生产的产品会含有发酵异味，产品纯度和透光度也偏低，不能满足客户的要求。

发明内容

本发明的目的是提供一种利用解脂耶罗威亚酵母菌株生产赤藓糖醇的工艺，以解决现有技术搅拌和鼓风时间长、电耗高、易发生染菌、生产效率低、成本高等问题。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是利用自然界中筛选的解脂耶罗威亚酵母菌经人工扩繁后生产生产赤藓糖醇，所述解脂耶罗威亚酵母菌菌种培养及利用该菌种生产赤藓糖醇的工艺步骤为：菌种制备→一、二级种子培养→发酵获得发酵液→陶瓷膜过滤→纳滤→蒸发浓缩→活性炭脱色→离子交换→真空结晶→助晶→离心→烘干→筛分→包装。离心所得母液再经纳滤提纯后可达到陶瓷膜滤液的标准，因此可混入陶瓷膜滤液进入下一工序，这样大大提高了产品收率。其具体生产工艺步骤如下：

1、菌种的制备

将保藏于冰箱冷藏室的斜面菌种转接至新鲜斜面中，然后放置在生化培养箱中28～31℃培养2～3天。

将培养的新鲜斜面种子转接于7～8个新配制的茄形培养皿中，放置在生化培养箱中28～31℃培养2～3天，使菌种得到进一步放大培养。

制备约7L液体培养基，分装至50～70个干净的1L三角瓶中，每瓶100～140ml，灭菌后冷却待用。

在接种瓶中制备好液体种子培养基，冷却。

在超净工作台中向培养好的每个茄形培养皿中倒入60～70ml无菌水，并用接种环将斜面上的菌落刮下在无菌水中混匀。

按每个三角瓶接种10～15ml的量在超净工作台中进行接种。

接种完毕的三角瓶用8层无菌纱布封好口，放置在恒温振荡培养箱中28～32℃震荡培养24h。

将培养好的菌种在超净工作台中混入灭菌的接种瓶中待用。

2、一级种子培养

将1m3的一级种子罐冲洗干净，“三路进汽”进行空消。

按装液量700L配好种子培养基。

先用夹套升温至罐压0.08～0.09mpa，再通过“三路进汽”将罐压升至0.1～0.12mpa进行实消。

搅拌并用夹套降温至30～32℃，将接种瓶中的液体菌种“火焰接种”至罐内。

按30～50m3/h通入无菌空气，保持温度28～31℃，搅拌转速150～250r/min，培养20～24h。

3、二级种子培养

对10m3的二级种子罐进行空消，方法同一级种子罐。

按装液量7～8m3配好种子培养基。

先用盘管升温至罐压0.08～0.09mpa，再通过“三路进汽”将罐压升至0.1～0.12mpa进行实消。

搅拌并用盘管降温至30～31℃，注意保持罐压不能为0mpa。

对移种管道进行蒸汽湿热灭菌，并由10m3罐用压缩空气进行反吹，将管道温度降至50～60℃左右。

通过压缩空气将一级种子罐中的液体种子移至二级种子罐。

按250～400m3/h通入无菌空气，保持温度28～31℃，搅拌转速100～150r/min，培养12h。

4、发酵

对100m3发酵罐进行空消，方法同一级种子罐。

按装液量70～80m3配好发酵培养基。

先用盘管升温至罐压0.08～0.09mpa，再通过“三路进汽”将罐压升至0.1～0.12mpa进行实消。

对移种管道进行蒸汽湿热灭菌，自然降温至50～60℃左右。

通过压缩空气将二级种子罐中的液体种子移至发酵罐。

按1000～1500m3/h通入无菌空气，保持温度29～31℃，前40h搅拌转速为90～100r/min，以后为70～80r/min，发酵60～70h，还原糖降至0.1%后停止发酵。

5、陶瓷膜过滤

将发酵液用压缩空气排至陶瓷膜循环罐中，用陶瓷膜过滤，得到折光度为15%～18%、赤藓糖醇纯度为75%～92%澄清滤液。

6、纳滤

陶瓷膜滤液进一步通过纳滤膜进一步去除胶体色素等杂质，以便于后续活性炭脱色及过滤。纳滤后折光度为10%～13%。

7、三效浓缩

纳滤后的料液经三效浓缩后折光度为30%～40%左右，由于浓缩，颜色稍变深。

8、活性炭脱色

三效浓缩后的料液按固形物加入0.5%～1%的糖类专用活性炭，70～80℃保温1～2h，再经板框过滤，得到透光度95%以上的料液。

9、离交

按阴——阳——阴的顺序走离子交换柱，阴树脂为南开D296树脂，阳树脂为南开001×7。通过离子交换进一步除盐脱色，最终透光度为100%。

10、真空结晶

离交后的料液进入真空结晶槽，当从视镜中观察到有微小晶粒出现时，加入晶种，保持温度60～65℃进行结晶。当视镜中的晶粒不再运动时关掉蒸汽，抽真空降温，温度降至40～48℃时将料膏打入助晶槽。

11、助晶

晶粒在助晶槽中进一步生长，当物料无明显液体存在，温度降至10～35℃左右时，进入离心工序。

12、离心

将料膏加入离心机中离心5～10min，取出晶体物料，通过直线振动筛进入流化床进行烘干。

13、烘干

物料进入流化床后，热风温度调至60～70℃，调节冷风风量，保持出料温度不高于35℃。

14、筛分

晶体赤藓糖醇从流化床出来后进入旋振筛进行筛分，可得到不同粒度的产品。

15、成品包装

采用本发明的积极效果是离心所得母液再经纳滤提纯后可达到陶瓷膜滤液的标准，因此可混入陶瓷膜滤液进入下一工序，这样大大提高了产品收率。成品纯度在99.5%以上，水分在0.16%左右。利用该工艺生产的赤藓糖醇既提高了产品收率降低了生产成本，又保证了产品质量满足了客户要求。该菌种的发酵周期为70小时左右，大大缩短了发酵时间，提高了生产效率。

具体实施方式

我公司研发中心在土壤或蜂巢中筛选获得解脂耶罗威亚酵母菌，经人工扩繁后获得赤藓糖醇生产菌种，用于生产赤藓糖醇，所述解脂耶罗威亚酵母菌菌种培养及利用该菌种生产赤藓糖醇的工艺步骤为：菌种制备→一、二级种子培养→发酵获得发酵液→陶瓷膜过滤→纳滤→蒸发浓缩→活性炭脱色→离子交换→真空结晶→助晶→离心→烘干→筛分→包装。离心所得母液再经纳滤提纯后可达到陶瓷膜滤液的标准，因此可混入陶瓷膜滤液进入下一工序，这样大大提高了产品收率。其具体生产工艺步骤如下：

1、菌种的制备

（1）将保藏于冰箱冷藏室的斜面菌种转接至新鲜斜面中，然后放置在生化培养箱中30℃培养3天。

（2）将培养的新鲜斜面种子转接于8个新配制的茄形培养皿中，放置在生化培养箱中30℃培养3天，使菌种得到进一步放大培养。

（3）制备约7L液体培养基，分装至50个干净的1L三角瓶中，每瓶140ml，灭菌后冷却待用。

（4）在接种瓶中制备好液体种子培养基，冷却。

（5）在超净工作台中向培养好的每个茄形培养皿中倒入70ml无菌水，并用接种环将斜面上的菌落刮下在无菌水中混匀。

（6）按每个三角瓶接种10ml的量在超净工作台中进行接种。

（7）接种完毕的三角瓶用8层无菌纱布封好口，放置在恒温振荡培养箱中30℃震荡培养24h。

(8)将培养好的50瓶菌种在超净工作台中混入灭菌的接种瓶中待用。

2、一级种子培养

(1)将1m3的一级种子罐冲洗干净，“三路进汽”进行空消。

(2)按装液量700L配好种子培养基。

(3)先用夹套升温至罐压0.08mpa，再通过“三路进汽”将罐压升至0.1mpa进行实消。

(4)搅拌并用夹套降温至31℃，将接种瓶中的液体菌种“火焰接种”至罐内。

（5）按40m3/h通入无菌空气，保持温度30℃，搅拌转速200r/min，培养24h。

3、二级种子培养

（1）对10m3的二级种子罐进行空消，方法同一级种子罐。

（2）按装液量7m3配好种子培养基。

（3）先用盘管升温至罐压0.08mpa，再通过“三路进汽”将罐压升至0.1mpa进行实消。

（4）搅拌并用盘管降温至30℃，注意保持罐压不能为0mpa。

（5）对移种管道进行蒸汽湿热灭菌，并由10m3罐用压缩空气进行反吹，将管道温度降至60℃左右。

（6）通过压缩空气将一级种子罐中的液体种子移至二级种子罐。

（7）按350m3/h通入无菌空气，保持温度30℃，搅拌转速150r/min，培养12h。

4、发酵

对100m3发酵罐进行空消，方法同一级种子罐。

（1）按装液量70m3配好发酵培养基。

（2）先用盘管升温至罐压0.08mpa，再通过“三路进汽”将罐压升至0.1mpa进行实消。

（3）对移种管道进行蒸汽湿热灭菌，自然降温至60℃左右。

（4）通过压缩空气将二级种子罐中的液体种子移至发酵罐。

（5） 按1500m3/h通入无菌空气，保持温度29.6℃，前40h搅拌转速为100r/min，以后为80r/min，发酵68h还原糖降至0.1%,停止发酵。

5、陶瓷膜过滤

将发酵液用压缩空气排至陶瓷膜循环罐中，用陶瓷膜过滤，得到折光度为15%、赤藓糖醇纯度为87%澄清滤液85m3。

6、纳滤

陶瓷膜滤液进一步通过纳滤膜进一步去除胶体色素等杂质，以便于后续活性炭脱色及过滤。纳滤后折光度为13%。

7、三效浓缩

纳滤后的料液经三效浓缩后折光度为30%，由于浓缩，颜色稍变深。

8、活性炭脱色

三效浓缩后的料液按固形物加入0.5%的糖类专用活性炭，75℃保温1h，再经板框过滤，得到透光度97%的料液。

9、离交

按阴—阳—阴的顺序走离子交换柱，阴树脂为南开D296树脂，阳树脂为南开001×7。通过离子交换进一步除盐脱色，最终透光度为100%。

10、真空结晶

离交后的料液进入真空结晶槽，当从视镜中观察到有微小晶粒出现时，加入晶种，保持温度65℃进行结晶。当视镜中的晶粒不再运动时关掉蒸汽，抽真空降温，温度降至45℃时将料膏打入助晶槽。

11、助晶

晶粒在助晶槽中进一步生长，当物料无明显液体存在，温度降至30℃时，进入离心工序。

12、离心

将料膏加入离心机中离心10min，取出晶体物料，通过直线振动筛进入流化床进行烘干。

13、烘干

物料进入流化床后，热风温度调至65℃，调节冷风风量，保持出料温度不高于35℃。

14、筛分

晶体赤藓糖醇从流化床出来后进入旋振筛进行筛分，可得到不同粒度的产品。

15、成品包装

根据客户的要求，选择对应的粒度和包装规格对晶体赤藓糖醇进行包装。成品纯度在99.92%以上，水分为0.16%。得粒度20目以上的产品0.82吨，粒度20～40目的产品8.16吨，粒度40目以下的产品0.43吨，共计9.41吨。总收率为84.8%。

Claims (1)

1.一种利用解脂耶罗威亚酵母菌株生产赤藓糖醇的工艺，其特征是是利用自然界中筛选的解脂耶罗威亚酵母菌，经人工扩繁后生产赤藓糖醇，所述解脂耶罗威亚酵母菌菌种培养及利用该菌种生产赤藓糖醇的工艺步骤为：菌种制备→一、二级种子培养→发酵获得发酵液→陶瓷膜过滤→纳滤→蒸发浓缩→活性炭脱色→离子交换→真空结晶→助晶→离心→烘干→筛分→包装；离心所得母液再经纳滤提纯后可达到陶瓷膜滤液的标准，因此可混入陶瓷膜滤液进入下一工序，这样大大提高了产品收率；其具体生产工艺步骤如下：

 (1)菌种的制备

a）将保藏于冰箱冷藏室的斜面菌种转接至新鲜斜面中，然后放置在生化培养箱中28～31℃培养2～3天；

b)将培养的新鲜斜面种子转接于7～8个新配制的茄形培养皿中，放置在生化培养箱中28～31℃培养2～3天，使菌种得到进一步放大培养；

c）制备约7L液体培养基，分装至50～70个干净的1L三角瓶中，每瓶100～140ml，灭菌后冷却待用；

d）在接种瓶中制备好液体种子培养基，冷却；

e）在超净工作台中向培养好的每个茄形培养皿中倒入60～70ml无菌水，并用接种环将斜面上的菌落刮下在无菌水中混匀；

f）按每个三角瓶接种10～15ml的量在超净工作台中进行接种；

g）接种完毕的三角瓶用8层无菌纱布封好口，放置在恒温振荡培养箱中28～32℃震荡培养24h；

h）将培养好的菌种在超净工作台中混入灭菌的接种瓶中待用；

(2)一级种子培养

a）将1m3的一级种子罐冲洗干净，“三路进汽”进行空消；

b）按装液量700L配好种子培养基；

c）先用夹套升温至罐压0.08～0.09mpa，再通过“三路进汽”将罐压升至0.1～0.12mpa进行实消；

d）搅拌并用夹套降温至30～32℃，将接种瓶中的液体菌种“火焰接种”至罐内；

（5）按30～50m3/h通入无菌空气，保持温度28～31℃，搅拌转速150～250r/min，培养20～24h；

(3)二级种子培养

a）对10m3的二级种子罐进行空消，方法同一级种子罐；

b）按装液量7～8m3配好种子培养基；

c）先用盘管升温至罐压0.08～0.09mpa，再通过“三路进汽”将罐压升至0.1～0.12mpa进行实消；

d）搅拌并用盘管降温至30～31℃，注意保持罐压不能为0mpa；

e）对移种管道进行蒸汽湿热灭菌，并由10m3罐用压缩空气进行反吹，将管道温度降至50～60℃左右；

f）通过压缩空气将一级种子罐中的液体种子移至二级种子罐；

g）按250～400m3/h通入无菌空气，保持温度28～31℃，搅拌转速100～150r/min，培养12h；

(4)发酵

a）对100m3发酵罐进行空消，方法同一级种子罐；

b）按装液量70～80m3配好发酵培养基；

c）先用盘管升温至罐压0.08～0.09mpa，再通过“三路进汽”将罐压升至0.1～0.12mpa进行实消；

d）对移种管道进行蒸汽湿热灭菌，自然降温至50～60℃左右；

e）通过压缩空气将二级种子罐中的液体种子移至发酵罐；

f）按1000～1500m3/h通入无菌空气，保持温度29～31℃，前40h搅拌转速为90～100r/min，以后为70～80r/min，发酵60～70h，还原糖降至0.1%后停止发酵；

(5)陶瓷膜过滤

将发酵液用压缩空气排至陶瓷膜循环罐中，用陶瓷膜过滤，得到折光度为15%～18%、赤藓糖醇纯度为75%～92%澄清滤液；

(6)纳滤

陶瓷膜滤液进一步通过纳滤膜进一步去除胶体色素等杂质，以便于后续活性炭脱色及过滤；

纳滤后折光度为10%～13%；

(7)三效浓缩

纳滤后的料液经三效浓缩后折光度为30%～40%左右，由于浓缩，颜色稍变深；

 (8)活性炭脱色

三效浓缩后的料液按固形物加入0.5%～1%的糖类专用活性炭，70～80℃保温1～2h，再经板框过滤，得到透光度95%以上的料液；

(9)离交

按阴——阳——阴的顺序走离子交换柱，阴树脂为南开D296树脂，阳树脂为南开001×7，通过离子交换进一步除盐脱色，最终透光度为100%；

(10)真空结晶

离交后的料液进入真空结晶槽，当从视镜中观察到有微小晶粒出现时，加入晶种，保持温度60～65℃进行结晶，当视镜中的晶粒不再运动时关掉蒸汽，抽真空降温，温度降至40～48℃时将料膏打入助晶槽；

(11)助晶

晶粒在助晶槽中进一步生长，当物料无明显液体存在，温度降至10～35℃左右时，进入离心工序；

(12)离心

将料膏加入离心机中离心5～10min，取出晶体物料，通过直线振动筛进入流化床进行烘干；

(13)烘干

物料进入流化床后，热风温度调至60～70℃，调节冷风风量，保持出料温度不高于35℃；

(14)筛分

晶体赤藓糖醇从流化床出来后进入旋振筛进行筛分，可得到不同粒度的产品；

(15)成品包装

根据客户的要求，选择对应的粒度和包装规格对晶体赤藓糖醇进行包装，成品纯度在99.5%以上，水分在0.16%左右。