CN102618591B - 一种长孢被孢霉利用淀粉质原料直接发酵产油脂的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种长孢被孢霉利用淀粉质原料直接发酵产油脂的方法，将富含淀粉质的原料进行简单粉碎预处理，添加玉米粉等，加水，调整pH，得需发酵的混合物料，再将长孢被孢霉进行活化后扩大培养作为种子液备用，将所得需发酵的混合物料与所得种子液混匀，在一定条件下发酵，发酵完成后过滤，得到发酵固形物，在装有发酵固形物的容器中加入多糖酶对微生物细胞进行酶解、破碎处理，所得固形物干燥至恒重得干物质，用压榨法或有机溶剂萃取法即可获得菌体中的微生物油脂。本发明对淀粉质原料进行直接利用发酵生产微生物油脂，不再需要对原料进行酶解糖化即可利用，缩短了发酵时间、简化了发酵工艺，节省了生产成本。
Description
技术领域
本发明涉及生物质材料过程转化及利用领域，确切地说是一种长孢被孢霉利用淀粉质原料直接发酵产油脂的方法。
背景技术
淀粉质原料主要指玉米、大米、小麦、土豆和甘薯等粮食作物，这些作物所含营养物质主要是淀粉或者聚糖。淀粉是植物体中贮存的养分，存在于种子和块茎中，各类植物中的淀粉含量都较高（约50%～80%），淀粉在食品、药品、纺织、造纸、印染和能源等行业均有重要用途。在生物产业中，主要以淀粉质为原料进行酶解糖化后制得淀粉糖，然后利用相应微生物对所得的淀粉糖进行发酵生产产品，如乙醇、抗生素、有机酸和酶制剂等。目前，在对淀粉质原料的利用过程中，添加淀粉酶或产淀粉酶的微生物对其进行预先的糖化处理是必要的步骤，这在实际生产中增加了生产成本，并且也会增加染菌机会。本发明解决了这个问题，利用自筛的微生物可以实现对淀粉质原料进行单一菌种发酵，不再需要将原料进行糖化就可对其直接利用，实现了淀粉质原料的一步发酵。
发酵过程中所用的长孢被孢霉（Mortierella elongate CGMCC No.5070）属于接合菌纲毛霉目被孢霉科被孢霉属的真菌，该属真菌生产微生物油脂（尤其是不饱和油脂）的能力在实际生产和科学研究中均得到了有效的验证，所产的微生物油脂在有机体中发挥着独特的生物学功能，在食品、医药、化妆品等方面都有着巨大的应用价值。这些生产菌株不具有产生已知有毒化合物的潜力，其衍生产品的毒理学试验结果也是安全的。通常，利用被孢霉属的真菌产微生物油脂所用的碳源为还原性的糖，而对于一些聚糖或高分子原料如淀粉等进行直接利用还未见报道。本发明所涉及到的微生物菌种已在中国普通微生物菌种保藏管理中心（CGMCC）申请了专利菌种保藏，保藏编号为CGMCC No.5070，同时也对该菌种申请了专利保护，专利号为201210004558.8。所筛菌株命名为长孢被孢霉PFY。
发明内容
本发明的目的是提供一种不再需要对原料进行酶解糖化即可利用的长孢被孢霉利用淀粉质原料直接发酵产油脂的方法。
上述目的通过以下方案实现：
一种长孢被孢霉利用淀粉质原料直接发酵产油脂的方法，其特征在于：包括以下步骤：
（1）将富含淀粉质的原料进行粉碎预处理，添加玉米粉、MgSO4·7H2O 、NaNO3，再加水，调整pH到5-6后，得需发酵的混合物料备用，每1L水添加淀粉质原料18-22g、玉米粉1.5-2.5g和MgSO4·7H2O 0.3-0.7g，NaNO3 3.0-4.0g；
（2）将长孢被孢霉进行活化后扩大培养作为种子液备用；
（3）将步骤（1）所得需发酵的混合物料与步骤（2）所得种子液混匀，其中，种子液接种量为1.8-2.2%v/v，在一定条件下发酵，发酵完成后过滤，得到发酵固形物；
（4）在装有发酵固形物的容器中加入多糖酶对微生物细胞进行酶解、破碎处理，过滤后得到固形物；
（5）步骤（4）所得固形物于55-65℃干燥至恒重得干物质，用压榨法或有机溶剂萃取法即可获得菌体中的微生物油脂。
所述的一种长孢被孢霉利用淀粉质原料直接发酵产油脂的方法，其特征在于：所述的富含淀粉质的原料为含有淀粉的生物质，或这些含有淀粉的生物质酶解或酸解后形成的淀粉糖。
所述的一种长孢被孢霉利用淀粉质原料直接发酵产油脂的方法，其特征在于：所述的含有淀粉的生物质为绿豆粉、木薯、甘薯、红薯、马铃薯、麦类粉、菱角粉、藕粉、玉米粉中的一种或几种。
所述的一种长孢被孢霉利用淀粉质原料直接发酵产油脂的方法，其特征在于：发酵条件为发酵温度20℃-30℃，发酵时间3-8天，发酵体系中初始pH为5-6。
所述的一种长孢被孢霉利用淀粉质原料直接发酵产油脂的方法，其特征在于：所述的长孢被孢霉为Mortierella elongate CGMCC No.5070。
所述的一种长孢被孢霉利用淀粉质原料直接发酵产油脂的方法，其特征在于：步骤（1）中每1L水添加淀粉质原料20g、玉米粉2g和MgSO4·7H2O 0.5g，NaNO3 3.5g。
所述的一种长孢被孢霉利用淀粉质原料直接发酵产油脂的方法，其特征在于：步骤（3）所述的种子液接种量为2%v/v。
所述的一种长孢被孢霉利用淀粉质原料直接发酵产油脂的方法，其特征在于：需发酵的混合物料每1L水中还添加有粉碎后的复合维生素B 1-2片。
本发明的有益效果为：
（1） 对淀粉质原料进行直接利用发酵生产微生物油脂，不再需要对原料进行酶解糖化即可利用，缩短了发酵时间、简化了发酵工艺，节省了生产成本；
（2） 所用的菌种含有多种酶系，不仅可以对原料中的淀粉进行有效的利用，同时也可以利用原料中的纤维质，基本没有原料的残余；
（3） 原料成本较低廉，微生物油脂产品附加值高，油脂含量为5%-25%，油脂抽提后剩余的固渣中蛋白含量较高，气味芳香，经过简单加工便可直接作为饲料进行；
（4）发酵中所用的菌种为野生型菌种，菌种生长能力、抗污染能力均很突出，在生产过程中不需要对原料进行灭菌，缩短了生产时间、降低了生产能耗、节省了生产成本。
具体实施方式
实施例1
以可溶性淀粉为发酵底物，可溶性淀粉添加量为2g，同时添加玉米粉0.2g和MgSO4·7H2O 0.05g，NaNO3 0.35g，加水100ml,调节pH为5.5，将长孢被孢霉进行活化后扩大培养作为种子液备用，接种长孢被孢霉（Mortierella elongate CGMCC No.5070），所述的种子液接种量为2%v/v，在摇床中28℃发酵培养5天，发酵体系中初始pH为5.5，发酵完成后，在装有发酵固形物的容器中加入多糖酶对微生物细胞进行酶解、破碎处理，过滤后得到固形物，过滤得到固形物，将固形物烘干，干物质质量为0.8g，用索氏抽提法测得其中油脂含量为5.2%。
实施例2
以粉碎后的玉米粉为发酵底物，玉米粉添加量为2g，同时再添加玉米粉0.2g和MgSO4·7H2O 0.05g，NaNO3 0.35g，加水100ml,调节pH为5.5，将长孢被孢霉进行活化后扩大培养作为种子液备用，接种长孢被孢霉（Mortierella elongate CGMCC No.5070），所述的种子液接种量为2%v/v，在摇床中28℃发酵培养5天，发酵体系中初始pH为5.5，发酵完成后，在装有发酵固形物的容器中加入多糖酶对微生物细胞进行酶解、破碎处理，过滤后得到固形物，过滤得到固形物，干物质质量为1g，用索氏抽提法测得其中油脂含量为7.0%。
实施例3
以粉碎后的红薯粉为发酵底物，红薯粉添加量为2g，同时再添加玉米粉0.2g和MgSO4·7H2O 0.05g，NaNO3 0.35g，加水100ml,调节pH为5.5，将长孢被孢霉进行活化后扩大培养作为种子液备用，接种长孢被孢霉（Mortierella elongate CGMCC No.5070），所述的种子液接种量为2%v/v，在摇床中28℃发酵培养5天，发酵体系中初始pH为5.5，发酵完成后，在装有发酵固形物的容器中加入多糖酶对微生物细胞进行酶解、破碎处理，过滤后得到固形物，过滤得到固形物，干物质质量为1g，用索氏抽提法测得其中油脂含量为7.3%。
实施例4
以粉碎后的马铃薯粉为发酵底物，马铃薯粉添加量为2g，同时再添加玉米粉0.2g和MgSO4·7H2O 0.05g，NaNO3 0.35g，加水100ml,调节pH为5.5，将长孢被孢霉进行活化后扩大培养作为种子液备用，接种长孢被孢霉（Mortierella elongate CGMCC No.5070），所述的种子液接种量为2%v/v，在摇床中28℃发酵培养5天，发酵体系中初始pH为5.5，发酵完成后，在装有发酵固形物的容器中加入多糖酶对微生物细胞进行酶解、破碎处理，过滤后得到固形物，过滤得到固形物，干物质质量为0.9g，用索氏抽提法测得其中油脂含量为12.4%。
实施例5
以粉碎后的红薯粉为原料，红薯粉添加量为2g，经酶解糖化后形成的糖化液为发酵底物同时再添加玉米粉0.2g和MgSO4·7H2O 0.05g，NaNO3 0.35g，加水100ml,将长孢被孢霉进行活化后扩大培养作为种子液备用，接种长孢被孢霉（Mortierella elongate CGMCC No.5070），所述的种子液接种量为2%v/v，在摇床中28℃发酵培养5天，发酵体系中初始pH为5.5，发酵完成后，在装有发酵固形物的容器中加入多糖酶对微生物细胞进行酶解、破碎处理，过滤后得到固形物，过滤得到固形物，干物质质量为0.7g，用索氏抽提法测得其中油脂含量为23.8%。
实施例6
以粉碎后的红薯粉为原料，红薯粉添加量为2g，经酶解糖化后形成的糖化液为发酵底物同时再添加玉米粉0.2g和MgSO4·7H2O 0.05g，NaNO3 0.35g，粉碎后的复合维生素B 1/5片，加水100ml,将长孢被孢霉进行活化后扩大培养作为种子液备用，接种长孢被孢霉（Mortierella elongate CGMCC No.5070），所述的种子液接种量为2%v/v，在摇床中28℃发酵培养5天，发酵体系中初始pH为5.5，发酵完成后，在装有发酵固形物的容器中加入多糖酶对微生物细胞进行酶解、破碎处理，过滤后得到固形物，过滤得到固形物，干物质质量为0.8g，用索氏抽提法测得其中油脂含量为26.8%。增加维生素可增加油脂产量。
Claims (8)
1.一种长孢被孢霉利用淀粉质原料直接发酵产油脂的方法，其特征在于：包括以下步骤：
（1）将富含淀粉质的原料进行粉碎预处理，添加玉米粉、MgSO4·7H2O 、NaNO3，再加水，调整pH到5-6后，得需发酵的混合物料备用，每1L水添加淀粉质原料18-22g、玉米粉1.5-2.5g和MgSO4·7H2O 0.3-0.7g，NaNO3 3.0-4.0g；
（2）将长孢被孢霉进行活化后扩大培养作为种子液备用；
（3）将步骤（1）所得需发酵的混合物料与步骤（2）所得种子液混匀，其中，种子液接种量为1.8-2.2%v/v，在一定条件下发酵，发酵完成后过滤，得到发酵固形物；
（4）在装有发酵固形物的容器中加入多糖酶对微生物细胞进行酶解、破碎处理，过滤后得到固形物；
（5）步骤（4）所得固形物于55-65℃干燥至恒重得干物质，用压榨法或有机溶剂萃取法即可获得菌体中的微生物油脂。
2.根据权利要求1所述的一种长孢被孢霉利用淀粉质原料直接发酵产油脂的方法，其特征在于：所述的富含淀粉质的原料为含有淀粉的生物质，或这些含有淀粉的生物质酶解或酸解后形成的淀粉糖。
3.根据权利要求2所述的一种长孢被孢霉利用淀粉质原料直接发酵产油脂的方法，其特征在于：所述的含有淀粉的生物质为绿豆粉、木薯、甘薯、红薯、马铃薯、麦类粉、菱角粉、藕粉、玉米粉中的一种或几种。
4.根据权利要求1所述的一种长孢被孢霉利用淀粉质原料直接发酵产油脂的方法，其特征在于：发酵条件为发酵温度20℃-30℃，发酵时间3-8天，发酵体系中初始pH为5-6。
5.根据权利要求1所述的一种长孢被孢霉利用淀粉质原料直接发酵产油脂的方法，其特征在于：所述的长孢被孢霉为Mortierella elongate CGMCC No.5070。
6.根据权利要求1所述的一种长孢被孢霉利用淀粉质原料直接发酵产油脂的方法，其特征在于：步骤（1）中每1L水添加淀粉质原料20g、玉米粉2g和MgSO4·7H2O 0.5g，NaNO3 3.5g。
7.根据权利要求1所述的一种长孢被孢霉利用淀粉质原料直接发酵产油脂的方法，其特征在于：步骤（3）所述的种子液接种量为2%v/v。
8.根据权利要求1所述的一种长孢被孢霉利用淀粉质原料直接发酵产油脂的方法，其特征在于：需发酵的混合物料每1L水中还添加有粉碎后的复合维生素B 1-2片。
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