CN105255954A

CN105255954A - 一种生产赤藓糖醇的发酵方法

Info

Publication number: CN105255954A
Application number: CN201510782365.9A
Authority: CN
Inventors: 孙鲁; 邱学良; 曲廷云; 李金华; 刘海鹏; 秦海青; 袁敏
Original assignee: Shandong Futian Pharmaceutical Co Ltd
Current assignee: Shandong Futian Pharmaceutical Co Ltd
Priority date: 2015-11-16
Filing date: 2015-11-16
Publication date: 2016-01-20

Abstract

本发明公开了一种生产赤藓糖醇的发酵方法，步骤如下：解脂假丝酵母菌种活化，摇床培养，一级、二级种子扩大培养；用水溶解柠檬酸，加入氨水制得柠檬酸铵；向营养盐罐中分别加入有机氮源、无机盐加水溶解搅匀；将柠檬酸铵打入营养盐罐中与营养盐混合搅匀，蒸汽加热灭菌；将葡萄糖溶液打入发酵罐中，蒸汽加热灭菌；将二级种子液、营养盐混合液打入发酵罐中与灭菌后葡萄糖溶液混合均匀；设定好发酵罐搅拌转速，通入压缩空气，控制好温度开始发酵；之后降低搅拌转速，提高通气量，控制好发酵温度；当葡萄糖≤0.1g/100ml时发酵结束。该发酵方法解决了现有方法赤藓糖醇的转化率低，生产周期长的问题，具有运行成本低、发酵周期短、赤鲜糖醇的产率高等特点。

Description

一种生产赤藓糖醇的发酵方法

技术领域

本发明涉及赤藓糖醇的生产技术领域，具体地说是一种生产赤藓糖醇的发酵方法。

背景技术

赤藓糖醇是一种天然、零热量、可替代蔗糖的填充型甜味剂，有着同蔗糖相似的清澈甜味，同其他糖醇一样，赤藓糖醇不会导致龋齿。比木糖醇略胜一筹，其原因在于人体内没有代谢赤鲜糖醇的酶系,所以当小肠吸收进入血液后,不能被代谢,而几乎全部随尿排出体外。它可以避免像其他糖醇由于量过大而引起腹胀、肠鸣和腹泻的副作用。能适用于各类人群,尤其是糖尿病患者。基于赤藓糖醇的功能和营养作用，它可被广泛应用于糖果、饮料、果冻及果冻型饮料、代糖包、口腔保健品等各种食品和饮料中。赤鲜糖醇是目前国际上惟一采用微生物发酵法生产的糖醇甜味剂。赤藓糖醇未来有可能取代木糖醇。

赤藓糖醇发酵周期一般在100～120小时之间，发酵时间越长运行成本越高、染菌机率越大。一般发酵液中赤藓糖醇纯度一般在80%～85%之间，发酵液中赤藓糖醇纯度越高赤藓糖醇转化率也就越大后序处理过程也越容易。赤藓糖醇发酵是以葡萄糖为原料，由耐高渗酵母在耗氧条件下通过磷酸戊糖途径途径来完成的。耐高渗酵母在其自身生长及代谢赤藓糖醇的过程中有众多的酶参与其中，不同的酶发挥作用需要不同的条件，在不同的条件下酶的催化效率也是不同的。当前赤藓糖醇在生产过程中，发酵条件的控制较为单一，不能根据耐高渗酵母生长代谢特性做出实时调整，以达到耐高渗酵母最适的生长代谢环境，将赤藓糖醇的转化率达到最大，生产周期达到最短。

因此，需要根据耐高渗酵母生长代谢特性，调整发酵条件以提高赤藓糖醇纯度、缩短生产周期，降低生产成本的方法。

发明内容

本发明的技术任务是提供一种生产赤藓糖醇的发酵方法。

本发明的技术任务是按以下方式实现的，该发酵方法的步骤如下：

(1)解脂假丝酵母菌种活化，摇床培养，接种到一级种子罐中扩大培养，细胞数达到一定数量后接种到二级种子罐中扩大培养；

(2)用水溶解柠檬酸，加入一定量的氨水调节pH值到7～9制得弱碱性柠檬酸铵；

(3)向营养盐罐中分别加入一定量的有机氮源、无机盐加水溶解搅匀；

(4)将步骤(2)所得柠檬酸铵打入营养盐罐中与步骤(3)所得营养盐混合搅匀，蒸汽加热灭菌；

(5)将质量百分比浓度为20%～40%的葡萄糖溶液打入发酵罐中，蒸汽加热灭菌；

(6)将二级种子液、步骤(4)所得营养盐混合液打入发酵罐中与灭菌后葡萄糖溶液混合均匀；

(7)设定好发酵罐搅拌转速，通入压缩空气，控制好温度开始发酵；

(8)20～30小时后降低搅拌转速，提高通气量，控制好发酵温度；

(9)当葡萄糖≤0.1g/100ml时发酵结束。

所述的步骤（1）中一级种子罐中的一级种子液为二级种子罐中的二级种子液质量的8%～10%，二级种子液为发酵液质量的8%～10%。

所述的柠檬酸铵投入量为发酵液质量的0.2%～0.5%，有机氮源投入量为发酵液质量的0.5%～1.5%；无机盐投入量为发酵液质量的0.1%～0.3%。

所述的有机氮源为酵母膏、酵母粉、蛋白胨、牛肉膏、玉米浆中的一种或两种以上的混合物；无机盐为硫酸镁、磷酸二氢钾、氯化钙、氯化铜中一种或两种以上的混合物。

所述的步骤（7）中发酵罐搅拌转速130～150转/分钟，压力为0.05～0.1MPa，通入压缩空气量为0.2～0.3立方米空气/立方米发酵液/分钟，温度为28～32℃。

所述的步骤（8）中发酵罐搅拌转速110～130转/分钟，压力为0.05～0.1MPa通入压缩空气量为0.3～0.5立方米空气/立方米发酵液/分钟，温度为28～32℃。

本发明的一种生产赤藓糖醇的发酵方法和现有技术相比，通过氨水调节pH值，使解脂假丝酵母菌生长和代谢处于最合适的pH值范围，Mg²⁺是磷酸戊糖途径关键酶的金属离子激活剂，加入一定量的镁盐能提高此酶的活性，利于赤藓糖醇的代谢。代谢中间产物延胡索酸盐会抑制赤藓酮糖还原酶的活性,添加适量的Ca²⁺可抑制延胡索酸盐的产生,从而提高赤鲜糖醇的产率。在发酵初期较高的转速和较低的通气量利于解脂假丝酵母菌生长，发酵中后期较低的转速和较高的通气量利于解脂假丝酵母菌代谢。该方法能使解脂假丝酵母菌代谢效率最大化从而缩短发酵周期、提高赤鲜糖醇的纯度。本发明的发酵方法具有简单易行、运行成本低、发酵周期短、效果显著、赤鲜糖醇的产率高等优势。

具体实施方式

下述具体实施例中发酵液总质量为100吨。

实施例1：

该发酵方法的步骤如下：

(1)解脂假丝酵母菌种活化，摇床培养，接种到一级种子罐中扩大培养，细胞数达到一定数量后接种到二级种子罐中扩大培养；一级种子罐中的一级种子液为二级种子罐中的二级种子液质量的8%，二级种子液为发酵液质量的8%。

(2)用水溶解柠檬酸，加入一定量的氨水调节pH值到7制得弱碱性柠檬酸铵；柠檬酸铵调节到此范围可使发酵液的pH值到5～6，此pH值范围正是解脂假丝酵母菌生长的最适pH值，而后随解脂假丝酵母菌生长完成pH值也正好可以降到适合解脂假丝酵母菌代谢的最适pH值范围3～4；

(3)向营养盐罐中分别加入发酵液质量0.5%的酵母膏，发酵液质量0.1%的硫酸镁加水溶解搅匀；

(4)将步骤(2)所得柠檬酸铵打入营养盐罐中与步骤(3)所得营养盐混合搅匀，柠檬酸铵加入量为发酵液质量0.2%，蒸汽加热灭菌；

(5)将质量百分比浓度为20%的葡萄糖溶液打入发酵罐中，蒸汽加热灭菌；

(7)设定好发酵罐搅拌转速130转/分钟，压力为0.05MPa，通入压缩空气量为0.2立方米空气/立方米发酵液/分钟，控制温度28℃，开始发酵；

(8)20小时后降低搅拌转速110转/分钟，压力为0.05MPa，通入压缩空气量为0.3立方米空气/立方米发酵液/分钟，控制发酵温度为28℃；

(9)当葡萄糖≤0.1g/100ml时发酵结束，发酵时间80小时，赤藓糖醇纯度为92.75%。

实施例2：

该发酵方法的步骤如下：

(1)解脂假丝酵母菌种活化，摇床培养，接种到一级种子罐中扩大培养，细胞数达到一定数量后接种到二级种子罐中扩大培养；一级种子罐中的一级种子液为二级种子罐中的二级种子液质量的10%，二级种子液为发酵液质量的10%。

(2)用水溶解柠檬酸，加入一定量的氨水调节pH值到9制得弱碱性柠檬酸铵；柠檬酸铵调节到此范围可使发酵液的pH值到5～6，此pH值范围正是解脂假丝酵母菌生长的最适pH值，而后随解脂假丝酵母菌生长完成pH值也正好可以降到适合解脂假丝酵母菌代谢的最适pH值范围3～4；

(3)向营养盐罐中分别加入发酵液质量1.5%的酵母粉和蛋白胨的混合物，发酵液质量0.3%的磷酸二氢钾和氯化钙的混合物加水溶解搅匀；

(4)将步骤(2)所得柠檬酸铵打入营养盐罐中与步骤(3)所得营养盐混合搅匀，柠檬酸铵加入量为发酵液质量0.5%，蒸汽加热灭菌；

(5)将质量百分比浓度为40%的葡萄糖溶液打入发酵罐中，蒸汽加热灭菌；

(7)设定好发酵罐搅拌转速150转/分钟，压力为0.1MPa，通入压缩空气量为0.3立方米空气/立方米发酵液/分钟，控制温度32℃，开始发酵；

(8)30小时后降低搅拌转速130转/分钟，压力为0.1MPa，通入压缩空气量为0.5立方米空气/立方米发酵液/分钟，控制发酵温度为32℃；

(9)当葡萄糖≤0.1g/100ml时发酵结束，发酵时间88小时，赤藓糖醇纯度为89.2%。

实施例3：

该发酵方法的步骤如下：

(1)解脂假丝酵母菌种活化，摇床培养，接种到一级种子罐中扩大培养，细胞数达到一定数量后接种到二级种子罐中扩大培养；一级种子罐中的一级种子液为二级种子罐中的二级种子液质量的9%，二级种子液为发酵液质量的9%。

(2)用水溶解柠檬酸，加入一定量的氨水调节pH值到8制得弱碱性柠檬酸铵；柠檬酸铵调节到此范围可使发酵液的pH值到5～6，此pH值范围正是解脂假丝酵母菌生长的最适pH值，而后随解脂假丝酵母菌生长完成pH值也正好可以降到适合解脂假丝酵母菌代谢的最适pH值范围3～4；

(3)向营养盐罐中分别加入发酵液质量1%的酵母膏、牛肉膏和玉米浆的混合物、发酵液质量0.2%的硫酸镁、氯化钙和氯化铜的混合物加水溶解搅匀；

(4)将步骤(2)所得柠檬酸铵打入营养盐罐中与步骤(3)所得营养盐混合搅匀，柠檬酸铵加入量为发酵液质量0.4%，蒸汽加热灭菌；

(5)将质量百分比浓度为30%的葡萄糖溶液打入发酵罐中，蒸汽加热灭菌；

(7)设定好发酵罐搅拌转速140转/分钟，压力为0.08MPa，通入压缩空气量为0.25立方米空气/立方米发酵液/分钟，控制温度30℃，开始发酵；

(8)25小时后降低搅拌转速120转/分钟，压力为0.08MPa，通入压缩空气量为0.4立方米空气/立方米发酵液/分钟，控制发酵温度为30℃；

(9)当葡萄糖≤0.1g/100ml时发酵结束，发酵时间80小时，赤藓糖醇纯度为90.5%。

上述发酵方法解决了现有方法赤藓糖醇的转化率低，生产周期长的问题，通过氨水调节pH值，使解脂假丝酵母菌生长和代谢处于最合适的pH值范围，在发酵初期较高的转速和较低的通气量利于解脂假丝酵母菌生长，发酵中后期较低的转速和较高的通气量利于解脂假丝酵母菌代谢。有效的的降低了运行成本、缩短了发酵周期、提高了赤鲜糖醇的产率。

通过上面具体实施方式，所述技术领域的技术人员可容易的实现本发明。但是应当理解，本发明并不限于上述的几种具体实施方式。在公开的实施方式的基础上，所述技术领域的技术人员可任意组合不同的技术特征，从而实现不同的技术方案。

Claims

1.一种生产赤藓糖醇的发酵方法，其特征在于，该发酵方法的步骤如下：

(9)当葡萄糖≤0.1g/100ml时发酵结束。

2.根据权利要求1所述的一种生产赤藓糖醇的发酵方法，其特征在于，所述的步骤（1）中一级种子罐中的一级种子液为二级种子罐中的二级种子液质量的8%～10%，二级种子液为发酵液质量的8%～10%。

3.根据权利要求1所述的一种生产赤藓糖醇的发酵方法，其特征在于，所述的柠檬酸铵投入量为发酵液质量的0.2%～0.5%，有机氮源投入量为发酵液质量的0.5%～1.5%；无机盐投入量为发酵液质量的0.1%～0.3%。

4.根据权利要求3所述的一种生产赤藓糖醇的发酵方法，其特征在于，所述的有机氮源为酵母膏、酵母粉、蛋白胨、牛肉膏、玉米浆中的一种或两种以上的混合物；无机盐为硫酸镁、磷酸二氢钾、氯化钙、氯化铜中一种或两种以上的混合物。

5.根据权利要求1所述的一种生产赤藓糖醇的发酵方法，其特征在于，所述的步骤（7）中发酵罐搅拌转速130～150转/分钟，压力为0.05～0.1MPa，通入压缩空气量为0.2～0.3立方米空气/立方米发酵液/分钟，温度为28～32℃。

6.根据权利要求1所述的一种生产赤藓糖醇的发酵方法，其特征在于，所述的步骤（8）中发酵罐搅拌转速110～130转/分钟，压力为0.05～0.1MPa通入压缩空气量为0.3～0.5立方米空气/立方米发酵液/分钟，温度为28～32℃。