CN110921632A - 不改变通气控制策略而促进乳酸菌快速消耗糖的供氧剂制备方法 - Google Patents

不改变通气控制策略而促进乳酸菌快速消耗糖的供氧剂制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开不改变通气控制策略而促进乳酸菌快速消耗糖的供氧剂制备方法，包括如下步骤：(1)配制氢氧化钠饱和溶液；(2)配制β‑环糊精‑双氧水混合水溶液；(3)配制过氧化钠改性溶液，将油酸、丙二醇油酸酯和油酸甘油酯加入到乙酸乙酯中；(4)将氢氧化钠饱和溶液加入到过氧化钠改性溶液中，搅拌混合；(5)在搅拌的条件下，向混合溶液中滴加β‑环糊精‑双氧水混合水溶液，直至不再有沉淀产生，静置分层；(6)分离出沉淀及有机相、弃去水相，并将沉淀加入到有机相中，并加热至60‑70℃，回流0.5‑1小时；(7)过滤，分别用乙酸乙酯和乙醇洗涤滤渣，真空干燥即得供氧剂。本发明制得的供氧剂能够有效地提高发酵液中氧气含量、促进乳酸菌更快地消耗更多的葡萄糖而生成乳酸。

Description

不改变通气控制策略而促进乳酸菌快速消耗糖的供氧剂制备 方法
技术领域
本发明涉及乳酸发酵生产技术领域。具体地说是不改变通气控制策略而促进乳酸菌快速消耗糖的供氧剂制备方法。
背景技术
乳酸发酵生产中需要向发酵罐内通过无菌空气，以促进乳酸菌消耗更多的葡萄糖而生成乳酸，通气量的多少直接影响到菌体在生长过程中对氧的获得能力。由于发酵液与空气交换溶解氧能力的限制，即便加大通入空气的量或者在空气中增加氧气的含量，均不能有效地提高发酵液中的溶解氧含量，并且通气量过大会严重抑制乳酸菌的生长，因而在实际生产中不能通过加大通入空气的量或者在空气中增加氧气的含量而有效地提高发酵液中的溶氧量，不能促进乳酸菌更快地消耗更多的葡萄糖而生成乳酸。
发明内容
为此，本发明所要解决的技术问题在于提供一种能够有效地提高发酵液中氧气含量、促进乳酸菌更快地消耗更多的葡萄糖而生成乳酸的供氧剂制备方法。
为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：
不改变通气控制策略而促进乳酸菌快速消耗糖的供氧剂制备方法，包括如下步骤：(1)配制氢氧化钠饱和溶液；(2)配制β-环糊精-双氧水混合水溶液；(3)配制过氧化钠改性溶液，将油酸、丙二醇油酸酯和油酸甘油酯加入到乙酸乙酯中，充分搅拌后即得过氧化钠改性溶液；(4)将氢氧化钠饱和溶液加入到过氧化钠改性溶液中，搅拌混合；(5)在搅拌的条件下，向混合溶液中滴加β-环糊精-双氧水混合水溶液，直至不再有沉淀产生，静置分层；(6)分离出沉淀及有机相、弃去水相，并将沉淀加入到有机相中，加热回流；(7)过滤，分别用乙酸乙酯和乙醇洗涤滤渣，真空干燥即得供氧剂。
上述不改变通气控制策略而促进乳酸菌快速消耗糖的供氧剂制备方法，在步骤(1)中：所述氢氧化钠饱和溶液为0℃时的氢氧化钠饱和溶液。
上述不改变通气控制策略而促进乳酸菌快速消耗糖的供氧剂制备方法，在步骤(2)中：所述β-环糊精-双氧水混合水溶液中H2O2的质量分数为40-50％。
上述不改变通气控制策略而促进乳酸菌快速消耗糖的供氧剂制备方法，在步骤(2)中：在所述β-环糊精-双氧水混合水溶液中，所述β-环糊精的质量分数为2-5％。
上述不改变通气控制策略而促进乳酸菌快速消耗糖的供氧剂制备方法，在步骤(3)中：在过氧化钠改性溶液中，所述油酸的质量分数为20-30％。
上述不改变通气控制策略而促进乳酸菌快速消耗糖的供氧剂制备方法，在步骤(3)中：所述丙二醇油酸酯的加入量为所述乙酸乙酯质量的1-5％；所述双油酸甘油酯的加入量为所述乙酸乙酯质量的3-6％。
上述不改变通气控制策略而促进乳酸菌快速消耗糖的供氧剂制备方法，在步骤(5)中：氢氧化钠饱和溶液与过氧化钠改性溶液的体积比为1：(2-3)；在反应过程中保持β-环糊精-双氧水混合水溶液以及氢氧化钠饱和溶液和过氧化钠改性溶液的混合溶液的温度均为0℃。
上述不改变通气控制策略而促进乳酸菌快速消耗糖的供氧剂制备方法，在步骤(6)中：加热至60-70℃，回流0.5-1小时。
上述不改变通气控制策略而促进乳酸菌快速消耗糖的供氧剂制备方法，在步骤(7)中：用乙酸乙酯洗涤滤渣3-5次，然后再用乙醇洗涤3-5次，最后在20-30℃的条件下真空干燥。
本发明的技术方案取得了如下有益的技术效果：
利用H2O2水溶液与氢氧化钠饱和水溶液在0℃反应生成过氧化钠水合物，由于加入过氧化钠改性溶液，在搅拌条件下形成油水混合溶液，生成的过氧化钠水合物难以发生团聚而直接与过氧化钠改性溶液接触而进行改性，确保过氧化钠水合物粒径较小且粒径较为均匀，为获得目标改性过氧化钠奠定基础。H2O2与氢氧化钠反应时生成的过氧化钠水合物沉淀夹带微量β-环糊精，在过氧化钠水合物亲油改性的时候释放出来，使得过氧化钠水合物的亲油改性由表及里，有效延长改性后的过氧化钠水合物在水溶液中的停留时间。丙二醇油酸酯和双油酸甘油酯作为乳化剂，在对过氧化钠水合物进行改性的时候，能够夺取过氧化钠水合物中夹带的水、β-环糊精等水溶性杂质，促进过氧化钠水合物改性的进行；同时还可以对过氧化钠水合物颗粒进行一定程度的亲油包覆。油酸通过羧基与过氧化钠水合物颗粒的羟基发生酯化反应，使得过氧化钠水合物具有亲油性，过氧化钠水合物中的结晶水有利于改性后的过氧化钠水合物在水中完全反应并释放出氧气。
本发明通过对过氧化钠水合物进行改性处理，使得改性过氧化钠水合物进入发酵罐之后，不能立即与水快速反应生成氧气和氢氧化钠，而是在搅拌的作用下均匀分布在发酵液中，本发明中通过调控改性过氧化钠水合物的制备方法，使得改性过氧化钠在进入发酵罐一定的时间之后再与水进行反应生成氢氧化钠和氧气，相比向发酵罐内鼓入空气的方法，新生的氧气能够更加均匀地分散在发酵液中，有利于乳酸菌利用，促进乳酸菌更快地消耗更多的葡萄糖而生成乳酸，大大加快了发酵进程。
附图说明
图1将本发明供氧剂加入到水中，pH随时间的变化曲线。
具体实施方式
本实施例不改变通气控制策略而促进乳酸菌快速消耗糖的供氧剂制备方法，包括如下步骤：
(1)配制氢氧化钠饱和溶液：所述氢氧化钠饱和溶液为0℃时的氢氧化钠饱和溶液。
(2)配制0℃时的β-环糊精-双氧水混合水溶液：在β-环糊精-双氧水混合水溶液中H2O2的质量分数为42％，所述β-环糊精的质量分数为5％。
(3)配制0℃时的过氧化钠改性溶液：将油酸、丙二醇油酸酯和油酸甘油酯加入到乙酸乙酯中，充分搅拌后即得过氧化钠改性溶液；在配制好的过氧化钠改性溶液中，所述油酸的质量分数为25％。所述丙二醇油酸酯的加入量为所述乙酸乙酯质量的3％；所述双油酸甘油酯的加入量为所述乙酸乙酯质量的5％。
(4)按照氢氧化钠饱和溶液与过氧化钠改性溶液的体积比为1：2，将氢氧化钠饱和溶液加入到过氧化钠改性溶液中，搅拌混合形成油水混合物；使得生成的过氧化钠水合物在有机相的作用下难以发生团聚，并且能够与有机相中的油酸、丙二醇油酸酯和油酸甘油酯充分接触并发生初步改性；并且使得过氧化钠水合物粒径较小且粒径较为均匀，利于过氧化钠水合物颗粒进行改性。
(5)在搅拌的条件下，向混合溶液中滴加步骤(2)中配制好的β-环糊精-双氧水混合水溶液，直至不再有沉淀产生，静置分层；在反应过程中保持反应溶液的温度为0℃，确保双氧水与氢氧化钠反应生成过氧化钠水合沉淀能够顺利进行。
(6)分离出沉淀及有机相、弃去水相，并将沉淀加入到有机相中，并加热至60℃，回流1小时。
(7)过滤，用乙酸乙酯洗涤滤渣5次，然后再用乙醇洗涤5次，除去夹带的乙酸乙酯，最后在30℃的条件下真空干燥即得供氧剂。
在室温下向975mL蒸馏水中加入本实施制备的供氧剂25g，开启搅拌，每隔2分钟记录一次溶液的pH，结果如图1所示。
由图1可知：在0-20分钟，溶液pH由7.0增大到8.5，并且非常缓慢地增大，这说明在前20分钟仅有很少的改性过氧化钠与水反应释放出氧气。在20-30分钟，溶液pH由8.5增大到接近13.6，增速比前20分钟大很多，说明改性过氧化钠与水反应的速度开始加快，供氧速度加快；并且由图1可以看出，溶液pH增速较为稳定，说明改性过氧化钠与水反应的速度较为稳定，能够均匀地向溶液中释放氧气。在30分钟以后，溶液pH基本上不再变化，这说明改性过氧化钠与水反应完全，不再释放氧气。
在乳酸发酵生产中，以400吨发酵罐为例，从加入物料到物料均匀分散在发酵液中，大约需要25分钟左右，本实施例制备的供氧剂在加入到发酵料液中，前20分钟过氧化钠与水反应非常缓慢，刚好可以满足在发酵料液中均匀分散的时间要求；而在20-30分钟能够与水快速反应，可以满足增加发酵料液中溶解氧含量的要求；30分钟以后，过氧化钠与水已经完全反应，不会再释放氧气，可以满足乳酸发酵生产中前期需要好氧环境、后期需要厌氧环境的需求。在前期乳酸发酵生产中，在不改变现有的通气控制策略情况下，加入本发明的供氧剂，有利于提高发酵料液中的溶解氧，从而可以促进乳酸菌快速消耗糖及快速生长。
显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本专利申请权利要求的保护范围之中。

Claims (9)

1.不改变通气控制策略而促进乳酸菌快速消耗糖的供氧剂制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)配制氢氧化钠饱和溶液；
(2)配制β-环糊精-双氧水混合水溶液；
(3)配制过氧化钠改性溶液，将油酸、丙二醇油酸酯和油酸甘油酯加入到乙酸乙酯中，充分搅拌后即得过氧化钠改性溶液；
(4)将氢氧化钠饱和溶液加入到过氧化钠改性溶液中，搅拌混合；
(5)在搅拌的条件下，向混合溶液中滴加β-环糊精-双氧水混合水溶液，直至不再有沉淀产生，静置分层；
(6)分离出沉淀及有机相、弃去水相，并将沉淀加入到有机相中，加热回流；
(7)过滤，分别用乙酸乙酯和乙醇洗涤滤渣，真空干燥即得供氧剂。
2.根据权利要求1所述的不改变通气控制策略而促进乳酸菌快速消耗糖的供氧剂制备方法，其特征在于，在步骤(1)中：所述氢氧化钠饱和溶液为0℃时的氢氧化钠饱和溶液。
3.根据权利要求1所述的不改变通气控制策略而促进乳酸菌快速消耗糖的供氧剂制备方法，其特征在于，在步骤(2)中：所述β-环糊精-双氧水混合水溶液中H2O2的质量分数为40-50％。
4.根据权利要求1所述的不改变通气控制策略而促进乳酸菌快速消耗糖的供氧剂制备方法，其特征在于，在步骤(2)中：在所述β-环糊精-双氧水混合水溶液中，所述β-环糊精的质量分数为2-5％。
5.根据权利要求1所述的不改变通气控制策略而促进乳酸菌快速消耗糖的供氧剂制备方法，其特征在于，在步骤(3)中：在过氧化钠改性溶液中，所述油酸的质量分数为20-30％。
6.根据权利要求1所述的不改变通气控制策略而促进乳酸菌快速消耗糖的供氧剂制备方法，其特征在于，在步骤(3)中：所述丙二醇油酸酯的加入量为所述乙酸乙酯质量的1-5％；所述双油酸甘油酯的加入量为所述乙酸乙酯质量的3-6％。
7.根据权利要求1所述的不改变通气控制策略而促进乳酸菌快速消耗糖的供氧剂制备方法，其特征在于，在步骤(5)中：氢氧化钠饱和溶液与过氧化钠改性溶液的体积比为1：(2-3)；在反应过程中保持β-环糊精-双氧水混合水溶液以及氢氧化钠饱和溶液和过氧化钠改性溶液的混合溶液的温度均为0℃。
8.根据权利要求1所述的不改变通气控制策略而促进乳酸菌快速消耗糖的供氧剂制备方法，其特征在于，在步骤(6)中：加热至60-70℃，回流0.5-1小时。
9.根据权利要求1所述的不改变通气控制策略而促进乳酸菌快速消耗糖的供氧剂制备方法，其特征在于，在步骤(7)中：用乙酸乙酯洗涤滤渣3-5次，然后再用乙醇洗涤3-5次，最后在20-30℃的条件下真空干燥。
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