一种以柑橘皮为原料提高木糖醇产量的发酵方法技术

本发明专利技术属于木糖醇生产技术领域，公开了一种以柑橘皮为原料提高木糖醇产量的发酵方法，包括：柑橘皮水解液的制备；对装液量、接种量、水解液的pH、发酵温度和转速进行单因素实验，依次求得最优培养条件；测定方法：木糖浓度测定，木糖醇含量测定，转化率计算。本发明专利技术以实验室保存的Y‑3号菌株为出发菌株，柑橘皮水解液为木糖来源，对木糖发酵工艺中的初始pH、温度、装液量、接种量及转速进行优化，确定最佳条件，生产木糖醇。实验表明，较优发酵条件为：转速140r/min，装液量为60mL/250mL，温度30℃，接种量为4％，起始pH5.5，最后木糖转化率达到64.4％，较未优化时的木糖转化率提高18.1％。

【技术实现步骤摘要】
一种以柑橘皮为原料提高木糖醇产量的发酵方法
本专利技术属于木糖醇生产
，尤其涉及一种以柑橘皮为原料提高木糖醇产量的发酵方法。
技术介绍
目前，传统的木糖醇生产方法，主要以玉米芯为原料，利用酸水解预处理，经多次精制木糖，再采用氢化技术生产木糖醇，存在产量低、高消耗、污染严重、生产成本高等缺点；并且镍催化剂会污染环境，严重制约企业发展和国际竞争力。而利用微生物直接发酵半纤维素水解液生产木糖醇，工艺条件温和、能耗低、环境污染小、产品质量安全可靠。柑橘皮渣一般来说没有开发利用，基本上任它随着时间而腐烂，化为尘土肥料。也曾有地方柑橘皮渣提取精油，果胶，色素，黄酮，柠檬苦素和膳食纤维等，但都未形成规模。其实柑橘皮渣富含半纤维素，用其生产木糖乃至木糖醇将是很好的原料，成本低廉，目前国内外尚未见相关报道。并且柑橘皮渣中的木聚糖结合不如玉米芯牢固，容易水解得到木糖。通过上述分析，现有技术存在的问题及缺陷为：目前利用柑橘皮渣生产木糖乃至木糖醇的方法国内外尚未见相关报道。解决以上问题及缺陷的难度为：优化生物转化木糖醇的高产菌株的发酵条件，得出适合于工业化生产的最优条件。解决以上问题及缺陷的意义为：解决当前采用微生物法生产木糖醇转化效率低的难题。
技术实现思路
针对现有技术存在的问题，本专利技术提供了一种以柑橘皮为原料提高木糖醇产量的发酵方法。本专利技术是这样实现的，一种以柑橘皮为原料提高木糖醇产量的发酵方法，所述以柑橘皮为原料提高木糖醇产量的发酵方法包括以下步骤：步骤一，柑橘皮水解液的制备：选材，柑橘皮半纤维素水解，浓缩，中和。步骤二，发酵条件的优化：对装液量、接种量、水解液的pH、发酵温度和转速进行单因素实验，依次求得最优培养条件。步骤三，测定方法：木糖浓度测定，木糖醇含量测定，转化率计算。进一步，步骤一中，所述柑橘皮水解液的制备方法包括：(1)柑橘皮：选自温州蜜柑皮，将蜜柑皮烘干后，用电动粉碎器粉碎，粉碎粒度100目，半纤维素质量分数为6.9％。(2)柑橘皮半纤维素水解：柑橘皮粉末以1:7(质量：体积)的固液比与质量浓度1.0％硫酸混合，121℃下水解1小时。(3)浓缩：水解液离心滤去残渣后，50℃真空浓缩，至总还原糖为20％。(4)中和：水解液用NaOH中和至pH10.0，4000r/min离心20分钟去除沉淀。上清液用浓硫酸回调至pH5.5，冷藏备用。进一步，步骤二中，所述发酵实验每个变量做三个平行样，以木糖转化率为指标，确定最优条件。转速140r/min，装液量为60mL/250mL，温度30℃，接种量为4％，起始pH5.5，最后木糖转化率达到64.4％，较未优化时的木糖转化率提高18.1％。进一步，步骤三中，所述木糖浓度的测定方法为：(I)取待测样品10mL，3000r/min离心10min，将上清液适当稀释。(II)将1mL稀释的上清液加入25mL大试管中，加入3mL的DNS试剂，充分混匀后在沸水浴中反应5min，冷却，定容至25mL。(III)在540nm波长处测量吸光度值，根据标准曲线回归方程计算出样品糖浓度。进一步，步骤三中，所述木糖醇含量的测定方法为：采用紫外分光光度计法测定木糖醇的含量，具体包括：1)取适量发酵液，4500r/min离心15min，将上清液适当稀释。2)取1mL稀释液于小试管中，加入1mL试剂a，混匀后在室温下反应10min。3)再分别加入2mL试剂b和4mL的NaSH试剂，混合均匀后在53℃水浴中保温15min，冷却后于412nm处测定吸光度值。进一步，所述试剂的配置方法为：①试剂a：将0.320g高碘酸钾溶于100mL1％的盐酸中。②试剂b：配置鼠李糖1.11g/L。③NaSH试剂(需现配现用)：在100mL150g/L的乙酸铵中，分别加入0.2mL的乙酸及乙酰丙酮。进一步，步骤三中，所述转化率的计算方法为：进一步，所述以柑橘皮为原料提高木糖醇产量的发酵方法中，所述菌种来自实验室保藏的Y-3号菌株。活化培养基(g/L)：酵母膏5.0，磷酸二氢钾2.0，D-木糖20.0，二水氯化钙0.1，硫酸铵5.0，七水硫酸镁0.2，琼脂20.0。种子保藏培养基(g/L)：酵母膏5.0，磷酸二氢钾2.0，D-木糖20.0，二水氯化钙0.1，硫酸铵5.0，七水硫酸镁0.2，琼脂20.0。发酵培养基(g/L)：柑橘皮水解液(木糖含量20)，酵母粉10，蛋白胨10。灭菌条件：木糖与其他营养成分分开灭菌，条件为121℃，20min。结合上述的所有技术方案，本专利技术所具备的优点及积极效果为：本专利技术提供的以柑橘皮为原料提高木糖醇产量的发酵方法，通过生物转化法，以实验室保存的Y-3号菌株为出发菌株，柑橘皮水解液为木糖来源，对木糖发酵工艺中的初始pH、温度、装液量、接种量及转速进行优化，确定最佳条件，生产木糖醇。实验表明，较优发酵条件为：转速140r/min，装液量为60mL/250mL，温度30℃，接种量为4％，起始pH5.5，最后木糖转化率达到64.4％，较未优化时的木糖转化率提高18.1％。附图说明图1是本专利技术实施例提供的以柑橘皮为原料提高木糖醇产量的发酵方法流程图。图2是本专利技术实施例提供的木糖标准曲线示意图。图3是本专利技术实施例提供的木糖醇标准曲线示意图。具体实施方式为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。针对现有技术存在的问题，本专利技术提供了一种以柑橘皮为原料提高木糖醇产量的发酵方法，下面结合附图对本专利技术作详细的描述。如图1所示，本专利技术实施例提供的以柑橘皮为原料提高木糖醇产量的发酵方法包括以下步骤：S101，柑橘皮水解液的制备：选材，柑橘皮半纤维素水解，浓缩，中和。S102，发酵条件的优化：对装液量、接种量、水解液的pH、发酵温度和转速进行单因素实验，依次求得最优培养条件。S103，测定方法：木糖浓度测定，木糖醇含量测定，转化率计算。下面结合实施例对本专利技术作进一步描述。本实施例以实验室保藏的转化木糖醇的Y-3号菌株出发，对木糖转化发酵条件进行优化。1、材料与方法1.1材料与仪器菌种来自实验室保藏的Y-3号菌株。活化培养基(g/L)：酵母膏5，磷酸二氢钾2，D-木糖20，二水氯化钙0.1，硫酸铵5，七水硫酸镁0.2，琼脂20。种子保藏培养基(g/L)：酵母膏5，磷酸二氢钾2，D-木糖20，二水氯化钙0.1，硫酸铵5，七水硫酸镁0.2，琼脂20。发酵培养基(g/L)：柑橘皮水解液(木糖含量20)，酵母粉10，蛋白胨10。灭菌条件：木糖与其他营养成分分开灭菌，条件为121℃，20min本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种以柑橘皮为原料提高木糖醇产量的发酵方法，其特征在于，所述以柑橘皮为原料提高木糖醇产量的发酵方法包括以下步骤：/n步骤一，柑橘皮水解液的制备：选材，柑橘皮半纤维素水解，浓缩，中和；/n步骤二，发酵条件的优化：对装液量、接种量、水解液的pH、发酵温度和转速进行单因素实验，依次求得最优培养条件；/n步骤三，测定方法：木糖浓度测定，木糖醇含量测定，转化率计算。/n

【技术特征摘要】
1.一种以柑橘皮为原料提高木糖醇产量的发酵方法，其特征在于，所述以柑橘皮为原料提高木糖醇产量的发酵方法包括以下步骤：
步骤一，柑橘皮水解液的制备：选材，柑橘皮半纤维素水解，浓缩，中和；
步骤二，发酵条件的优化：对装液量、接种量、水解液的pH、发酵温度和转速进行单因素实验，依次求得最优培养条件；
步骤三，测定方法：木糖浓度测定，木糖醇含量测定，转化率计算。


2.如权利要求1所述的以柑橘皮为原料提高木糖醇产量的发酵方法，其特征在于，进一步，步骤一中，所述柑橘皮水解液的制备方法包括：
(1)柑橘皮：选自温州蜜柑皮，将蜜柑皮烘干后，用电动粉碎器粉碎，粉碎粒度100目，半纤维素质量分数为6.9％；
(2)柑橘皮半纤维素水解：柑橘皮粉末以1:7(质量：体积)的固液比与质量浓度1.0％硫酸混合，121℃下水解1小时；
(3)浓缩：水解液离心滤去残渣后，50℃真空浓缩至总还原糖为20％；
(4)中和：水解液用NaOH中和至pH10.0，4000r/min离心20分钟去除沉淀；上清液用浓硫酸回调至pH5.5，冷藏备用。


3.如权利要求1所述的以柑橘皮为原料提高木糖醇产量的发酵方法，其特征在于，步骤二中，所述发酵实验每个变量做三个平行样，以木糖转化率为指标，确定最优条件；转速140r/min，装液量为60mL/250mL，温度30℃，接种量为4％，起始pH5.5，最后木糖转化率达到64.4％，较未优化时的木糖转化率提高18.1％。


4.如权利要求1所述的以柑橘皮为原料提高木糖醇产量的发酵方法，其特征在于，步骤三中，所述木糖浓度的测定方法为：
(I)取待测样品10mL，3000r/min离心10min，将上清液适当稀释；
(II)将1mL稀释的上清液加入25mL大试管中，加入3mL的DNS试剂，充分混匀后在沸水浴中反应5min，冷却，定容至25m...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈雪松，杨胜利，
申请(专利权)人：浙江树人学院浙江树人大学，
类型：发明
国别省市：浙江;33