一种木糖母液的处理方法技术

本发明专利技术涉及一种木糖母液的处理方法。本发明专利技术先利用酒精酵母菌种发酵木塘母液中的葡萄糖制备酒精，蒸馏得酒精；然后利用木糖醇酵母菌种发酵母液中的木糖制备木糖醇，提取木糖醇，最后提取阿拉伯糖。利用两步发酵法，将木糖母液变废为宝，一方面减少了发酵生产木糖醇时过多的葡萄糖带来的抑制效应，另一方面提高了葡萄糖的利用率，提高了木糖母液的利用率，同时大大降低了作为废水处理的ＣＯＤ；生产过程简单、安全、节能。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及生物发酵
，特别地，本专利技术涉及。
技术介绍
木糖是一种重要的功能性食品添加剂和甜味剂，因其具有独特的化学性质和生理 功能，特别适用于糖尿病、肥胖病等病人的食疗添加剂，目前木糖醇的生产方法主要是化学 法，即采用玉米芯、甘蔗渣等富含聚戊糖的原料，经酸解成含有木糖的水解液，然后经中和、 脱色、离子交换、结晶的步骤从水解液中提取木糖。 木糖母液是一种加工木糖后的废液，含有丰富的葡萄糖、木糖、阿拉伯糖和半乳 糖。其中木糖和阿拉伯糖都是五碳糖，较难被微生物利用。目前，木糖醇酵母菌种可以利用 其中的木糖并将其转化为木糖醇，但是如果直接利用木糖母液作为木糖醇发酵的培养基， 母液中丰富的葡萄糖在发酵过程中形成的次级代谢物会严重抑制木糖转化为木糖醇，使得 发酵糖醇收率偏低，因此必须控制木糖醇发酵培养基中葡萄糖的浓度。 目前利用木糖母液的主要途径有以下几种1、利用木糖母液生产木糖和木糖醇， 生产过程复杂，需要把木糖与阿拉伯糖等其它杂质分离开来，同时木糖母液中葡萄糖和阿 拉伯糖未能充分利用；2、利用木糖母液生产阿拉伯糖，生产过程复杂，需要对木糖母液作进 一步处理；3、利用木糖母液生产糠醛，涉及到高温、高压的合成条件。 本专利技术通过对木糖母液中各成分的研究，提出一种综合利用木糖母液的方法，一 方面可以充分利用母液中丰富的葡萄糖，另一方面，也可以充分利用其中的木糖、阿拉伯 糖，不仅大大的提高了木糖母液的利用率，而且降低了木糖母液的COD，降低了废水处理难度。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供。 本专利技术所述的木糖母液的处理方法，是利用两步发酵法，先利用酒精酵母菌种发 酵其中的葡萄糖制备酒精，蒸馏得酒精；然后利用木糖醇酵母菌种发酵母液中的木糖制备 木糖醇，发酵液先后提取木糖醇和阿拉伯糖。 具体的说，包括以下步骤 1)将木糖母液作为碳源，配置葡萄糖浓度为2 3% (m/v)的酒精发酵培养基； 2)将酒精酵母菌种接种到酒精发酵培养基中进行培养，直至葡萄糖浓度降至 0.3% (m/v)以下终止发酵; 3)发酵醪液经过蒸馏得到酒精，再过滤去除酵母及部分杂质； 4)滤液与木糖母液混配作为碳源，制成含葡萄糖浓度为1. 0 1. 2% (m/v)，木糖浓度为10 15% (m/v)的木糖醇发酵培养基； 5)将木糖醇酵母菌种接种到木糖醇发酵培养基中进行培养；当发酵液中残木糖 浓度低于0.8% (m/v)时结束发酵；发酵结束后过滤发酵液去除酵母和部分杂质，滤液用于先后提取木糖醇和阿拉伯糖。 步骤2)中，所述培养如下进行，先进行有氧培养，通入无菌空气并搅拌；当酵母细 胞增殖到0D值为40 60时停止通无菌空气，同时流加木糖母液控制葡萄糖浓度在1 2% (m/v);当发酵醪液体积达到60 90%装液量时停止流加，继续发酵直至葡萄糖浓度降 至0. 3% (m/v)以下。 步骤5)中，所述培养如下进行，先进行有氧培养，通入无菌空气并搅拌；当酵母细 胞增殖到0D值为20 30时，转入微氧培养。 所述有氧培养是培养过程中通入无菌空气并搅拌，所述无菌空气的流速比为i : o. 4 i : i。 所述微氧发酵是培养过程中通入无菌空气并搅拌，所述无菌空气的流速比为 i : o. i i : o. 3。 本专利技术采用的酒精酵母菌种可为本领域生产乙醇常用的重组酵母菌或细菌，如 S. cerevisiae ZU-10 ;本专利技术采用的木糖醇酵母菌种可为本领域生产木糖醇常用的酵母菌 或细菌，如Candida sp.; 步骤2)和5)的培养温度可根据具体的菌种来确定，一般酒精发酵可选用26 32t:;木糖醇发酵可选用24 32t:;菌种的接种量也由本领域技术人员根据公知常识确定， 一般可选自1% 25%，优选5% 10%。 优选的，步骤5)中，所述培养如下进行，先以1 : 0.5的流速比通入无菌空气，搅 拌转速300rpm，28 3rC进行有氧培养，当酵母细胞增殖到0D值为20 30时以1 : 0.3 的流速比通入无菌空气转入微氧培养阶段。 所述发酵培养基，包括所述酒精发酵培养基和所述木糖醇发酵培养基中，还包括 氮源和无机盐，所用的氮源为本领域常用的氮源，优选为酵母粉、蛋白胨、玉米浆、尿素中的 一种或几种；所用的无机盐也采用本领域常用的无机盐，如硫酸镁、磷酸二氢钾等。 所述过滤可采用本领域常用的过滤方法，如离心、压滤、真空过滤等。 步骤3)和5)过滤后得到的酵母和部分杂质可用于制备饲料。 优选的，本专利技术的木糖母液的处理方法包括以下步骤 1)将木糖母液作为碳源，配置葡萄糖浓度为2 3% (m/v)的酒精发酵培养基； 2)将酒精酵母菌种接种到酒精发酵培养基中进行有氧培养，通入无菌空气并搅 拌，当酵母细胞增殖到OD值为40 60时停止通无菌空气进行酒精发酵，同时流加木糖母 液控制葡萄糖浓度在1 2% (m/v);当发酵醪液体积达到60 90%装液量时停止流加， 继续发酵直至葡萄糖降至0.3%以下； 3)发酵醪液经过蒸馏得到酒精，再过滤去除酵母及部分杂质； 4)滤液与木糖母液混配作为碳源，制成含葡萄糖浓度为1. 0 1. 2% (m/v)，木糖浓度为10 15% (m/v)的木糖醇发酵培养基； 5)将木糖醇酵母菌种接种到木糖醇发酵培养基中有氧酵母培养，当酵母细胞增殖到0D值为20 30时转入微氧发酵阶段；当发酵液中残木糖浓度低于0. 8% (m/v)时结束发酵。发酵结束后过滤发酵液去除酵母和部分杂质，滤液经过脱色、离交、浓縮、结晶制得木糖醇，结晶母液再经过模拟移动床、浓縮、结晶制得阿拉伯糖。 本专利技术中，如无特别指明，所用的百分比为质量体积百分比。 本专利技术所述的木糖母液的处理方法是利用酒精酵母菌种去除母液中的葡萄糖，一 方面减少了发酵生产木糖醇时过多的葡萄糖带来的抑制效应，另一方面提高了葡萄糖的利 用率；然后将木糖母液中的木糖转化为木糖醇，再经过提取木糖醇和阿拉伯糖两种高附加 值产品后，原木糖母液中COD大大降低，不但将木糖母液变废为宝，而且降低了木糖母液的 处理费用；生产过程简单、安全、节能。具体实施例方式以下实施例用于说明本专利技术，但不用来限制本专利技术的范围。 如无特别指明，实施例中采用的酒精酵母菌种和木糖醇酵母菌种分别为基因工程 酵母(S. cerevisiae ZU-10)和假丝酵母(Candidatropicalis)，均购自浙江大学 木糖母液是采用酸法工艺将玉米芯在115°C 125t:条件下水解，经过提取木糖 后剩余的加工废液。 经液相检测，某一批次木糖母液获得的数据为葡萄糖14.57% (m/v)，木糖 44. 76% (m/v)，阿拉伯糖17. 42% (m/v)，半乳糖11. 63% (m/v)。 实施例1 配制酒精发酵培养基木糖母液20% (m/v)，酵母粉0.5X (m/v)，玉米浆1. 0 % (m/v)，磷酸二氢钾0. 05% (m/v)，硫酸镁O. 075% (m/v)，自来水定容至1. 08L，pH自然。采用5L发酵罐。 将酒精发酵培养基在ll(TC灭菌15分钟，冷却至3(TC时接入0. 12L培养好的基因 工程酵母液体种子(S. cerevisiae ZU_10)。以l : 0. 6的流速比通入无菌空气，搅拌转速 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种木糖母液的处理方法，是利用两步发酵法，先利用酒精酵母菌种发酵木糖母液中的葡萄糖制备酒精，蒸馏得酒精；然后利用木糖醇酵母菌种发酵母液中的木糖制备木糖醇，发酵液先后提取木糖醇和阿拉伯糖。

【技术特征摘要】
一种木糖母液的处理方法，是利用两步发酵法，先利用酒精酵母菌种发酵木糖母液中的葡萄糖制备酒精，蒸馏得酒精；然后利用木糖醇酵母菌种发酵母液中的木糖制备木糖醇，发酵液先后提取木糖醇和阿拉伯糖。2. 如权利要求1所述的处理方法，其特征在于，包括以下步骤1) 将木糖母液作为碳源，配置葡萄糖质量体积浓度为2 3%的酒精发酵培养基；2) 将酒精酵母菌种接种到酒精发酵培养基中进行培养，发酵代谢酒精，直至葡萄糖浓度降至质量体积浓度0. 3%以下；3) 发酵醪液经过蒸馏得到酒精，再过滤去除酵母及部分杂质；4) 滤液与木糖母液混配作为碳源，制成含葡萄糖质量体积浓度为1. 0 1. 2%，木糖质量体积浓度为10 15%的木糖醇发酵培养基；5) 将木糖醇酵母菌种接种到木糖醇发酵培养基中进行培养，当发酵液中残木糖质量体积浓度低于0.8%时结束发酵；发酵结束后过滤发酵液去除酵母和部分杂质，滤液用于先后提取木糖醇和阿拉伯糖。3. 如权利要求2所述的处理方法，其特征在于，步骤2)中，所述培养如下进行，先进行有氧培养，通入无菌空气并搅拌；当酵母细胞增殖到0D值为40 60时停止通无菌空气，同时流加木糖母液控制葡萄糖质量体积浓度在1 2%;当发酵醪液体积达到60 90%装液量时停止流加，继续发酵直至葡萄糖质量体积浓度降至0. 3%以下。4. 如权利要求2所述的处理方法，其特征在于，步骤5)中，所述培养如下进行，先进行有氧培养，通入无菌空气并搅拌；当酵母细胞增殖到0D值为20 30时，转入微氧培养。5. 如权利要求3或4所述的处理方法，其特征在于，所述有氧培养是培养过程中通入无菌空气并搅拌，所述无菌空气的流速比为1 : 0.4 1 : 1。6. 如...

【专利技术属性】
技术研发人员：李荣杰，尚海涛，邓远德，郑辉，陈龙泉，
申请(专利权)人：安徽丰原发酵技术工程研究有限公司，
类型：发明
国别省市：34[中国|安徽]