一種生產(chǎn)赤蘚糖醇的發(fā)酵方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及赤蘚糖醇的生產(chǎn)技術(shù)領(lǐng)域，具體地說是一種生產(chǎn)赤蘚糖醇的發(fā)酵方法。
【背景技術(shù)】
[0002]赤蘚糖醇是一種天然、零熱量、可替代蔗糖的填充型甜味劑，有著同蔗糖相似的清澈甜味，同其他糖醇一樣，赤蘚糖醇不會導(dǎo)致齲齒。比木糖醇略勝一籌，其原因在于人體內(nèi)沒有代謝赤鮮糖醇的酶系，所以當小腸吸收進入血液后，不能被代謝，而幾乎全部隨尿排出體外。它可以避免像其他糖醇由于量過大而引起腹脹、腸鳴和腹瀉的副作用。能適用于各類人群，尤其是糖尿病患者。基于赤蘚糖醇的功能和營養(yǎng)作用，它可被廣泛應(yīng)用于糖果、飲料、果凍及果凍型飲料、代糖包、口腔保健品等各種食品和飲料中。赤鮮糖醇是目前國際上惟一采用微生物發(fā)酵法生產(chǎn)的糖醇甜味劑。赤蘚糖醇未來有可能取代木糖醇。
[0003]赤蘚糖醇發(fā)酵周期一般在100?120小時之間，發(fā)酵時間越長運行成本越高、染菌機率越大。一般發(fā)酵液中赤蘚糖醇純度一般在80%?85%之間，發(fā)酵液中赤蘚糖醇純度越高赤蘚糖醇轉(zhuǎn)化率也就越大后序處理過程也越容易。赤蘚糖醇發(fā)酵是以葡萄糖為原料，由耐高滲酵母在耗氧條件下通過磷酸戊糖途徑途徑來完成的。耐高滲酵母在其自身生長及代謝赤蘚糖醇的過程中有眾多的酶參與其中，不同的酶發(fā)揮作用需要不同的條件，在不同的條件下酶的催化效率也是不同的。當前赤蘚糖醇在生產(chǎn)過程中，發(fā)酵條件的控制較為單一，不能根據(jù)耐高滲酵母生長代謝特性做出實時調(diào)整，以達到耐高滲酵母最適的生長代謝環(huán)境，將赤蘚糖醇的轉(zhuǎn)化率達到最大，生產(chǎn)周期達到最短。
[0004]因此，需要根據(jù)耐高滲酵母生長代謝特性，調(diào)整發(fā)酵條件以提高赤蘚糖醇純度、縮短生產(chǎn)周期，降低生產(chǎn)成本的方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的技術(shù)任務(wù)是提供一種生產(chǎn)赤蘚糖醇的發(fā)酵方法。
[0006]本發(fā)明的技術(shù)任務(wù)是按以下方式實現(xiàn)的，該發(fā)酵方法的步驟如下:
(1)解脂假絲酵母菌種活化，搖床培養(yǎng)，接種到一級種子罐中擴大培養(yǎng)，細胞數(shù)達到一定數(shù)量后接種到二級種子罐中擴大培養(yǎng)；
(2)用水溶解檸檬酸，加入一定量的氨水調(diào)節(jié)pH值到7?9制得弱堿性檸檬酸銨；
(3)向營養(yǎng)鹽罐中分別加入一定量的有機氮源、無機鹽加水溶解攪勻；
(4)將步驟(2)所得檸檬酸銨打入營養(yǎng)鹽罐中與步驟(3)所得營養(yǎng)鹽混合攪勻，蒸汽加熱滅菌；
(5)將質(zhì)量百分比濃度為20%?40%的葡萄糖溶液打入發(fā)酵罐中，蒸汽加熱滅菌；
(6)將二級種子液、步驟(4)所得營養(yǎng)鹽混合液打入發(fā)酵罐中與滅菌后葡萄糖溶液混合均勻；
(7)設(shè)定好發(fā)酵罐攪拌轉(zhuǎn)速，通入壓縮空氣，控制好溫度開始發(fā)酵； (8)20?30小時后降低攪拌轉(zhuǎn)速，提高通氣量，控制好發(fā)酵溫度；
(9)當葡萄糖<0.lg/100ml時發(fā)酵結(jié)束。
[0007]所述的步驟(1)中一級種子罐中的一級種子液為二級種子罐中的二級種子液質(zhì)量的8%?10%，二級種子液為發(fā)酵液質(zhì)量的8%?10%。
[0008]所述的梓檬酸錢投入量為發(fā)酵液質(zhì)量的0.2%?0.5%，有機氮源投入量為發(fā)酵液質(zhì)量的0.5%?1.5% ;無機鹽投入量為發(fā)酵液質(zhì)量的0.1%?0.3%。
[0009]所述的有機氮源為酵母膏、酵母粉、蛋白胨、牛肉膏、玉米漿中的一種或兩種以上的混合物；無機鹽為硫酸鎂、磷酸二氫鉀、氯化鈣、氯化銅中一種或兩種以上的混合物。
[0010]所述的步驟(7)中發(fā)酵罐攪拌轉(zhuǎn)速130?150轉(zhuǎn)/分鐘，壓力為0.05?0.1MPa，通入壓縮空氣量為0.2?0.3立方米空氣/立方米發(fā)酵液/分鐘，溫度為28?32°C。
[0011]所述的步驟(8)中發(fā)酵罐攪拌轉(zhuǎn)速110?130轉(zhuǎn)/分鐘，壓力為0.05?0.1MPa通入壓縮空氣量為0.3?0.5立方米空氣/立方米發(fā)酵液/分鐘，溫度為28?32°C。
[0012]本發(fā)明的一種生產(chǎn)赤蘚糖醇的發(fā)酵方法和現(xiàn)有技術(shù)相比，通過氨水調(diào)節(jié)pH值，使解脂假絲酵母菌生長和代謝處于最合適的pH值范圍，Mg2+是磷酸戊糖途徑關(guān)鍵酶的金屬離子激活劑，加入一定量的鎂鹽能提高此酶的活性，利于赤蘚糖醇的代謝。代謝中間產(chǎn)物延胡索酸鹽會抑制赤蘚酮糖還原酶的活性，添加適量的Ca2+可抑制延胡索酸鹽的產(chǎn)生，從而提高赤鮮糖醇的產(chǎn)率。在發(fā)酵初期較高的轉(zhuǎn)速和較低的通氣量利于解脂假絲酵母菌生長，發(fā)酵中后期較低的轉(zhuǎn)速和較高的通氣量利于解脂假絲酵母菌代謝。該方法能使解脂假絲酵母菌代謝效率最大化從而縮短發(fā)酵周期、提高赤鮮糖醇的純度。本發(fā)明的發(fā)酵方法具有簡單易行、運行成本低、發(fā)酵周期短、效果顯著、赤鮮糖醇的產(chǎn)率高等優(yōu)勢。
【具體實施方式】
[0013]下述具體實施例中發(fā)酵液總質(zhì)量為100噸。
[0014]實施例1:
該發(fā)酵方法的步驟如下:
(1)解脂假絲酵母菌種活化，搖床培養(yǎng)，接種到一級種子罐中擴大培養(yǎng)，細胞數(shù)達到一定數(shù)量后接種到二級種子罐中擴大培養(yǎng)；一級種子罐中的一級種子液為二級種子罐中的二級種子液質(zhì)量的8%，二級種子液為發(fā)酵液質(zhì)量的8%。
[0015](2)用水溶解檸檬酸，加入一定量的氨水調(diào)節(jié)pH值到7制得弱堿性檸檬酸銨；檸檬酸銨調(diào)節(jié)到此范圍可使發(fā)酵液的pH值到5?6，此pH值范圍正是解脂假絲酵母菌生長的最適pH值，而后隨解脂假絲酵母菌生長完成pH值也正好可以降到適合解脂假絲酵母菌代謝的最適pH值范圍3?4 ;
(3)向營養(yǎng)鹽罐中分別加入發(fā)酵液質(zhì)量0.5%的酵母膏，發(fā)酵液質(zhì)量0.1%的硫酸鎂加水溶解攪勻；
(4)將步驟(2)所得檸檬酸銨打入營養(yǎng)鹽罐中與步驟(3)所得營養(yǎng)鹽混合攪勻，檸檬酸銨加入量為發(fā)酵液質(zhì)量0.2%，蒸汽加熱滅菌；
(5)將質(zhì)量百分比濃度為20%的葡萄糖溶液打入發(fā)酵罐中，蒸汽加熱滅菌；
(6)將二級種子液、步驟(4)所得營養(yǎng)鹽混合液打入發(fā)酵罐中與滅菌后葡萄糖溶液混合均勻； (7)設(shè)定好發(fā)酵罐攪拌轉(zhuǎn)速130轉(zhuǎn)/分鐘，壓力為0.05MPa，通入壓縮空氣量為0.2立方米空氣/立方米發(fā)酵液/分鐘，控制溫度28°C，開始發(fā)酵；
(8)20小時后降低攪拌轉(zhuǎn)速110轉(zhuǎn)/分鐘，壓力為0.05MPa，通入壓縮空氣量為0.3立方米空氣/立方米發(fā)酵液/分鐘，控制發(fā)酵溫度為28 °C ;
(9)當葡萄糖<0.lg/100ml時發(fā)酵結(jié)束，發(fā)酵時間80小時，赤蘚糖醇純度為92.75%。
[0016]實施例2:
該發(fā)酵方法的步驟如下:
(1)解脂假絲酵母菌種活化，搖床培養(yǎng)，接種到一級種子罐中擴大培養(yǎng)，細胞數(shù)達到一定數(shù)量后接種到二級種子罐中擴大培養(yǎng)；一級種子罐中的一級種子液為二級種子罐中的二級種子液質(zhì)量的10%，二級種子液為發(fā)酵液質(zhì)量的10%。
[0017](2)用水溶解檸檬酸，加入一定量的氨水調(diào)節(jié)pH值到9制得弱堿性檸檬酸銨；檸檬酸銨調(diào)節(jié)到此范圍可使發(fā)酵液的pH值到5?6，此pH值范圍正是解脂假絲酵母