利用玉米皮生產單細胞蛋白和l-阿拉伯糖的方法
2023-11-11 08:11:22
專利名稱：利用玉米皮生產單細胞蛋白和l-阿拉伯糖的方法
利用玉米皮生產單細胞蛋白和L-阿拉伯糖的方法
技術領域：
本發明涉及一種利用玉米皮生產單細胞蛋白和阿拉伯糖的方法，特別是以玉米皮 水解液為原料同時生產單細胞蛋白和阿拉伯糖的新方法，包括玉米皮水解，單細胞蛋白制 備菌種選擇，L-阿拉伯糖的結晶等方法。
背景技術：
我國是玉米生產大國，作為玉米澱粉加工業中的主要副產物，每年有大量的玉米 皮產出，其中主要成分是半纖維素、纖維素和蛋白質。但目前很多企業只將其用作飼料或廢 棄，造成很大的資源浪費，因此玉米皮的合理利用顯得非常重要。玉米皮中含有40%左右的 半纖維，主要是阿拉伯木聚糖，是由木糖和阿拉伯糖通過β-1，4-糖苷鍵連接而成，可通過 稀酸水解得到木糖和阿拉伯糖，同時部分纖維素水解為葡萄糖。玉米皮水解液中的L-阿拉伯糖屬於五碳醛糖，是一種沒有熱量的甜料，可抑制水 解雙糖的酶，抑制因攝入蔗糖而導致的血糖升高，可以抑制肥胖、預防並治療與高血糖相關 的疾病，具有較高的經濟價值和研究前景。玉米皮水解液中的葡萄糖和木糖可用於發酵生產單細胞蛋白(飼料酵母)，每 克飼料酵母中酵母菌的菌體數應在150億以上，飼料酵母是優質蛋白飼料，粗蛋白一般在 45%以上；賴氨酸含量較高，含豐富的B族維生素，還含有未知促生長因子。飼料酵母中鋅、 硒、鐵的含量很高，而且磷的吸收率對魚類而言可達93%，是所有常規飼料原料中利用率最 高的。飼料酵母可廣泛用於畜禽養殖業，是魚粉的最佳代替品，可降低養殖業的成本，具有 極大的經濟效益和社會效益。
發明內容本發明的目的是解決玉米澱粉加工業中的玉米皮利用效率低和環境汙染的問題， 提供一種利用玉米皮生產單細胞蛋白和L-阿拉伯糖的方法，以提高玉米皮綜合利用效率， 提高玉米澱粉加工業企業的經濟效益，降低環境汙染。本發明以玉米皮水解液生產單細胞蛋白和L-阿拉伯糖，既可以提高澱粉生產企 業的經濟效益，又能降低環境汙染，經濟效益和社會效益顯著，可謂一舉兩得。本發明提供的利用玉米皮生產單細胞蛋白和L-阿拉伯糖的方法包括第1、以玉米皮為原料，進行稀酸水解，得到玉米皮稀酸水解液；第2、選用能快速優先利用木糖和葡萄糖的熱帶假絲酵母菌種發酵玉米皮稀酸水 解液中的木糖和葡萄糖生產單細胞蛋白，假絲酵母的培養條件為溫度28°C，初始pH 4.0， 搖床轉速160轉/分，培養時間55小時；第3、將第2步發酵得到的發酵液離心，收集菌體乾燥製得單細胞蛋白，得率為 13.2% (玉米皮計)，並得到以阿拉伯糖為主要成分的發酵清液；第4、將第3步離心後得到的發酵清液經活性炭脫色、離子交換除雜、濃縮、結晶得 到L-阿拉伯糖晶體產品，得率為6. 8% (玉米皮計)
本發明的優點和積極效果本發明以澱粉工業的廢棄物為原料，原料來源廣泛且價格低廉，採用化學和生物 法相結合的生產方法，選取能特異性利用木糖和葡萄糖，而幾乎不利用阿拉伯糖的酵母菌 種，發酵玉米皮稀酸水解液中的木糖和葡萄糖生產單細胞蛋白，同時經離子交換、結晶製備 L-阿拉伯糖晶體產品，提高了玉米皮水解液中各種單糖的綜合利用價值。具有工藝簡單，經 濟效益顯著的特點，同時還解決了玉米皮處理不當造成的環境汙染問題。
圖1為利用玉米皮生產單細胞蛋白和L-阿拉伯糖的工藝流程。
具體實施方式實施例1 玉米皮稀酸水解液的製備步驟如下(1)準確稱取IOg烘乾後的玉米皮放入250mL三角瓶中加入稀硫酸水解，硫酸濃度 1. 5% ；液固比10 1，水解溫度115°C，水解時間3小時，採用HPLC測定主要單糖含量，結 果如下表1玉米皮水解液中各種糖的含量
權利要求
一種利用玉米皮生產單細胞蛋白和L 阿拉伯糖的方法，其特徵在於該方法包括第1、以玉米皮為原料，進行稀酸水解，得到玉米皮稀酸水解液；第2、選用能快速優先利用木糖和葡萄糖的酵母菌種發酵玉米皮稀酸水解液中的木糖和葡萄糖生產單細胞蛋白；第3、將第2步的發酵液進行離心分離，收集菌體，得到單細胞蛋白；第4、將第3步離心分離後的發酵清液經離子交換、結晶得到L 阿拉伯糖晶體產品。
2.根據權利要求1所述的方法，其特徵在於第2步所述的能夠快速優先利用木糖和葡 萄糖的酵母菌種為熱帶假絲酵母。
3.根據權利要求2所述的方法，其特徵在於所述的假絲酵母的培養條件為溫度28°C， 初始pH 4. 0，搖床轉速160轉/分，培養時間55小時，發酵結束後，離心，收集菌體，乾燥得 到單細胞蛋白，得率為13.2% (玉米皮計)，並得到以阿拉伯糖為主要成分的發酵清液。
4.根據權利要求1至3中所述的方法，其特徵在於第4步L-阿拉伯糖的製備是將離心 後得到的發酵清液經脫色、離子交換、濃縮、結晶得到L-阿拉伯糖晶體產品，產品得率以玉 米皮計為6.8%。
全文摘要
一種利用玉米皮(澱粉生產廢棄物)生產單細胞蛋白和L-阿拉伯糖的方法。首先以玉米皮為原料進行稀酸水解，得到玉米皮水解液；選用能快速優先利用葡萄糖和木糖而幾乎不利用L-阿拉伯糖的酵母菌種即假絲酵母，利用所選菌種發酵玉米皮稀酸水解液中的木糖和葡萄糖，發酵液進行離心分離，收集菌體，得到單細胞蛋白，其發酵清液經離子交換、結晶得到L-阿拉伯糖晶體產品。本發明以澱粉工業的廢棄物為原料，原料來源廣泛且價格低廉，採用化學和生物相結合的方法同時生產單細胞蛋白和L-阿拉伯糖，該方法具有工藝簡單，經濟效益顯著的特點，可大大提高玉米皮的綜合利用價值，同時解決環境汙染的問題。
文檔編號C12P19/02GK101974431SQ20101029911
公開日2011年2月16日 申請日期2010年10月8日 優先權日2010年10月8日 公開號201010299111.9
發明者張翠英, 杜麗平, 蓋偉東, 肖冬光, 郭學武, 陳葉福 申請人:天津科技大學