一種木薯生產油脂的方法
2023-05-14 21:48:31
一種木薯生產油脂的方法
【專利摘要】本發明的目的在於公開一種木薯生產油脂的方法，它包括如下步驟：（1）斯達氏油脂酵母菌的培養；（2）斯達氏油脂酵母菌種子液的製備；（3）木薯水解液的製備；（4）基礎限氮培養基的配置；及（5）將斯達氏油脂酵母菌種子液接種在基礎限氮培養基並發酵，產生油脂；與現有技術相比，通過對培養基條件的優化，菌體濃度和油脂量都可以得到較大的改善，利用木薯生產油脂完全為生物發酵過程，成本低，無汙染，是極為理想的油脂生產途徑，而且木薯原料來源廣泛且價格低廉，具有廣泛的經濟效應和應用前景，實現本發明的目的。
【專利說明】一種木薯生產油脂的方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及一種油脂生產的方法，特別涉及一種木薯生產油脂的方法。
【背景技術】
[0002] 微生物油脂是一種混合物，又稱為單細胞油脂，即產脂微生物在一定條件下，利用 碳水化合物、碳氫化合物和普通油脂作為碳源，在菌體內產生的大量油脂。微生物油脂的 開發與利用不僅豐富了傳統的油脂生產技術，而且將會逐漸成為工業化生產油脂的有效途 徑。
[0003] 目前，生產生物柴油的原料仍以植物油為主，原料成本佔總生產成本的75%_85%， 這嚴重地制約了生物柴油的產業化進程。一些微生物菌體油脂含量超過其細胞乾重的70%， 因此利用微生物油脂為原料製備生物柴油在未來生物柴油產業中將發揮重要作用。
[0004] 產油微生物通常可分：酵母和黴菌、藻類、細菌。通常，微生物細胞僅含有2%-3%的 油脂，但如將產油微生物置於特定的條件下培養，能夠將碳水化合物或碳氫化合物等轉化 為佔細胞乾重的30%-40%，乃至70%以上的油脂。
[0005] 利用微生物製備油脂具有如下優點：微生物細胞增殖快，生產周期短，微生物生長 所需的原料豐富，如澱粉、糖類、木質纖維類物質等，價格便宜；能連續大規模生產，生產成 本低；不受季節、氣候變化的限制。
[0006] 微生物油脂用途廣泛，通過與醇反應，可生產溶劑油、表面活性劑、潤滑油、油漆和 粘接劑等產品，同時還可作為獲取高附加值脂肪酸的原料，如y-亞麻酸（GLA)、花生四烯酸 (ARA)、二十碳五烯酸（EPA)、二十二碳六烯酸（DHA)等的原料。
[0007] 目前國內外無論是食用油脂還是工業用油脂均非常短缺，以動植物油脂生產生物 柴油麵臨成本高、原料總量缺口大、對季節的依賴性強等不利於大量生產的問題，為解決日 趨嚴重的能源短缺與環境惡化問題，人們開始致力於開發可再生液體燃料，其中生物柴油 是最具發展潛力的生物能源產品。
[0008] 微生物油脂是製取生物柴油的新資源，目前，生物柴油的生產主要以動、植物油脂 為原料，由於動植物油脂資源總量非常有限，限制了生物柴油產業可持續發展。
[0009] 因此，利用微生物生產油脂是開發新油脂資源的重要手段與途徑，探索如何更好 地利用微生物產油脂具有重要的現實意義。利用微生物生產油脂，其油脂脂肪酸存在於菌 體內，產量受菌體生物量與油脂含量的雙重影響，但適於細胞大量生長的條件與適於生產 油脂的條件往往不一致。優化培養條件成為提升微生物產油量的重要研究方向。
[0010] 木薯亦稱樹薯。大戟科，木薯屬。木薯原產於美洲熱帶，全世界熱帶地區廣為栽 培，主要分布在巴西、墨西哥、奈及利亞、玻利維亞、泰國、哥倫比亞、印尼等國。中國於19世 紀20年代引種栽培，現已廣泛分布於華南地區，廣東和廣西的栽培面積最大，福建和臺灣 次之，雲南、貴州、四川、湖南、江西等省亦有少量栽培。其塊根可食，可磨木薯粉、做麵包、提 供木薯水解液和漿洗用澱粉乃至酒精飲料。木薯是多年生植物，生長適應性強，耐旱，耐痔， 耐水，在各種土壤中都能生長。 toon] 木薯為世界三大薯類(木薯、甘薯、馬鈴薯）之一。木薯屬有100多個種，木薯為唯 一用於經濟栽培的種，其他均為野生種。木薯可分為甜、苦兩個品種類型。木薯的主要用途 是食用、飼用和工業上開發利用。塊根澱粉是工業上主要的制澱粉原料之一。世界上木薯 全部產量的65%用於人類食物，是熱帶溼地低收入農戶的主要食用作物。作為生產飼料的 原料，木薯粗粉、葉片是一種高能量的飼料成分。在發酵工業上，木薯水解液或乾片可製酒 精、檸檬酸、穀氨酸、賴氨酸、木薯蛋白質、葡萄糖、果糖等，這些產品在食品、飲料、醫藥、紡 織(染布)、造紙等方面均有重要用途。在中國主要用作飼料和提取澱粉。木薯的塊根含30% 的澱粉，木薯幹則含有70%的澱粉，被譽為"澱粉之王"。木薯澱粉粉質細膩，含蛋白質等雜 質少，其澱粉中直鏈澱粉佔17%，支鏈澱粉佔83%，支鏈澱粉含量比玉米、小麥高。
[0012] 我國木薯澱粉資源豐富，原料價格低，木薯澱粉分子結構中的羥基化學性質活潑， 化學反應性較玉米澱粉和穀類澱粉高，滲透力強、雜質含量低，特別適用於生產各種用途的 澱粉衍生物。
[0013] 微生物產生油脂的過程本質上與動植物產生油脂的過程相似，都是從利用乙醯 CoA羧化酶的羧化催化反應開始，經過多次鏈的延長及經去飽和酶的一系列去飽和作用等， 完成整個生化過程。其中去飽和酶是微生物通過氧化去飽和途徑生成不飽和脂肪酸的關鍵 酶，該過程稱之為脂肪酸氧化循環。
[0014] 因此，特別需要一種木薯生產油脂的方法，已解決上述現有存在的問題。
【發明內容】
[0015] 本發明的目的在於提供一種木薯生產油脂的方法，針對現有技術的不足，通過對 培養基條件進行優化以提高微生物油脂的產量。
[0016] 本發明所解決的技術問題可以採用以下技術方案來實現：
[0017] 一種木薯生產油脂的方法，其特徵在於，它包括如下步驟：
[0018] (1)斯達氏油脂酵母菌的培養；
[0019] (2)斯達氏油脂酵母菌種子液的製備；
[0020] (3)木薯水解液的製備；
[0021] (4)基礎限氮培養基的配置；及
[0022] (5)將斯達氏油脂酵母菌種子液接種在基礎限氮培養基並發酵，產生油脂。
[0023] 在本發明的一個實施例中，所述斯達氏油脂酵母菌的培養為斯達氏油脂酵母菌） 在YEH)固體斜面培養基上劃線接種，將劃線接種後的試管在恆溫培養箱培養5-6天，之後 再進行第二次和第三次傳代培養。
[0024] 進一步，所述恆溫培養的溫度為28°C。
[0025] 在本發明的一個實施例中，所述木薯水解液的製備為將木薯進行加工製備成木薯 澱粉，木薯澱粉用〇. 5mol/L的硫酸水解，將大分子的澱粉類物質變為小分子的單糖如葡萄 糖和果糖，以利於斯達氏油脂酵母菌的利用，水解完畢後冷卻至室溫，將PH值調至7。
[0026] 進一步，所述水解的條件為：水解溫度90度，水解時間2小時，料液比1 :5。
[0027] 進一步，所述PH值通過滴加稀的氫氧化鈉溶液進行調節。
[0028] 在本發明的一個實施例中，所述基礎限氮培養基的配置為加入的木薯水解液，然 後再按具體的要求加入其它的營養要素配置。
[0029] 在本發明的一個實施例中，所述基礎限氮培養基中木薯水解液濃度為40g/L，硫酸 銨濃度為2. 5g/L，KH2PO4濃度為I. 25g/L，酵母粉濃度為0. 7g/L，MgSO4. 7H20濃度為0. 7g/ L〇
[0030] 本發明的木薯生產油脂的方法，與現有技術相比，通過對培養基條件的優化，菌體 濃度和油脂量都可以得到較大的改善，利用木薯生產油脂完全為生物發酵過程，成本低，無 汙染，是極為理想的油脂生產途徑，而且木薯原料來源廣泛且價格低廉，具有廣泛的經濟效 應和應用前景，實現本發明的目的。
[0031] 本發明的特點可參閱本案以下較好實施方式的詳細說明而獲得清楚地了解。
【具體實施方式】
[0032] 為了使本發明實現的技術手段、創作特徵、達成目的與功效易於明白了解，下面結 合具體，進一步闡述本發明。
[0033] 本發明的木薯生產油脂的方法，它包括如下步驟：
[0034] (1)斯達氏油脂酵母菌的培養；
[0035] (2)斯達氏油脂酵母菌種子液的製備；
[0036] (3)木薯水解液的製備；
[0037] (4)基礎限氮培養基的配置；及
[0038] (5)將斯達氏油脂酵母菌種子液接種在基礎限氮培養基並發酵，產生油脂。
[0039] 斯達氏油脂酵母菌的培養：所選原始菌株(斯達氏油脂酵母菌）在YEH)固體斜面 培養基上劃線接種，將劃線接種後的試管在恆溫培養箱（28°C )培養5-6天，之後再進行第 二次和第三次傳代培養。製得的實驗菌置於冰箱中保存。
[0040] 斯達氏油脂酵母菌種子液的製備：在超淨工作檯上進行。紫外滅菌20min後用冷 卻的接種環從活化的斜面上挑取3塊(約3平方釐米，可帶有少量瓊脂)的斯達氏酵母菌，將 接種環伸入液體培養基中攪拌，直至菌體全部溶於培養基中。將八層紗布平整地包紮在整 個瓶口上(此時不再需要牛皮紙，因為斯達氏酵母菌生長時需要耗氧)。將接好種的培養基 放在搖床中，28°C，180rad/min 培養 20-24h。
[0041] 木薯水解液的製備：首先將木薯進行加工製備成木薯澱粉。木薯澱粉的加工工藝 為：木薯一清洗一粉碎一澱粉提取一細濾除沙一濃縮精製一脫水一乾燥。
[0042] 木薯粉末需要先用0. 5mol/L的硫酸水解，將大分子的澱粉類物質變為小分子的 單糖如葡萄糖和果糖等，以利於斯達氏油脂酵母菌的利用。水解條件為：水解溫度90度，水 解時間2小時，料液比1 :5。水解完畢後冷卻至室溫然後用PH儀將PH調至7 (斯達氏油脂 酵母菌發酵的最適PH)。可通過滴加稀得氫氧化鈉溶液進行PH的調節。
[0043] 基礎限氮培養基的配置：基礎限氮培養基的配置過程中首先加入的木薯水解液， 然後再按具體的要求加入其它的營養要素配置成所需的基礎限氮培養基以用於斯達氏 油脂酵母菌的搖瓶發酵。基礎限氮培養基配置完成以後需要進行高壓蒸汽滅菌（121°C， 15min)以排除雜菌的影響。冷卻後才可以進行液體種子的接種。
[0044] 根據實際需要配置，選取裝液量為50ml，用於斯達氏油脂酵母菌的搖瓶發酵以生 產微生物油脂。
[0045] (1)以碳源為研究對象時，碳源總和為70g/L，碳源共有7個水平，基礎限氮培養基 成份見下表（g/L)。其餘的營養成分為硫酸2. 0,酵母粉0. 5，KH2P04 1.0，MgS04. 7H20 0. 5。
[0046]
【權利要求】
1. 一種木薯生產油脂的方法，其特徵在於，它包括如下步驟： (1) 斯達氏油脂酵母菌的培養； (2) 斯達氏油脂酵母菌種子液的製備； (3) 木薯水解液的製備； (4) 基礎限氮培養基的配置；及 (5) 將斯達氏油脂酵母菌種子液接種在基礎限氮培養基並發酵，產生油脂。
2. 如權利要求1所述的木薯生產油脂的方法，其特徵在於，所述斯達氏油脂酵母菌的 培養為斯達氏油脂酵母菌）在YEH)固體斜面培養基上劃線接種，將劃線接種後的試管在恆 溫培養箱培養5-6天，之後再進行第二次和第三次傳代培養。
3. 如權利要求2所述的木薯生產油脂的方法，其特徵在於，所述恆溫培養的溫度為 28。。。
4. 如權利要求1所述的木薯生產油脂的方法，其特徵在於，所述木薯水解液的製備為 將木薯進行加工製備成木薯澱粉，木薯澱粉用〇. 5mol/L的硫酸水解，將大分子的澱粉類物 質變為小分子的單糖如葡萄糖和果糖，以利於斯達氏油脂酵母菌的利用，水解完畢後冷卻 至室溫，將PH值調至7。
5. 如權利要求4所述的木薯生產油脂的方法，其特徵在於，所述水解的條件為：水解溫 度90度，水解時間2小時，料液比1 :5。
6. 如權利要求4所述的木薯生產油脂的方法，其特徵在於，所述PH值通過滴加稀的氫 氧化鈉溶液進行調節。
7. 如權利要求1所述的木薯生產油脂的方法，其特徵在於，所述基礎限氮培養基的配 置為加入的木薯水解液，然後再按具體的要求加入其它的營養要素配置。
8. 如權利要求1所述的木薯生產油脂的方法，其特徵在於，所述基礎限氮培養基中木 薯水解液濃度為40g/L，硫酸銨濃度為2. 5g/L，KH2P04濃度為1. 25g/L，酵母粉濃度為0. 7g/ L，MgS04. 7H20 濃度為 0. 7g/L。
【文檔編號】C12R1/645GK104419735SQ201310363073
【公開日】2015年3月18日 申請日期:2013年8月19日 優先權日:2013年8月19日
【發明者】毛宇辰, 張馥驛 申請人:上海市建青實驗學校