[发明专利]一种果糖基发酵原料及其应用

说明书

技术领域

本发明涉及以菊粉植物为原料制得的果糖基发酵原料代替玉米淀粉等淀粉发酵原料作为发酵底物，应用于发酵工业中食品、燃料、化学品、材料和生物制剂等产品的生产过程。

背景技术

淀粉是最简单易得的葡萄糖基原料，微生物利用起来也十分的容易。目前，我国的淀粉主要是以玉米为原料制的。不过由于我国耕地面积有限，我国年产玉米1.2亿吨，产量还不足美国的一半，人均占有不到100公斤，并且养殖消耗占70-80％，用于工业的玉米占玉米总产量的10％左右，每年仅1000多万吨，因此，国内的玉米淀粉远远满足不了大规模的发酵工业的发展。

发酵原料是指微生物可以利用的并通过微生物转化用于生产食品、燃料、化学品、材料的原料。

淀粉发酵原料是指以玉米、马铃薯、木薯等富含淀粉的植物为原料加工生产的用于发酵工业中作为发酵原料而生产的淀粉。

自然界中存在一大类富含菊粉的植物，而菊粉不仅可供某些微生物直接利用，还可以通过水解成果糖、葡萄糖等易于微生物利用的糖。同时，这一类植物中的菊芋等，还具有能在盐碱地、荒漠地生长，抗虫抗病的特点。因此，利用这一类的菊粉植物，特别是菊芋，经过加工生产果糖基发酵原料，对我国的发酵工业的发展具有重要意义。

发明内容

本发明的目的是提供一种果糖基发酵原料及其应用；果糖基发酵原料是指由菊芋、菊苣等菊粉植物中以富含菊粉的器官为原料加工制得的，用于发酵工业中作为发酵原料而生产的菊芋粉、菊粉、果糖化的菊芋粉等产品。果糖基发酵原料所应用的领域为发酵工业中食品、燃料、化学品、材料和生物制剂等产品的生产领域；果糖基发酵原料完全可替代淀粉发酵原料；其生产成本低，原料来源广泛，工艺简单，技术路线成熟，可产业化实施。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种果糖基发酵原料，其可按如下过程加工，

1)将菊粉植物富含菊粉的器官晒干，经粉碎机粉碎成粉，过筛50～200目，制成菊芋粉；

2)将菊芋粉用45～70℃水溶解制成重量浓度10～20％溶液后，按每升加入1000U～100000U单位的菊粉酶的比例配制菊芋粉酶解反应液，菊粉酶酶活定义为每分钟水解底物产生1微摩尔果糖所需要的酶量，调节其pH值至4.2～6.5，在反应器中45～70℃反应3～9h，酶解反应完全后，形成果糖化的菊芋粉液体，或进一步经喷雾于燥，制成果糖化的菊芋粉。

菊粉是指一系列果糖多聚物，末端带有一个葡萄糖残基；所述菊粉植物是指在块根、块茎等器官中富含菊粉的一类植物，如菊芋、菊苣和/或大丽花富含菊粉的植物；所述富含菊粉的器官是指菊粉植物的块根或块茎；菊粉植物可以是自然界中筛选得到的植物，也可是人工选育或经过遗传改良的植物。

本发明是利用菊粉植物，特别是可在盐碱、荒涂地生长的菊芋为原料，果糖基发酵原料的加工方法是指将菊芋、菊苣等菊粉植物中富含菊粉的器官或组织通过晾晒、烘干、研磨、粉碎、菊粉酶水解等物理，化学或生物的方法加工成果糖化的菊芋粉等便于微生物利用的发酵原料。

果糖基发酵原料替代淀粉发酵原料进行发酵生产不但可应用于利用微生物发酵生产乳酸、琥珀酸、柠檬酸、延胡羧酸、苹果酸、衣康酸、丙酮酸、马莱酸、天冬氨酸、谷氨酸、赖氨酸、乙酸、1，6-二磷酸果糖、山梨醇、甘露醇、甘油、1，3-丙二醇，1，2-丙二醇，2，3-丁二醇，3-羟基丙酸(3-HPA)，聚乳酸，PHA，PHB等化学品和材料，还应用到甲醇、丁醇、二甲醚等燃料的生产，以及氨基酸、啤酒、味素、调味醋等食品的生产和酶、抗体等生物制剂的生产。

具体实施方式

实施例1

将菊芋块茎晒干，经粉碎机粉碎成粉，过筛50～200目，制成菊芋粉。

实施例2

将实施例1制成的菊芋粉用55℃水溶解制成10％溶液后，通过1MNaOH，1M HCl调节其pH值至6.5，按每升加入10000U单位的菊粉酶的比例配制菊芋粉酶解反应液(菊粉酶酶活定义为每分钟水解底物产生1微摩尔果糖所需要的酶量)，在反应器中45℃反应9h，经HPLC检测，酶解反应完全后，形成果糖化的菊芋粉液体(葡萄糖0.9％，果糖9.1％)，经喷雾干燥，制成果糖化的菊芋粉。

实施例3