[发明专利]耐高温醋酸菌及其发酵生产醋酸的应用

说明书

技术领域

本发明涉及一株耐高温醋酸菌，还涉及利用该菌株以乙醇为底物发酵生产醋酸的应用，属于生物技术领域。 

背景技术

醋酸是一种重要的工业原料，在食品、医药、化工等领域具有广泛的应用。食用醋酸一般利用微生物发酵法进行生产。 

醋酸菌( Acetic acid bacteria) 是醋酸发酵的主要工业用菌，能够将乙醇氧化成醋酸。常见的有醋杆菌属（Acetobacter）葡萄糖杆菌属（Gluconobacter）以及葡萄糖酸杆菌属（Gluconacetobacter）等，其中醋杆菌属和葡萄糖杆菌属的醋酸菌由于具有较高的乙醇氧化能力，常用于醋酸的液态纯种发酵生产。 

醋酸发酵需要在适宜的条件下进行才能获得较高的生产效率。通常，醋酸发酵最适温度为30-32 ℃，发酵温度过高，醋酸菌易老化，甚至造成醋酸菌死亡，导致醋酸发酵速率降低。由于醋酸发酵伴随着菌体的生长代谢，发酵过程产生大量的热，发酵液温度会逐渐升高，需要利用冷却装置对发酵罐进行降温、控温，以保证醋酸发酵的正常进行。多数国家和地区夏季温度较高，众多食醋生产企业在高温季节都会产生更多的降温成本，如果发酵温度控制不当会影响发酵效率，甚至造成减产、停产等。据测算，如果发酵温度能够由30 ℃提高到37 ℃，发酵冷却成本可以降低约50%。醋酸发酵温度的控制一方面要适合菌体生长，另一方面要控制最佳的发酵温度以获得较高的醋酸生成速率，因此，选育耐高温醋酸菌，在较高的温度下进行醋酸发酵生产对食醋酿造工业具有重要的现实意义。 

从自然界中筛选和诱变选育是最常用的菌种选育方法。孙文瑛等筛选到一株具有耐高温（36 ℃）高乙醇（11%）的醋酸菌，经优化后其醋酸产量达到48.6 g/L，产酸量较低（孙文瑛， 陈雄， 王志，等．耐高温高醇醋酸菌的筛选及其发酵工艺的初步优化，中国酿造，2011，1，44-47）。邵建宁等通过紫外线、硫酸二乙酯逐级诱变选育得到了两株醋酸菌，在培养温度40 ℃，培养基乙醇浓度12％(v/v)条件下发酵，酒精转化率分别达到70％和75％，但产酸速率和原料利用率较低，不能满足工业生产要求（邵建宁， 王秉峰， 路等学，等．耐高温高酒度醋酸菌选育研究．甘肃科学学报，2005，17(4)：12-14）。本发明利用从山西老陈醋醋醅中筛选得到的具有耐高温特点的巴氏醋杆菌CGMCC No. 8189，根据其生长和发酵特性，将醋酸发酵过程中温度和通气量控制分为前期、中期、后期三个阶段，前期控制发酵温度为菌体最适生长温度，能够在较短时间内获得较高的菌体浓度；中期控制发酵温度为菌体最适产酸温度，能够保证较高的醋酸生成速率；后期适当降低发酵温度保证残醇的消耗，防止醋酸过氧化。利用该耐高温醋酸菌及其发酵工艺发酵所得醋酸浓度可达60-180 g/L，酒精转化率达到85％以上，具有极高的工业应用价值。 

发明内容

本发明所要解决的技术问题之一是提供一株耐高温的醋酸发酵菌株，为了实现本发明的目的，拟采用如下技术方案： 

本发明一方面涉及醋酸菌，所述的醋酸菌为保藏编号为CGMCC No. 8189的巴氏醋杆菌或者其传代物。

在本发明的一个方面，所述的醋酸菌主要特征如下：在固体培养基上，该菌菌落较小，颜色呈乳白色，表面光滑、湿润，粘稠，边缘较整齐；在显微镜下观察，该菌株为革兰氏阴性菌，呈杆状，易串联生长；该菌株能够在25-45 ℃下生长和产酸，可以以乙醇为底物发酵生产醋酸。 

本发明另一方面还涉及上述醋酸菌在发酵制备醋酸中的应用。 

在本发明的一个优选实施方式中，所述的发酵底物为乙醇或者含有乙醇的酒。 

在本发明的一个优选实施方式中，所述的发酵过程分为三个阶段，第一阶段发酵温度为30-37 ℃，优选为32-35 ℃，每分钟通气量为1：0.05-0.1 v/v（液体与气体的体积比）；第二阶段发酵温度为30-45 ℃，优选为35 ℃或以上，进一步优选为35-38 ℃，每分钟通气量为1：0.08-0.2 v/v（液体与气体的体积比）；第三阶段发酵温度为25-35 ℃，优选为28-30 ℃，每分钟通气量为1：0.06-0.12 v/v（液体与气体的体积比）。 

在本发明的一个优选实施方式中，所述的发酵包括如下步骤： 

（1）一级种子培养：利用250-1000 mL的摇瓶，装有种子培养基30-100 mL，接入巴氏醋杆菌CGMCC No. 8189进行摇瓶培养，摇床转速为100-300转/分钟，温度为33-42 ℃，培养时间为20-30小时。