[发明专利]一种提高木糖醇发酵产量的方法

说明书

技术领域

本发明属于生物工程技术领域，具体涉及一种提高木糖醇发酵产量的方法。

背景技术

木糖醇是一种重要的五碳糖醇，是从玉米芯等其他纯天然植物中提取并经过化学加工的甜味剂。据业内人士估算，目前全球木糖醇生产量已达到5－6万吨，其中中国占了60%以上，约3－4万吨。而未来三年内全球木糖醇市场需求量将可能达到10万吨以上，市场潜在需求将高达40%。但是木糖醇产业的竞争也越来越激烈，控制成本和保证质量是获得竞争优势的根本保证。

木糖母液是木糖结晶后留下的颜色深的粘稠液体，里面含有木糖、L-阿拉伯糖、葡萄糖、半乳糖、甘露糖等杂糖，其中木糖、阿拉伯糖、葡萄糖的比例一般为2：1：1，其它的杂糖（半乳糖甘露糖）含量在8%以下。木糖母液不同生产厂家以及不同批号的含总糖量不同，一般总糖在60-75%之间。木糖占总糖的50-70%之间。木糖母液由于里面的杂糖含量高，导致其中的木糖的溶解度大而无法采用传统的方法结晶出来。如果采用色谱分离的方法则可以将里面不同的糖分离出来。采用色谱分离技术分离各种单糖，包括木糖醇，此工艺生产成本高。

目前生产木糖醇有化学加氢法和生物发酵法两种。由于木糖母液含多种杂糖，无法利用化学加氢法生产木糖醇。微生物发酵法生产木糖醇可避免剧烈化学反应，发酵条件温和，不需要特殊的耐腐蚀抗高压设备；细胞的抗逆能力可以适应较粗放的原料；生物催化剂的底物专一性保证产物中只有木糖醇，分离纯化步骤简单，可显著降低生产成本，被认为是最有发展潜力的木糖醇生产方法。自然界中能利用木糖产生木糖醇的微生物很多，从转化能力来说，酵母生产木糖醇的能力最为优越，尤其是其中的热带假丝酵母(C.tropicalis)。

发明内容

本发明的目的是提供一种在发酵培养基中添加葡萄糖酸钠来提高木糖醇产量的方法。本发明以木糖为发酵底物，使用热带假丝酵母株，在发酵培养液中添加葡萄糖酸钠，通过批式发酵进行木糖醇的生产。

该方法的原理为葡萄糖酸能够诱导葡萄糖酸激酶的合成，使得葡萄糖酸在葡萄糖酸激酶的作用下合成6-p-葡萄糖酸，6-p-葡萄糖酸又在6-p-葡萄糖酸脱氢酶的作用下生成5-磷酸核糖，增大了磷酸戊糖途径（HMP途径）的通量。而木糖醇发酵中的关键酶木糖还原酶是还原型辅酶II(NADPH)专一依赖型，且NADPH主要是由HMP途径大量生成。HMP途径的增强大大增加了NADPH的供应量，从而促进了木糖醇的发酵。

本发明中，发酵培养液的配方为：玉米浆3-6g/L、酵母粉3-6g/L、磷酸二氢钾6-9g/L、MgSO₄7H₂O0.1-0.4g/L、尿素3-6g/L、木糖90-120g/L，葡萄糖酸钠5-10g/L，以水配制。

进一步地，发酵培养液的配方为：玉米浆3-6g/L、酵母粉3-6g/L、磷酸二氢钾6-9g/L、MgSO₄7H₂O0.1-0.4g/L、尿素3-6g/L、木糖90-120g/L，葡萄糖酸钠5-8g/L，以水配制。

优选地，发酵培养液的配方为：玉米浆3.5g/L、酵母粉3.5g/L、磷酸二氢钾6g/L、MgSO₄7H₂O0.2g/L、尿素3g/L、木糖110g/L，葡萄糖酸钠6g/L，以水配制。

本发明方法中所述的酵母为假丝酵母属中的酵母。

优选地，所述酵母为热带假丝酵母(C.tropicalis)。

本发明方法中，发酵温度为30-35℃，初始pH4-5，OD_600nm值达到20之前控制溶氧为20%-30%，OD_600nm值达到20后降低溶氧至0%-5%，发酵周期为60-70小时。

优选地，发酵温度为33℃，初始pH4-5，OD_600nm值达到20之前控制溶氧为20%-30%，OD_600nm值达到20后降低溶氧至0%-5%，发酵周期为60-65小时。

本发明提供了葡萄糖酸钠在提高木糖醇发酵产量中的应用。

上述应用是指发酵培养液中葡萄糖酸钠浓度为5-10g/L。

具体地，可以采用以下方法验证实际发酵中葡萄糖酸钠对木糖醇产量的影响：