[发明专利]以甘蔗汁为原料用肠膜明串珠菌发酵产甘露醇的方法

说明书

技术领域

本发明的技术方案涉及甘露醇的制备方法，具体地说是以甘蔗汁为原料用肠膜明串珠菌发酵产甘露醇的方法。

背景技术

甘露醇被广泛的应用于医药、食品、化工和电子等行业。全球甘露醇消费量约占多元醇总量的11%，每年约为15万吨。美国是甘露醇的最大消费国。其它如欧洲国家，用于生产口香糖、口含片和嘴嚼片的用量均较大。我国目前甘露醇消费主要是直接用于生产甘露醇注射液、药品辅助添加剂和无糖型食品添加剂等。由于食品行业尤其是口香糖对甘露醇需求量快速增加，甘露醇市场容量迅速扩大。甘露醇在医药行业用量较大，目前我国仅甘露醇注射液每年就要消耗甘露醇4500吨，2003年医药行业消费甘露醇5600吨。近年来我国肥胖和糖尿病较为严重，而且有越来越严重的趋势，因此对无糖并具有营养的甜味剂甘露醇需求潜力巨大，2004年我国食品及其添加剂领域对甘露醇的需求量约3000吨。

现有技术生产甘露醇的方法主要有四种：

(1) 海带提取法：提取1吨甘露醇约需13-15吨干海带，生产过程产生大量废水，能耗高，污染严重，收率低；

(2) 催化加氢法：以蔗糖或葡萄糖为原料的镍(Ni)催化高温高压加氢具有原料来源稳定，生产期限不受限制，成本低，但是其产率较低，且伴生的山梨醇不易分离；

(3) 酶转化法：酶法氢化需要在体系中加入价格昂贵的辅酶(NADH)，不经济；

(4) 微生物发酵法：自然界中能合成甘露醇的微生物种类较多，细菌、酵母和霉菌中都有一些菌株具有产甘露醇的能力。其中，用乳酸细菌发酵转化甘露醇，以甘露醇为主要产物，同时产乳酸、乙酸、乙醇和二氧化碳，而不产生其它多元醇等副产物，因而所得甘露醇产物易于分离纯化及精制，并且工艺条件温和，转化率较高。同时乳酸细菌是美国FDA认可的GRAS菌，是一种相对安全的菌种，因而用乳酸细菌来生产甘露醇的研发有着明显的优势。乳酸细菌又分为同型乳酸发酵细菌和异型乳酸发酵细菌，采用同型乳酸发酵细菌可以只能将葡萄糖经6-磷酸葡萄糖、6-磷酸果糖、1-磷酸甘露醇等中间化合物转化为甘露醇，并且产量低于异型乳酸发酵细菌；采用异型乳酸发酵细菌中的明串珠菌则可以将果糖或蔗糖中的果糖部分直接转化为甘露醇，例如，CN201310537851.5公开的以红糖为碳源明串珠菌发酵产甘露醇的方法和CN 201410065372.2披露的一株明串珠菌突变菌株及其构建方法和应用方法，这些方法不但产量高于同型乳酸发酵细菌，而且因为明串珠菌的染色体基因组大小只有2Mb左右，故发酵周期短。然而CN201310537851.5和CN 201410065372.2仍然存在培养基成本较高的缺陷，这些缺陷成为微生物发酵法生产甘露醇的瓶颈问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供以甘蔗汁为原料用肠膜明串珠菌发酵产甘露醇的方法，是一种以甘蔗汁为原料的制备培养基和肠膜明串珠菌应用该培养基发酵产甘露醇的方法，降低了培养基的成本，从而克服了微生物发酵法生产甘露醇的瓶颈问题。

本发明解决该技术问题所采用的技术方案是：以甘蔗汁为原料用肠膜明串珠菌发酵产甘露醇的方法，步骤如下：

第一步，以甘蔗汁-红糖为原料制备培养基：

（1.1）准备用具：

将夹有0.2μm滤膜的滤器A用牛皮纸包装好，然后与封口的100mL三角瓶一起放入高压灭菌锅内，于121℃灭菌20分钟，准备好灭菌的夹有0.2μm滤膜的滤器A和灭菌的100mL三角瓶；

（1.2）榨甘蔗汁：

称取3350克甘蔗，去皮后切成条状，放入果汁机中榨取甘蔗汁；

（1.3）甘蔗汁的离心与过滤：

取上一步（1.2）制得的1050mL甘蔗汁液用转速为13000转/分的离心机离心30分钟，取得甘蔗汁上清液A 1010mL；再把甘蔗汁上清液A用夹有0.2μm滤膜的滤器B过滤而获得甘蔗汁滤液B 1005mL；

（1.4）添加红糖获得甘蔗汁-红糖滤液：

往上述甘蔗汁滤液B 1005mL中加入红糖2.5克并搅拌使其完全溶解，从而获得甘蔗汁-红糖滤液C；

（1.5）冷灭菌：

在超净工作台的酒精灯附近将上述步骤（1.4）制得的甘蔗汁-红糖滤液C用上述步骤（1.1）准备好的灭菌的夹有0.2μm滤膜的滤器A过滤，制备得到无菌的甘蔗汁-红糖滤液D 1000mL，在上述步骤（1.1）准备好的灭菌的100mL三角瓶中加入刚制备得到的无菌的甘蔗汁-红糖滤液D 40mL后封口，作为下一步的培养基待用；

第二步，用肠膜明串珠菌发酵产甘露醇：