專利名稱：一種利用甘薯全基質發酵生產生物油脂的方法
技術領域：
本發明屬于生物技術領域，具體涉及一種利用產油酵母菌以甘薯原料發酵生產生 物油脂的方法。
背景技術：
近年來，生物柴油作為化石能源的替代品，是最重要的可再生液體燃料產品，已成 為國際上發展最快、應用最廣的環保可再生能源。生物柴油傳統方法以植物油脂(大豆、油 菜籽、麻風果等)、廢餐飲油等為原料酯化交換反應得到，以植物油脂為原料生產生物柴油， 原料成本占總生產成本的70%-85%。作為生物柴油原料的菜籽油、大豆油、棉籽油、工業廢脂 肪酸以及廚余油等價格均高于或接近生物柴油成品，因此當前以油脂類原料進行生物能源 的生產首先需要解決油脂原料的低成本供應問題。某些微生物在一定的條件下能將碳水化合物、碳氫化合物等碳源轉化為菌體內貯 存的油脂，如果油脂含量超過生物總量的20%，即為產油微生物。產油微生物以酵母菌和霉 菌類的真核微生物居多。然而利用高品質的碳源如葡萄糖、玉米淀粉等為原料發酵生產油 脂成本較高；而以纖維質非糧食原料進行油脂發酵生產技術目前技術還不成熟，還處于開 發階段。甘薯資源具有種植廣泛、生長適應性強等特點，以重慶為例，2009年種植面積37 萬公頃，總產量880萬噸，種植產業就業人數1000萬人左右，具備工業化生產原料供應保障 的優勢。因此，以甘薯資源(鮮甘薯或薯干片等)，利用產油微生物發酵生產生物油脂是目前 具有開發潛力的一條低成本生產工藝路線。
發明內容
本發明的目的在于針對現有技術存在的不足，提出一種以甘薯資源為原料，利用 產油酵母發酵生產生物油脂的方法。用于實現本發明目的的具體技術解決方案如下
甘薯全基質同步糖化發酵工藝先將鮮甘薯或薯干片進行粉碎到合適的粒徑，然后以 甘薯粉和3%的氫氧化鈉以1:5-10的料液質量體積比加入，水解5-10 h。完后，調pH到 5. 0-6. 0待用；將水解液加入40-80單位(每克淀粉計)的α —淀粉酶和150-300單位(每 克淀粉計)的糖化酶，同時接入產油酵母種子液，進行同步糖化發酵。或者，甘薯全基質生料同步糖化發酵工藝取一定量的薯干粉或鮮甘薯與無菌水 混合，加入40-80單位(每克淀粉計)的α —淀粉酶和150-300單位(每克淀粉計)的糖化 酶，接入產油酵母種子液，進行生料同步糖化發酵。以上兩種方式，產油酵母搖瓶發酵控制條件為接種量為5 15%，培養溫度為 26 30°C ；搖床轉速180-220 r/min,發酵3-6天。經以上發酵后，對油脂進行提取分析利用酸熱法提取油脂，取適量發酵液于 4000 r/min離心，菌體沉淀按每克菌6ml的比例加入4mol/L的鹽酸，震蕩混勻，室溫放置30min后，沸水浴5min后，冰浴冷卻，加入2倍體積的氯仿甲醇(1 1)提取液，充分振蕩后， 4000 r/min離心，取氯仿層，加入等體積的0. 1%的NaCl溶液，振蕩混勻后，4000 rpm離心，
取氯仿層于稱量杯中，除去氯仿，直至恒重，稱重得油脂含量。本發明使用的菌種是購于中國普通微生物菌種保藏管理中心(CGMCC)產油 酵母菌種(皮狀絲孢酵母斤cutaneum CGMCC 2. 1374)，除此以外，還可用 于其它來源于中國普通微生物菌種保藏中心的產油酵母菌種如Lipomyces starkeyi, Rhodosporidiutn toruloides, Yarrowia lipolytica, Rhodotorula glutinis, Cryptococcus curvatus, Rhodotorula rubra 等。本發明所具有的優點
目前制備生物柴油的原料主要以植物油脂為主，植物油脂的高成本已成為制約生物柴 油產業發展的主要問題。本發明以廉價易得的甘薯資源為原料，開發生產生物油脂的低成 本的工藝路線；同時采用的甘薯同步糖化發酵工藝和甘薯生料糖化發酵工藝，不需添加其 他培養基成分，減少了生產過程的高溫糊化、培養基升溫滅菌的高能耗消耗，使生產成本進 一步大幅度降低。此外，通過微生物產生的生物油脂組成與植物油類似，可以作為生產生物 柴油的原料，和其他工藝路線相比，具有明顯的產業化優勢。
具體實施例方式實施例1
采用甘薯全基質同步糖化發酵工藝(滅菌):稱取甘薯粉和3%的氫氧化鈉以1 :6的料液 質量體積比混合，水解5h，調節ph至6.0。將水解液分裝到250 mL的三角瓶中，裝液量為 50 mL，水解液滅菌，滅菌溫度121°C，時間30 min。冷卻后加入50單位(每克淀粉計)的α 一淀粉酶和200單位(每克淀粉計)的糖化酶，同時接入10% (V/V)酵母種子液(菌種是購 于中國普通微生物菌種保藏管理中心(CGMCC)產油酵母菌種(皮狀絲孢酵母Trichosporon cutaneum CGMCC 2. 1374)，培養條件為 29°C，搖床轉速 180 r/min，培養 96h。然后采用酸熱法提取油脂取發酵液于4000 r/min離心，菌體沉淀按每克菌6ml 的比例加入4mol/L的鹽酸，震蕩混勻，室溫放置，然后沸水浴，再冰浴冷卻，加入2倍體積 的氯仿甲醇(1 :1)提取液，充分振蕩后，4000 r/min離心，取氯仿層，加入等體積的0. 1%的 NaCl溶液，振蕩混勻后，4000 rpm離心，取氯仿層于稱量杯中，除去氯仿，直至恒重，稱重得 油脂含量，并測定油脂產量為2. 26 g/L。實施例2:
甘薯全基質同步糖化發酵工藝(不滅菌)稱取甘薯粉和3%的氫氧化鈉以1 :6的料液 質量體積比混合，水解5h，調節ph至6.0。將水解液分裝到250 mL的三角瓶中，裝液量為 50 mL，水解液不滅菌，加入50單位(每克淀粉計)的α —淀粉酶和200單位(每克淀粉計) 的糖化酶，同時接入10% (V/V)酵母種子液(菌種是購于中國普通微生物菌種保藏管理中心 (CGMCC)產油酵母菌種(皮狀絲孢酵母cutaneum CGMCC 2. 1374)，培養條件 為29°C，搖床轉速180 r/min，培養96h。采用酸熱法提取油脂取發酵液于4500 r/min離心，菌體沉淀按每克菌5 ml的 比例加入5 mol/L的鹽酸，震蕩混勻，室溫放置，然后沸水浴，再冰浴冷卻，加入3倍體積的 氯仿甲醇(1 :1)提取液，充分振蕩后，4500 r/min離心，取氯仿層，加入等體積的0.2%的NaCl溶液，振蕩混勻后，4500 rpm離心，取氯仿層于稱量杯中，除去氯仿，直至恒重，稱重得 油脂含量為2. 67 g/L。實施例3:
甘薯全基質生料同步糖化發酵工藝(不滅菌)稱取適量的甘薯粉和無菌水混合。將甘 薯混合液分裝到250 mL的三角瓶中，裝液量為50 mL，不滅菌，加入50單位(每克淀粉計) 的α —淀粉酶和200單位(每克淀粉計)的糖化酶，同時接入10% (V/V)酵母種子液(購 于中國普通微生物菌種保藏管理中心(CGMCC)產油酵母菌種(皮狀絲孢酵母Trichosporon cutaneum CGMCC 2. 1374)，培養條件為 29°C，搖床轉速 180 r/min，培養 96h。采用酸熱法提取油脂取發酵液于5000 r/min離心，菌體沉淀按每克菌8ml的 比例加入4mol/L的鹽酸，震蕩混勻，室溫放置，然后沸水浴，再冰浴冷卻，加入2倍體積的 氯仿甲醇(1 1)提取液，充分振蕩后，5000 r/min離心，取氯仿層，加入等體積的0. 3%的 NaCl溶液，振蕩混勻后，5000 rpm離心，取氯仿層于稱量杯中，除去氯仿，直至恒重，稱重得 油脂含量為3. 13 g/L。說明實施例1和實施例2主要是顯示的是同步糖化發酵工藝技術，為關鍵技術 點。采用的滅菌和不滅菌工藝只是同步糖化發酵工藝的兩種方式，但特色是不滅菌工藝； 即使采用滅菌工藝，在能耗方面也是有所節省的，比如采用的低溫糊化工藝，也是降低能耗 的。
權利要求
一種利用甘薯全基質發酵生產生物油脂的方法，所述方法是將薯干粉或鮮甘薯和3%的氫氧化鈉以l5 10的料液質量體積比加入，水解5 10 h后，調pH到5.0 6.0；然后將水解液加入40 80單位(每克淀粉計)的α一淀粉酶和150 300單位(每克淀粉計)的糖化酶，同時接入5 15%(V/V)的產油酵母種子液，進行同步糖化發酵；產油酵母搖瓶發酵控制條件為接種量為5~15%，培養溫度為26~30℃，搖床轉速180 220 r/min,發酵3 6天；最后再提取油脂。
2.一種利用甘薯全基質發酵生產生物油脂的方法，所述方法是先取薯干粉或鮮甘薯與 無菌水混合，在甘薯混合液中按每克淀粉計加入40-80單位的α —淀粉酶和150-300單位 的糖化酶，然后接入產油酵母種子液，進行生料同步糖化發酵，產油酵母搖瓶發酵控制條件 為接種量為5 15%，培養溫度為26 30°C，搖床轉速180-220 r/min,發酵3_6天；最后再提 取油脂。
3.根據權利要求1或2所述的利用甘薯全基質發酵生產生物油脂的方法，所述提取油 脂的方法是采用酸熱法取發酵液于3000-6000 r/min離心，菌體沉淀按每克菌5_10ml的 比例加入2-8mol/L的鹽酸，震蕩混勻，室溫放置，然后沸水浴，再冰浴冷卻，加入1-4倍體 積的氯仿甲醇(1 :1)提取液，充分振蕩后，3000-6000 r/min離心，取氯仿層，加入等體積 的0. 1-0. 5%的NaCl溶液，振蕩混勻后，3000-6000 rpm離心，取氯仿層于稱量杯中，除去氯 仿，直至恒重，稱重得油脂含量。
4.根據權利要求1或2所述的利用甘薯全基質發酵生產生物油脂的方法，其特征在 于所述產油酵母菌種采用皮狀絲孢酵母Trichosporon cutaneum CGMCC 2. 1374，或產油 酵母菌禾中 Lipomyces starkeyi.、Rhodosporidium toruloides、Yarrowia Iipolytica^ Rhodotorula glutinis、Cryptococcus curvatus 或Rhodotorula rubra。
全文摘要
本發明提出一種利用甘薯全基質發酵生產生物油脂的方法，其是將薯干粉或鮮甘薯和3%的氫氧化鈉以l5-10的料液質量體積比加入，水解5-10h后，調pH到5.0-6.0；然后以每克淀粉計將水解液加入40-80單位的α一淀粉酶和150-300單位的糖化酶，同時接入5-15%(V/V)的產油酵母種子液，進行同步糖化發酵；產油酵母搖瓶發酵控制條件為接種量為5~15%，培養溫度為26~30℃，搖床轉速180-220r/min,發酵3-6天；最后再提取油脂。本發明以廉價易得的甘薯資源為原料，采用的甘薯同步糖化發酵工藝，不需添加其他培養基成分，減少生產過程的能耗，降低生產成本。通過微生物產生的生物油脂組成與植物油類似，可以作為生產生物柴油的原料，和其他工藝路線相比，具有明顯的產業化優勢。
文檔編號C12R1/645GK101948884SQ20101028501
公開日2011年1月19日 申請日期2010年9月17日 優先權日2010年9月17日
發明者付玉凡, 楊瓊丹, 鄒祥 申請人:西南大學