一種木薯生產(chǎn)油脂的方法
【專利摘要】本發(fā)明的目的在于公開一種木薯生產(chǎn)油脂的方法，它包括如下步驟：（1）斯達氏油脂酵母菌的培養(yǎng)；（2）斯達氏油脂酵母菌種子液的制備；（3）木薯水解液的制備；（4）基礎(chǔ)限氮培養(yǎng)基的配置；及（5）將斯達氏油脂酵母菌種子液接種在基礎(chǔ)限氮培養(yǎng)基并發(fā)酵，產(chǎn)生油脂；與現(xiàn)有技術(shù)相比，通過對培養(yǎng)基條件的優(yōu)化，菌體濃度和油脂量都可以得到較大的改善，利用木薯生產(chǎn)油脂完全為生物發(fā)酵過程，成本低，無污染，是極為理想的油脂生產(chǎn)途徑，而且木薯原料來源廣泛且價格低廉，具有廣泛的經(jīng)濟效應(yīng)和應(yīng)用前景，實現(xiàn)本發(fā)明的目的。
【專利說明】一種木薯生產(chǎn)油脂的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種油脂生產(chǎn)的方法，特別涉及一種木薯生產(chǎn)油脂的方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 微生物油脂是一種混合物，又稱為單細胞油脂，即產(chǎn)脂微生物在一定條件下，利用 碳水化合物、碳氫化合物和普通油脂作為碳源，在菌體內(nèi)產(chǎn)生的大量油脂。微生物油脂的 開發(fā)與利用不僅豐富了傳統(tǒng)的油脂生產(chǎn)技術(shù)，而且將會逐漸成為工業(yè)化生產(chǎn)油脂的有效途 徑。
[0003] 目前，生產(chǎn)生物柴油的原料仍以植物油為主，原料成本占總生產(chǎn)成本的75%_85%， 這嚴重地制約了生物柴油的產(chǎn)業(yè)化進程。一些微生物菌體油脂含量超過其細胞干重的70%， 因此利用微生物油脂為原料制備生物柴油在未來生物柴油產(chǎn)業(yè)中將發(fā)揮重要作用。
[0004] 產(chǎn)油微生物通?？煞郑航湍负兔咕⒃孱?、細菌。通常，微生物細胞僅含有2%-3%的 油脂，但如將產(chǎn)油微生物置于特定的條件下培養(yǎng)，能夠?qū)⑻妓衔锘蛱細浠衔锏绒D(zhuǎn)化 為占細胞干重的30%-40%，乃至70%以上的油脂。
[0005] 利用微生物制備油脂具有如下優(yōu)點：微生物細胞增殖快，生產(chǎn)周期短，微生物生長 所需的原料豐富，如淀粉、糖類、木質(zhì)纖維類物質(zhì)等，價格便宜；能連續(xù)大規(guī)模生產(chǎn)，生產(chǎn)成 本低；不受季節(jié)、氣候變化的限制。
[0006] 微生物油脂用途廣泛，通過與醇反應(yīng)，可生產(chǎn)溶劑油、表面活性劑、潤滑油、油漆和 粘接劑等產(chǎn)品，同時還可作為獲取高附加值脂肪酸的原料，如y-亞麻酸（GLA)、花生四烯酸 (ARA)、二十碳五烯酸（EPA)、二十二碳六烯酸（DHA)等的原料。
[0007] 目前國內(nèi)外無論是食用油脂還是工業(yè)用油脂均非常短缺，以動植物油脂生產(chǎn)生物 柴油面臨成本高、原料總量缺口大、對季節(jié)的依賴性強等不利于大量生產(chǎn)的問題，為解決日 趨嚴重的能源短缺與環(huán)境惡化問題，人們開始致力于開發(fā)可再生液體燃料，其中生物柴油 是最具發(fā)展?jié)摿Φ纳锬茉串a(chǎn)品。
[0008] 微生物油脂是制取生物柴油的新資源，目前，生物柴油的生產(chǎn)主要以動、植物油脂 為原料，由于動植物油脂資源總量非常有限，限制了生物柴油產(chǎn)業(yè)可持續(xù)發(fā)展。
[0009] 因此，利用微生物生產(chǎn)油脂是開發(fā)新油脂資源的重要手段與途徑，探索如何更好 地利用微生物產(chǎn)油脂具有重要的現(xiàn)實意義。利用微生物生產(chǎn)油脂，其油脂脂肪酸存在于菌 體內(nèi)，產(chǎn)量受菌體生物量與油脂含量的雙重影響，但適于細胞大量生長的條件與適于生產(chǎn) 油脂的條件往往不一致。優(yōu)化培養(yǎng)條件成為提升微生物產(chǎn)油量的重要研究方向。
[0010] 木薯亦稱樹薯。大戟科，木薯屬。木薯原產(chǎn)于美洲熱帶，全世界熱帶地區(qū)廣為栽 培，主要分布在巴西、墨西哥、尼日利亞、玻利維亞、泰國、哥倫比亞、印尼等國。中國于19世 紀20年代引種栽培，現(xiàn)已廣泛分布于華南地區(qū)，廣東和廣西的栽培面積最大，福建和臺灣 次之，云南、貴州、四川、湖南、江西等省亦有少量栽培。其塊根可食，可磨木薯粉、做面包、提 供木薯水解液和漿洗用淀粉乃至酒精飲料。木薯是多年生植物，生長適應(yīng)性強，耐旱，耐痔， 耐水，在各種土壤中都能生長。 toon] 木薯為世界三大薯類(木薯、甘薯、馬鈴薯）之一。木薯屬有100多個種，木薯為唯 一用于經(jīng)濟栽培的種，其他均為野生種。木薯可分為甜、苦兩個品種類型。木薯的主要用途 是食用、飼用和工業(yè)上開發(fā)利用。塊根淀粉是工業(yè)上主要的制淀粉原料之一。世界上木薯 全部產(chǎn)量的65%用于人類食物，是熱帶濕地低收入農(nóng)戶的主要食用作物。作為生產(chǎn)飼料的 原料，木薯粗粉、葉片是一種高能量的飼料成分。在發(fā)酵工業(yè)上，木薯水解液或干片可制酒 精、檸檬酸、谷氨酸、賴氨酸、木薯蛋白質(zhì)、葡萄糖、果糖等，這些產(chǎn)品在食品、飲料、醫(yī)藥、紡 織(染布)、造紙等方面均有重要用途。在中國主要用作飼料和提取淀粉。木薯的塊根含30% 的淀粉，木薯干則含有70%的淀粉，被譽為"淀粉之王"。木薯淀粉粉質(zhì)細膩，含蛋白質(zhì)等雜 質(zhì)少，其淀粉中直鏈淀粉占17%，支鏈淀粉占83%，支鏈淀粉含量比玉米、小麥高。
[0012] 我國木薯淀粉資源豐富，原料價格低，木薯淀粉分子結(jié)構(gòu)中的羥基化學(xué)性質(zhì)活潑， 化學(xué)反應(yīng)性較玉米淀粉和谷類淀粉高，滲透力強、雜質(zhì)含量低，特別適用于生產(chǎn)各種用途的 淀粉衍生物。
[0013] 微生物產(chǎn)生油脂的過程本質(zhì)上與動植物產(chǎn)生油脂的過程相似，都是從利用乙酰 CoA羧化酶的羧化催化反應(yīng)開始，經(jīng)過多次鏈的延長及經(jīng)去飽和酶的一系列去飽和作用等， 完成整個生化過程。其中去飽和酶是微生物通過氧化去飽和途徑生成不飽和脂肪酸的關(guān)鍵 酶，該過程稱之為脂肪酸氧化循環(huán)。
[0014] 因此，特別需要一種木薯生產(chǎn)油脂的方法，已解決上述現(xiàn)有存在的問題。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0015] 本發(fā)明的目的在于提供一種木薯生產(chǎn)油脂的方法，針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，通過對 培養(yǎng)基條件進行優(yōu)化以提高微生物油脂的產(chǎn)量。
[0016] 本發(fā)明所解決的技術(shù)問題可以采用以下技術(shù)方案來實現(xiàn)：
[0017] 一種木薯生產(chǎn)油脂的方法，其特征在于，它包括如下步驟：
[0018] (1)斯達氏油脂酵母菌的培養(yǎng)；
[0019] (2)斯達氏油脂酵母菌種子液的制備；
[0020] (3)木薯水解液的制備；
[0021] (4)基礎(chǔ)限氮培養(yǎng)基的配置；及
[0022] (5)將斯達氏油脂酵母菌種子液接種在基礎(chǔ)限氮培養(yǎng)基并發(fā)酵，產(chǎn)生油脂。
[0023] 在本發(fā)明的一個實施例中，所述斯達氏油脂酵母菌的培養(yǎng)為斯達氏油脂酵母菌） 在YEH)固體斜面培養(yǎng)基上劃線接種，將劃線接種后的試管在恒溫培養(yǎng)箱培養(yǎng)5-6天，之后 再進行第二次和第三次傳代培養(yǎng)。
[0024] 進一步，所述恒溫培養(yǎng)的溫度為28°C。
[0025] 在本發(fā)明的一個實施例中，所述木薯水解液的制備為將木薯進行加工制備成木薯 淀粉，木薯淀粉用〇. 5mol/L的硫酸水解，將大分子的淀粉類物質(zhì)變?yōu)樾》肿拥膯翁侨缙咸?糖和果糖，以利于斯達氏油脂酵母菌的利用，水解完畢后冷卻至室溫，將PH值調(diào)至7。
[0026] 進一步，所述水解的條件為：水解溫度90度，水解時間2小時，料液比1 :5。
[0027] 進一步，所述PH值通過滴加稀的氫氧化鈉溶液進行調(diào)節(jié)。
[0028] 在本發(fā)明的一個實施例中，所述基礎(chǔ)限氮培養(yǎng)基的配置為加入的木薯水解液，然 后再按具體的要求加入其它的營養(yǎng)要素配置。
[0029] 在本發(fā)明的一個實施例中，所述基礎(chǔ)限氮培養(yǎng)基中木薯水解液濃度為40g/L，硫酸 銨濃度為2. 5g/L，KH2PO4濃度為I. 25g/L，酵母粉濃度為0. 7g/L，MgSO4. 7H20濃度為0. 7g/ L〇
[0030] 本發(fā)明的木薯生產(chǎn)油脂的方法，與現(xiàn)有技術(shù)相比，通過對培養(yǎng)基條件的優(yōu)化，菌體 濃度和油脂量都可以得到較大的改善，利用木薯生產(chǎn)油脂完全為生物發(fā)酵過程，成本低，無 污染，是極為理想的油脂生產(chǎn)途徑，而且木薯原料來源廣泛且價格低廉，具有廣泛的經(jīng)濟效 應(yīng)和應(yīng)用前景，實現(xiàn)本發(fā)明的目的。
[0031] 本發(fā)明的特點可參閱本案以下較好實施方式的詳細說明而獲得清楚地了解。
【具體實施方式】
[0032] 為了使本發(fā)明實現(xiàn)的技術(shù)手段、創(chuàng)作特征、達成目的與功效易于明白了解，下面結(jié) 合具體，進一步闡述本發(fā)明。
[0033] 本發(fā)明的木薯生產(chǎn)油脂的方法，它包括如下步驟：
[0034] (1)斯達氏油脂酵母菌的培養(yǎng)；
[0035] (2)斯達氏油脂酵母菌種子液的制備；
[0036] (3)木薯水解液的制備；
[0037] (4)基礎(chǔ)限氮培養(yǎng)基的配置；及
[0038] (5)將斯達氏油脂酵母菌種子液接種在基礎(chǔ)限氮培養(yǎng)基并發(fā)酵，產(chǎn)生油脂。
[0039] 斯達氏油脂酵母菌的培養(yǎng)：所選原始菌株(斯達氏油脂酵母菌）在YEH)固體斜面 培養(yǎng)基上劃線接種，將劃線接種后的試管在恒溫培養(yǎng)箱（28°C )培養(yǎng)5-6天，之后再進行第 二次和第三次傳代培養(yǎng)。制得的實驗菌置于冰箱中保存。
[0040] 斯達氏油脂酵母菌種子液的制備：在超凈工作臺上進行。紫外滅菌20min后用冷 卻的接種環(huán)從活化的斜面上挑取3塊(約3平方厘米，可帶有少量瓊脂)的斯達氏酵母菌，將 接種環(huán)伸入液體培養(yǎng)基中攪拌，直至菌體全部溶于培養(yǎng)基中。將八層紗布平整地包扎在整 個瓶口上(此時不再需要牛皮紙，因為斯達氏酵母菌生長時需要耗氧)。將接好種的培養(yǎng)基 放在搖床中，28°C，180rad/min 培養(yǎng) 20-24h。
[0041] 木薯水解液的制備：首先將木薯進行加工制備成木薯淀粉。木薯淀粉的加工工藝 為：木薯一清洗一粉碎一淀粉提取一細濾除沙一濃縮精制一脫水一干燥。
[0042] 木薯粉末需要先用0. 5mol/L的硫酸水解，將大分子的淀粉類物質(zhì)變?yōu)樾》肿拥?單糖如葡萄糖和果糖等，以利于斯達氏油脂酵母菌的利用。水解條件為：水解溫度90度，水 解時間2小時，料液比1 :5。水解完畢后冷卻至室溫然后用PH儀將PH調(diào)至7 (斯達氏油脂 酵母菌發(fā)酵的最適PH)?？赏ㄟ^滴加稀得氫氧化鈉溶液進行PH的調(diào)節(jié)。
[0043] 基礎(chǔ)限氮培養(yǎng)基的配置：基礎(chǔ)限氮培養(yǎng)基的配置過程中首先加入的木薯水解液， 然后再按具體的要求加入其它的營養(yǎng)要素配置成所需的基礎(chǔ)限氮培養(yǎng)基以用于斯達氏 油脂酵母菌的搖瓶發(fā)酵。基礎(chǔ)限氮培養(yǎng)基配置完成以后需要進行高壓蒸汽滅菌（121°C， 15min)以排除雜菌的影響。冷卻后才可以進行液體種子的接種。
[0044] 根據(jù)實際需要配置，選取裝液量為50ml，用于斯達氏油脂酵母菌的搖瓶發(fā)酵以生 產(chǎn)微生物油脂。
[0045] (1)以碳源為研究對象時，碳源總和為70g/L，碳源共有7個水平，基礎(chǔ)限氮培養(yǎng)基 成份見下表（g/L)。其余的營養(yǎng)成分為硫酸2. 0,酵母粉0. 5，KH2P04 1.0，MgS04. 7H20 0. 5。
[0046]
【權(quán)利要求】
1. 一種木薯生產(chǎn)油脂的方法，其特征在于，它包括如下步驟： (1) 斯達氏油脂酵母菌的培養(yǎng)； (2) 斯達氏油脂酵母菌種子液的制備； (3) 木薯水解液的制備； (4) 基礎(chǔ)限氮培養(yǎng)基的配置；及 (5) 將斯達氏油脂酵母菌種子液接種在基礎(chǔ)限氮培養(yǎng)基并發(fā)酵，產(chǎn)生油脂。
2. 如權(quán)利要求1所述的木薯生產(chǎn)油脂的方法，其特征在于，所述斯達氏油脂酵母菌的 培養(yǎng)為斯達氏油脂酵母菌）在YEH)固體斜面培養(yǎng)基上劃線接種，將劃線接種后的試管在恒 溫培養(yǎng)箱培養(yǎng)5-6天，之后再進行第二次和第三次傳代培養(yǎng)。
3. 如權(quán)利要求2所述的木薯生產(chǎn)油脂的方法，其特征在于，所述恒溫培養(yǎng)的溫度為 28。。。
4. 如權(quán)利要求1所述的木薯生產(chǎn)油脂的方法，其特征在于，所述木薯水解液的制備為 將木薯進行加工制備成木薯淀粉，木薯淀粉用〇. 5mol/L的硫酸水解，將大分子的淀粉類物 質(zhì)變?yōu)樾》肿拥膯翁侨缙咸烟呛凸牵岳谒惯_氏油脂酵母菌的利用，水解完畢后冷卻 至室溫，將PH值調(diào)至7。
5. 如權(quán)利要求4所述的木薯生產(chǎn)油脂的方法，其特征在于，所述水解的條件為：水解溫 度90度，水解時間2小時，料液比1 :5。
6. 如權(quán)利要求4所述的木薯生產(chǎn)油脂的方法，其特征在于，所述PH值通過滴加稀的氫 氧化鈉溶液進行調(diào)節(jié)。
7. 如權(quán)利要求1所述的木薯生產(chǎn)油脂的方法，其特征在于，所述基礎(chǔ)限氮培養(yǎng)基的配 置為加入的木薯水解液，然后再按具體的要求加入其它的營養(yǎng)要素配置。
8. 如權(quán)利要求1所述的木薯生產(chǎn)油脂的方法，其特征在于，所述基礎(chǔ)限氮培養(yǎng)基中木 薯水解液濃度為40g/L，硫酸銨濃度為2. 5g/L，KH2P04濃度為1. 25g/L，酵母粉濃度為0. 7g/ L，MgS04. 7H20 濃度為 0. 7g/L。
【文檔編號】C12R1/645GK104419735SQ201310363073
【公開日】2015年3月18日 申請日期:2013年8月19日 優(yōu)先權(quán)日:2013年8月19日
【發(fā)明者】毛宇辰, 張馥驛 申請人:上海市建青實驗學(xué)校