半纤维素制木糖醇

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丁兴红‘夏黎明‘薛培俭２，，
ｌ浙江大学化学工程与生物工程系，（．浙江杭州３ｏ２；．１０７２发酵技术国家工程研究中心，安徽蚌埠２ｏ）３１０摘要：为了提高Ｃｄｄ、．Ｕ０发酵玉米芯半纤维素水解液生产木糖醇的得率，ｎａｉａｐＺ一４采用石灰中和、石灰过中和、
利用Ｃｎｄｓ．Ｕ０发酵玉米芯半纤维素水解ａｄａＺ一ｉＰ４
液生产木糖醇．在发酵罐中比较了分阶段改变通气速率与恒定通气速率对发酵生产木糖醇的影响，得到了适宜的发酵生产木糖醇的通气条件，为发酵法生产木糖醇工业化奠定了理论基础．
水解液以Ｚｍ／ｉ的流速流经离子交换柱，Ｌｍｎ收集过柱后的水解液即为脱毒水解液．１２５低温蒸发浓缩脱毒后的玉米芯半纤维素．．水解液，在旋转蒸发仪（Ｅ５一８上海亚荣生化仪Ｒ２９，器厂）６ ℃下蒸发浓缩水解液至一定的倍数．中，５１３菌种和培养基．假丝酵母（ａｄａＰＺ一：Ｃｎｄ、．Ｕ０）由美国普度大ｉ４学可再生资源工程研究室赠送，经菌种驯化筛选，是发酵生产木糖醇的优良菌株．菌种保藏培养基：酵母粉１５，．９胰蛋白陈２５．９琼脂粉２９玉米芯半纤维素水解液ＩＬ，０，．液体菌种培养基（／）木糖１，９Ｌ：。葡萄糖１，。酵母粉１５胰蛋白陈２５麦芽汁３０．，．，．．发酵培养基在０：４ｍＬ适当浓缩的玉米芯半纤维素水解液中，补加ｓＬ含酵母粉（９Ｊ和胰ｍ０Ｉ３／）蛋白５。９Ｊ的溶液，膝（八）起始ｐＨ调至５５１ ’ ．，１Ｃ灭菌１ｉ．５ｍｎ１４菌种培养与发酵条件．菌种培养：斜面菌种一环，１ｏＬ液体菌接人０ｍ
ｍｅｔＫＦ００ＢｏｎｉｅｉＡｎｅＬＺ０，ｉｇｅｒｇＧ，Ｗａ，ｒｅｎｎｌｄＳｉｅｌｄ中加人２２ｗｔｒｎ）ｚａ．５Ｌ经离子交换树脂Ｄｏ３ｌ脱毒处理过的发酵培养基，５ｍ２Ｌ液体菌种和体积０
百度文库体积）与质量分数为１０．％的硫酸混合，１７１在０￣１０
收稿日２６０一９期：０一１２．０
境Ｌ； ’ 而利用微生物发酵法生产木糖醇，」无需繁琐的木糖纯化步骤，并且反应条件温和，能耗低，对环境污染程度小，产品质量更加安全可靠川．在玉米芯半纤维素酸水解过程中，所产生的乙
浙江学工学网ｗｗＪｒｌｚ．ｕｎｅ大学报（版）址：ｗ．ｕａ．ｕｅ．／ｇｏｎｓｄｃｎｊ
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学报（工学版）
第４卷１
酸、糠醛、四氢吠喃、酚类等毒性物质会抑制水解液的发酵性能．同时，水解液中富含的多种金属离子和
阴离子对酵母菌的代谢也存在不可忽视的作用川．
为了提高水解液的发酵性能，半纤维素酸水解液发酵前一般需经脱毒预处理．通气条件是影响木糖醇得率的关键因子之一，它决定了发酵培养基中木糖代谢是细胞生长，还是
活性炭脱色、离子交换树脂吸附等措施对水解液进行脱毒处理，３７ｌ发酵罐中（ ℃、并在Ｊ０３转速３ｒｉ、Ｈ０／ｎｐｍ
５５考察了不同通气条件对发酵工艺的影响．．）结果表明，弱碱性离子交换树脂Ｄ０对半纤维素水解液具有良好的３１脱毒效果，能明显改善半纤维素水解液的发酵性能；分阶段改变通气速率比恒定通气速率发酵生产木糖醇得率更
ｗｒｓｅｕｅｏｔｅｅｅｐｎｏａｆｃｎａｄａｇ一ａｘｌｏｆｍｎａｏｒｃｓｆｍｈｍ－ｏｋｉｒｑｉｄｆｒｈｄｖｌｍｅｔｆｎｅｉｅｔｎｌｅｃｌｙｔｌｅｅｔｉｏｅｓｒｅｉｒｏｆｉｒｓｅｉｒｔｎｐｏｃｌｌｓｈｄｏｙａｅｅｕｏｉｙｒｌｓｔ．ｌｃＫｙｏｄ：ｙｔｌｆｍｅｔｔｎｈｍｉｌｌｉｈｄｏｓｔ；ｅｘｉｔｎａｒｔｎｃｎｉｏｅｗｒｓｘｌｏ；ｅｎａｏ；ｅｃｌｏｃｙｒｌａｄｔｉｃｉ；ｅａｏｏｄｉｉｒｉｅｕｓｙｅｏｆａｏｉｔｎ木糖醇是一种五碳糖醇，甜度和蔗糖相当，无致龋性，广泛应用于食品、医药等领域．目前工业上采用镍加氢催化法生产木糖醇，该方法需要纯木糖作为原料，生产成本高，而且镍催化剂会污染环
ｐｏｕｔｎＴｅａｉｕｙｔｌｉｄ（６０ａｄｏｍｔｃｒｄｃｖｙ（．６／Ｌ・）ｗｒｏ－ｒｄｃｏ．ｈｍｘｍｘｌｏｙｌ７．％）ｎｖｌｅｉｐｏｕｔｉ０７９（ｈ）ｅｂｉｍｉｅｕｒｉｔｅ
ｔｉｅｉｅａｉａｅｆ．５Ｌｍｉｏｔｅｉｔ４ｈａｄｏ７／ｉｒｍ２ａｄｗｔｒｔｎｒｔｏ３７／ｎｆｒｈｆｓ２ｎｈａｏｒｎ．５Ｌｍｎｆｏ４ｈｔ６ｈｈｓｅｅｒｈｏ９．Ｔｉｒｓａｃ
ｍｎ３Ｃｉ，０Ｏ下发酵７．２ｈ
１材料与方法
１１玉米芯半纤维素水解液的制备．
将玉米芯（河北唐山产，半纤维素）６％）ｗ（＝３
粉碎至粒度１￣２目，１，的固液比（００按０１质量，
发酵罐发酵：．在３７Ｌ发酵罐（ｅｃｔｅＢｈｏｒｎｐＦ－
第４卷第４１期２０年４０７月
ＪｕｎｌｆｈｊｎｎｅｓｙＥｇｅｒｇｓｉｃ）ｏｒａｏＺｅａｇＵｉｒｔ《ｎｉｅｉｃｎｅｉｖｉｎｎｅ
浙江大学学报（工学版）
Ｖｏ．ｌＮｏ４ｌ４．
ＡＰ．２０ｒ０７
半纤维素水解液发酵木糖醇的关键因子
ＫｙｆｃｒａｆｔｇｘｌｏｆｒｅｔｔｎｆｍｈｍｉｌｌｉｅａｔｓｆｃｎｙｉＩｍｎａｉｒｏｅｉｔｅｏｏｅｃｌｏｃｅｕｓｈｄｏｙａｅｂａｎｉａｓ．ｕ４０ｙｒｌｓｔｙＣｄｄＰｚ一
高，前期（一２ｈ通气速率为３７Ｌｒｎ后期（４６）０４）．５／ｉ，ｎ２一９ｈ通气速率为０７Ｉｍｎ木糖醇得率为７．％，．５Ｊｉ，／６０体积生产速率为０７９（ｈ，．／Ｌ・该工艺为工业上利用半纤维素水解液大规模发酵生产木糖醇奠定了基础．６）关键词：木糖醇；发酵；半纤维素水解液；；脱毒通气条件中图分类号：Ｑ５．２；Ｑ９Ｔ３３４１Ｔ２文献标识码：Ａ文章编号：０８９３（０７０一６３０１０一７Ｘ２０）４０８一５
积累木糖醇叫一方面，在发酵罐中提高通气速率能
促进菌体快速生长，但是如果一直保持高水平的通气速率，不仅会导致产物木糖醇脱氢形成木酮糖，而且大部分木糖会作为酵母细胞生长的碳源，而不是发酵转化为木糖醇．另一方面，过低的通气速率形成的严格限氧条件，导致酵母细胞生长缓慢，木糖醇得率不高〔〕５．一６本文在玉米芯半纤维素水解液脱毒的基础上，
种培养基中，摇床转速２：ｉ，ｃ０ｍ０１／ｎ３下培养２４
ｈ最终细胞质量浓度约为６５／干重），．９Ｌ（．摇瓶发酵：５Ｌ摇瓶中发酵培养基装液量２ｍ００Ｌ接人ｓ４ｍ，ｍＬ液体菌种，ｍＬ含酵母粉（９ｓ０３／Ｌ和胰蛋白陈（９１的氮源，）０５／）、摇床转速１Ｏｒ８／
℃下水解３ｈ过滤残渣得玉米芯半纤维素水解液．，１２玉米芯半纤维素水解液的脱毒．１２１石灰中和玉米芯半纤维素酸水解液在７．．０Ｃ下使用Ｃ（Ｈ）中和到ｐＳ５保温０ｓｈ过ａＯ：Ｈ．，．，滤ＣＳ４ａ０沉淀后，得石灰中和脱毒水解液．１２２石灰过中和玉米芯半纤维素酸水解液在．．７Ｃ下使用Ｃ（Ｈ）中和到ｐ。，０ｓ，００ａＯ２ＨＳ５保温．ｈ再加Ｃ（）：ａ（Ｈ）调节ｐＨ至９０立即过滤ＣＳ４．，ａＯ沉
作者简介：丁兴红（９８，江苏泰州人，１７一）男，博士生，从事生物工程研究．一ａ：ｈｊｃ．ｔＥｍｄ＠ｚｍｎｌｉｘｔｅ
通讯人：教授，导．一ａ：ａ＠ｕｅｃ联系夏黎明，男，博Ｅｉｘｍｚｄｎｍｉｌｌｊｕ．．
ｃｎｉｏｓｎｘｌｏｐｏｕｔｎｅｅａｒｄｕｉａ．Ｌｆｍｎｏａ３ｏｄｉｏｙｔｌｒｄｃｏｗｒｃｒｅｏｔｎ３７ｅｅｔｔＯ℃，Ｈｖｌｏｓｓｎ３０／ｔｎｉｉｉｒｒｐａｅｆ．ａｄ０ｒｕｍｎｈｅｕｓｓｏｅｈｔｈｒａｎｏｃｒｏｅｃｌｌｉｙｒｌａｉｎｎｅｃａｇｉ．Ｔｅｒｓｌｈｗｄｔａｔｅｔｔｔｆｏｎｃｂｈｍｉｌｏｃｈｄｏｓｔｔｉ一ｘｈｎｅｔｅｍｅｅｕｓｙｅｗｈａｏｒｓｓ３１ａｅｏｅｓｏｔｅｎｉｔｒｏｐｕｄａｄｉｐｏｅｈｆｍｎａｉｙｆｅｉｌｌｓｅｉＤＯｃｎｒｍｖｍｏｔｆｈｉｂｏｙｃｍｏｎｓｎｍｒｖｔｅｅｅｔｂｉｏｈｍｃｌｏｉｎｈｉｒｌｔｅｕｃｈｄｏｓｔ，ｎｔａｔｏｐａｅｅａｉｅｎｉｍｒｅｅｔｅｈｎｏｅｈｓａｒｔｎｍａｓｏｘｌｏｙｒｌａｅａｄｈｔｗ一ｈｓａｒｔｎｍａｓｓｏｅｆｃｖｔａｎ一ａｅｅａｏｅｎｆｒｙｔｌｙｏｆｉｐｉｉ
２ａｉｎｌｎｉｅｉｅｒｇＲｓｒｈＣｎｅ介ｒＦｒｅｔｔ，ＴｃｎｌｇＢｎｂ３ＯＯＣｈｎ）．ＮｔａＥｇｎｎｅａｃｅｔｏｅｒｅｍｎａｉｅｈｏｏ夕，ｅｇｕ２３Ｉ，ｉａｏ
ＡｓａｔｌｒｅｔｍｒｖｘｌｏｐｏｕｔｎｆｍｃｒｏｅｉｌｌｉｈｄｏｓｔｂＣｎｉａＰｂｔｃ：ｎｏｄｒｏｉＰｏｅｙｔｌｒｄｃｏｒｏｎｃｂｈｍｃｌｏｃｙｒｌａｙａｄｄｓ．ｒｉｉｏｅｕｓｙｅＺ一４ｌｅｎｕｒｌａｉ，ｏｅｌｎ，ｄｏｐｉｎｏａｔａｅｈｒｏｌｎｒａｅｔｉｎｎｅ－Ｕ０，ｉｅｔｉｔｎｖｒｍｉａｓｒｔｎｉｃｖｔｍａｚｏｉｇｏｔｉｄｃａｃａａｄｔｔｎｗｔｉ一ｘｅｍｈａｏｃａｇｒｓｓｅｅｕｅｏｒｄｃｈｏｉｔｆｏｎｃｂｈｍｃｌｌｉｙｒｌａｅｉｅｅｔｅａｉｈｎｅｅｉｗｒｓｄｔｅｕｅｔｅｔｘｉｎｃｙｏｃｒｏｅｉｌｏｃｈｄｏｓｔｅｕｓｙ．Ｄｆｒｎａｒｔｎｆｏ