[发明专利]一种玉米芯水解液发酵生产木糖醇的方法

说明书

本发明公开了一种玉米芯水解液发酵生产木糖醇的方法包括以下步骤：(1)获取未经离子交换的玉米芯半纤维素水解液，中和至pH不大于5.5，然后过滤除杂；(2)将步骤(1)处理后的玉米芯半纤维素水解液灭菌，灭菌温度100～105℃，灭菌时间30～40min；(3)将步骤(2)灭菌后的玉米芯半纤维素水解液与发酵培养基和发酵菌株混匀后进行发酵。本发明研究发现，使用灭菌温度100～105℃进行灭菌取代常用的115℃灭菌，能够大大降低灭菌过程中木糖的损失，并且经验证并没有微生物残留，不会影响发酵使用菌种的生长，提高生物法发酵玉米芯水解液生产木糖醇时的得率。

技术领域

本发明涉及生物发酵技术领域，特别是涉及一种玉米芯水解液发酵生产木糖醇的方法。

背景技术

化学加氢法生产木糖醇要求较高纯度的木糖液(木糖纯度95％以上)，首先是因为若木糖液中有很多杂质，容易导致加氢过程的镍催化剂中毒并很快失去活性。同时，化学还原的选择性差，而半纤维素水解液中含有多种杂糖，其在化学催化加氢时也会被还原成相应的多元醇。由于多元醇的溶解性远好于其相应的糖类，故将木糖醇从多元醇混合物中分离的难度远大于将木糖从混合糖中分离的难度，需要用到模拟移动床等复杂分离技术。化学加氢法需要在氢化前对木糖水解液进行多步的纯化处理，大幅提高了木糖醇的生产成本。氢化步骤还要求高温(80～140℃)和高压(50atm)条件，镍催化剂又会污染环境。由于化学加氢法存在以上问题，并由于生物转化法能够直接转化半纤维素水解液中的木糖、而不需要使用纯木糖作为底物，且在温和条件下进行，因此生物转化法近年来已越来越多地受到国内外研究人员的关注。

半纤维素稀硫酸水解液中主要含有乙酸、糠醛、5-羟甲基糠醛、酚类、硫酸根离子、色素、木素、果胶等毒性物质，它们可以抑制菌体细胞的生长，对菌株发酵生产木糖醇造成不利影响。目前，工业上普遍采用离子色谱法对半纤维素水解液脱毒，此过程不但耗时，增加成本，而且产生大量废水，污染环境，需开发简便高效地脱毒方法进行替代。

目前常用的方法是采用石灰中和，因为石灰中和过程中，石灰和硫酸反应生成硫酸钙，硫酸钙在一定条件下以胶体形式存在，可以吸附水解液中部分抑制物，如乙酸、糠醛、果胶、色素等。但石灰中和的水解液直接采用常用的115℃，30min的方法灭菌会导致木糖损失率超过30％，因此，需对水解液灭菌条件及灭菌前的预处理条件进行研究，从而最大限度地减少木糖损失。

申请人在申请号为201910989216.8的发明专利申请中公开了通过将大肠杆菌的环腺苷酸受体蛋白(CRP)112位氨基酸I突变为L、127位T突变为G、144位A突变为T获得CRP^G菌株，与ptsG基因敲除的ΔptsG方案组合应用于生产木糖醇的大肠杆菌，构建的木糖醇生产菌株IS5-5G彻底消除CCR效应，大幅提高木糖醇浓度和生产效率，同时提高其对水解液原料中毒物和抑制因子的耐受性，能够高效地利用石灰中和的玉米芯水解液发酵生产木糖醇。

发明内容

本发明针对现有技术中使用生物法制备木糖醇时，水解液使用常规方法进行灭菌过程中木糖损失过大的问题，提供了一种改进的玉米芯水解液发酵生产木糖醇的方法。

一种玉米芯水解液发酵生产木糖醇的方法，包括以下步骤：

(1)获取未经离子交换的玉米芯半纤维素水解液，中和至pH不大于5.5，然后过滤除杂；

(2)将步骤(1)处理后的玉米芯半纤维素水解液灭菌，灭菌温度100～105℃，灭菌时间30～40min；

(3)将步骤(2)灭菌后的玉米芯半纤维素水解液与发酵培养基和发酵菌株混匀后进行发酵。