一種醋酸發(fā)酵營養(yǎng)鹽及其使用方法
【技術(shù)領(lǐng)域】：
[0001] 本發(fā)明涉及一種醋酸發(fā)酵營養(yǎng)鹽及其使用方法，屬于生物技術(shù)領(lǐng)域。利用該營養(yǎng) 鹽以乙醇或酒醪為原料生產(chǎn)醋酸能提高菌體活性，縮短發(fā)酵周期，提高生產(chǎn)效率。
【背景技術(shù)】：
[0002] 醋酸是一種常見的有機酸，在食品和醫(yī)藥領(lǐng)域具有廣泛應(yīng)用。在食品行業(yè)常采用 液態(tài)深層發(fā)酵法進行醋酸的發(fā)酵生產(chǎn)。醋酸發(fā)酵是利用醋酸菌（Acetic Acid Bacteria) 完成從乙醇到醋酸的氧化反應(yīng)，醋酸菌中含有多種乙醇氧化酶，其中乙醇脫氫酶（Alcohol Dehydrogenase，ADH)和乙酸脫氫酶（Aldehyde Dehydrogenase，ALDH)是醋酸發(fā)酵過程中 起主要作用的酶。
[0003] 醋酸發(fā)酵的底物乙醇和產(chǎn)物醋酸對醋酸菌的生長代謝有明顯的抑制作用，高濃度 的乙醇和醋酸通過改變細胞膜的結(jié)構(gòu)、通透性、抑制酶活等，導(dǎo)致菌體生長緩慢，并影響醋 酸發(fā)酵。醋酸的工業(yè)發(fā)酵生產(chǎn)中，常在發(fā)酵時添加營養(yǎng)鹽，以保證菌體正常生長及代謝。氨 基酸、維生素以及金屬離子對醋酸菌的生長和催化酶的活性具有重要影響。
[0004] 公布號為CN 103060237A的發(fā)明專利明涉及一種營養(yǎng)鹽，由以下重量份數(shù)的原料 組成：檸檬酸銨4-25份，無水乙酸鈉8-32. 5份，磷酸二氫鉀4-25份，七水硫酸鎂1-3份，硫 酸錳0. 4-2份，谷氨酸40-60份，精氨酸2-4份，組氨酸1-2份，蘇氨酸0. 8-3. 25份，蛋氨酸 1-3份，谷氨酰胺1-3份，吡哆醇0. 004-0. 008份，氯化膽堿0. 4-1. 2份。該發(fā)明氨基酸和維 生素的添加可替代酵母膏、蛋白胨等營養(yǎng)豐富的成分，同時可以在一定時間內(nèi)提高菌體濃 度和菌體活力，改善最終飲品的口感和色澤。
[0005] 公布號為CN 102443549A的發(fā)明專利涉及一種醋酸菌發(fā)酵營養(yǎng)鹽，該營養(yǎng)鹽包括 26% -27% (重量）水解酵母粉，15% -16% (重量）檸檬酸銨，44% -45% (重量）葡萄 糖，4% -5% (重量）磷酸氫二鉀，3% -4% (重量）磷酸氫二鈉，5% -6% (重量）硫酸鎂， 并且公布了該營養(yǎng)鹽的使用方法，即將上述醋酸菌發(fā)酵營養(yǎng)鹽以1%。-5%。（w/v)添加量，發(fā) 酵前12小時溶解于水中，配制成醋酸菌發(fā)酵營養(yǎng)鹽溶液。
[0006] 現(xiàn)階段報道的醋酸發(fā)酵營養(yǎng)鹽主要以酵母粉、葡萄糖和部分無機離子組成，使用 時按照一定添加量加入到醋酸發(fā)酵培養(yǎng)基中。本發(fā)明公開了適用于醋酸發(fā)酵營養(yǎng)鹽中復(fù)合 氨基酸、復(fù)合維生素、甘草酸等營養(yǎng)成份的組成和比例，該營養(yǎng)鹽提高了菌體對乙醇和醋酸 的耐受性，同時提高菌體催化活性，從而提高醋酸發(fā)酵效率。并且本發(fā)明營養(yǎng)鹽的使用方法 是根據(jù)乙醇濃度計算出營養(yǎng)鹽的添加量，而不是將營養(yǎng)鹽固定在某一添加范圍之內(nèi)（如公 布號為CN102443549A的發(fā)明專利將營養(yǎng)鹽按照1%。_5%。（w/v)的添加量配制醋酸菌發(fā)酵 溶液），從而避免了當(dāng)乙醇濃度過低導(dǎo)致的營養(yǎng)鹽浪費或者當(dāng)乙醇濃度過高導(dǎo)致的營養(yǎng)鹽 不足的現(xiàn)象，不僅保證了醋酸發(fā)酵效率并且提高了原料的利用率。

【發(fā)明內(nèi)容】
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[0007] 本發(fā)明解決上述技術(shù)問題的方案之一是提供一種能夠促進醋酸發(fā)酵的營養(yǎng)鹽，以 提尚醋酸的發(fā)酵效率。
[0008] 所述營養(yǎng)鹽由以下重量份數(shù)的組分組成：復(fù)合氨基酸7-18份，復(fù)合維生素1-4份， 復(fù)合微量元素〇. 001-0. 005份，乙酸鈉0-22份，磷酸二氫鉀10-18份，蔗糖20-36份，酵母 抽提物15-33份，甘草酸0-3份。
[0009] 所述復(fù)合氨基酸由以下重量份數(shù)的組分組成：谷氨酸40份，酪氨酸15份，脯氨酸 20份，天冬氨酸15份，賴氨酸10份。
[0010] 所述復(fù)合維生素由以下重量份數(shù)的組分組成：維生素 Kl 5份，維生素 K2 5份，維 生素 BI 10份，維生素 B2 15份，維生素 B5 25份，維生素 B9 15份，維生素 B12 15份。
[0011] 所述復(fù)合微量元素由以下重量份數(shù)的組分組成：硫酸錳1〇份，亞硫酸鐵70份，硫 酸銅5份，硫酸鋅5份，鉬酸銨10份。
[0012] 所述營養(yǎng)鹽中添加甘草酸，能夠明顯促進菌體對乙醇和醋酸的耐受性，提高菌體 催化活性。當(dāng)使用甘草酸重量份數(shù)為3份的營養(yǎng)鹽進行醋酸發(fā)酵時，與不含甘草酸的營養(yǎng) 鹽相比，生廣強度提尚18 %左右。
[0013] 本發(fā)明解決所技術(shù)問題的方案之二是提供一種醋酸發(fā)酵營養(yǎng)鹽的使用方法，具體 為：發(fā)酵前按培養(yǎng)基中的乙醇與營養(yǎng)鹽質(zhì)量比為10:0. 5-10:2的比例添加至乙醇溶液或酒 醪中配置發(fā)酵培養(yǎng)基，利用自吸式發(fā)酵罐進行醋酸液態(tài)深層發(fā)酵。
[0014] 有益效果：
[0015] (1)在以乙醇或酒醪為原料的醋酸液態(tài)發(fā)酵生產(chǎn)過程中，利用本發(fā)明公開的營養(yǎng) 鹽及其使用方法，能夠顯著促進菌體生長，提高菌體活性，從而提高發(fā)酵效率，縮短發(fā)酵時 間，節(jié)約生產(chǎn)成本。其中發(fā)酵周期縮短12-30h，發(fā)酵強度提高27-45%。
[0016] (2)利用本發(fā)明公開的營養(yǎng)鹽及其使用方法，對于不同乙醇濃度的醋酸發(fā)酵都有 顯著促進作用，并且本發(fā)明營養(yǎng)鹽的使用方法是根據(jù)乙醇濃度計算出營養(yǎng)鹽的添加量，而 不是將營養(yǎng)鹽固定在某一添加范圍之內(nèi)，對于以乙醇為底物的醋酸發(fā)酵不僅保證了其發(fā)酵 效率而且提高了原料的利用率。
[0017] (3)本發(fā)明所提供的營養(yǎng)鹽中所添加的甘草酸成分，能提高菌體ALDH的活性，縮 短發(fā)酵周期，生產(chǎn)強度提高18%左右。
【附圖說明】：
[0018] 圖1醋酸發(fā)酵過程曲線
[0019] 圖2分割發(fā)酵過程曲線
[0020] 圖3米酒酒醪醋酸發(fā)酵過程曲線
[0021] 圖4甘草酸對醋酸發(fā)酵過程的影響
【具體實施方式】：
[0022] 下面結(jié)合具體實施例對本發(fā)明作進一步詳述，以下實施例只是描述性的，不是限 定性的，不能以此限定本發(fā)明的保護范圍。
[0023] 實施例1 :營養(yǎng)鹽在醋酸發(fā)酵中的應(yīng)用
[0024] 實驗分為實驗組和對照組：
[0025] (1)制備種子液：
[0026] 發(fā)酵菌種：巴氏醋桿菌（Acetobacter pasteurianus) CGMCC No. 3089 (購自中國微 生物菌種保藏管理委員會普通微生物中心，地址：北京市朝陽區(qū)北辰西路1號院3號，中國 科學(xué)院微生物研宄所，郵編100101。）
[0027] 從斜面取巴氏醋桿菌CGMCC 3089接種于種子培養(yǎng)基中，在30°C，180轉(zhuǎn)/分鐘條 件下?lián)u床培養(yǎng)24小時。按10% (v/v)的接種量轉(zhuǎn)接入新鮮的種子培養(yǎng)基中進行放大培養(yǎng)。
[0028] 種子培養(yǎng)基組成：葡萄糖20g/L，酵母膏15g/L，乙醇3. 5% (v/v)。
[0029] (2)醋酸發(fā)酵
[0030] 按10% (v/v)的接種量，將⑴中獲得種子液接種至發(fā)酵罐中，進行醋酸發(fā)酵。發(fā) 酵培養(yǎng)基組成為：葡萄糖20g/L，酵母膏15g/L，乙醇10% (v/v)。
[0031] 發(fā)酵過程中控制發(fā)酵溫度為：30°C ;通風(fēng)量：0. l(v/v)/min。
[0032] 實驗組發(fā)酵前將營養(yǎng)鹽直接添加至10% (v/v)乙醇溶液中，配置發(fā)酵培養(yǎng)基。
[0033] 營養(yǎng)鹽組成為：復(fù)合氨基酸7份，復(fù)合維生素3份，復(fù)合微量元素0. 001份的，乙酸 鈉10份，磷酸二氫鉀10份，鹿糖35份，酵母粉32份，甘草酸3份。乙醇與營養(yǎng)鹽的比例為 10:2(質(zhì)量比），即添加營養(yǎng)鹽至約15.8 8/1。
[0034] 所述復(fù)合氨基酸由以下重量份數(shù)的組分組成：谷氨酸40份，酪氨酸15份，脯氨酸 20份，天冬氨酸15份，賴氨酸10份。
[0035] 所述復(fù)合維生素由以下重量份數(shù)的組分組成：維生素 Kl 5份，維生素 K2 5份，維 生素 BI 10份，維生素 B2 15份，維生素 B5 25份，維生素 B9 15份，維生素 B12 15份。
[0036] 所述復(fù)合微量元素由以下重量份數(shù)的組分組成：硫酸錳10份，亞硫酸鐵70份，硫 酸銅5份，硫酸鋅5份，鉬酸銨10份。
[0037] 對照組不添加營養(yǎng)鹽，發(fā)酵培養(yǎng)基組成為：葡萄糖20g/L，酵母膏15g/L，乙醇10% (v/v) 〇
[0038] 比較實驗組和對照組發(fā)酵過程曲線如圖1，對其各個指標(biāo)進行分析如表1，可知， 與對照組相比，添加營養(yǎng)鹽進行醋酸發(fā)酵生產(chǎn)周期減少18小時，生產(chǎn)強度提高了 33.6%， 同時營養(yǎng)鹽也可以顯著提高酶活，促進菌體生長。
[0039] 表1營養(yǎng)鹽對醋酸發(fā)酵的影響
[0040]
【主權(quán)項】
1. 一種醋酸發(fā)酵營養(yǎng)鹽，其特征在于，由以下重量份數(shù)的組分組成：復(fù)合氨基酸7-18 份，復(fù)合維生素 1-4份，復(fù)合微量元素0. 001-0. 005份，乙酸鈉 0-22份，磷酸二氫鉀10-18 份，蔗糖20-36份，酵母抽提物15-33份，甘草酸0-3份。
2. 如權(quán)利要求1所述的一種醋酸發(fā)酵營養(yǎng)鹽，其特征在于，所述復(fù)合氨基酸由以下重 量份數(shù)的組分組成：谷氨酸40份，酪氨酸15份，脯氨酸20份，天冬氨酸15份，賴氨酸10份。
3. 如權(quán)利要求1所述的一種醋酸發(fā)酵營養(yǎng)鹽，其特征在于，所述復(fù)合維生素由以下重 量份數(shù)的組分組成：維生素 K15份，維生素 K25份，維生素 BllO份，維生素 B215份，維生素 B525份，維生素 B915份，維生素 B1215份。
4. 如權(quán)利要求1所述的一種醋酸發(fā)酵營養(yǎng)鹽，其特征在于，所述復(fù)合微量元素由由以 下重量份數(shù)的組分組成：硫酸錳10份，亞硫酸鐵70份，硫酸銅5份，硫酸鋅5份，鉬酸銨10 份。
5. 如權(quán)利要求1所述的一種醋酸發(fā)酵營養(yǎng)鹽，其特征在于，由以下重量份數(shù)的組分組 成：復(fù)合氨基酸7份，復(fù)合維生素3份，復(fù)合微量元素0. 001份，乙酸鈉10份，磷酸二氫鉀10 份，蔗糖35份，酵母抽提物32份，甘草酸3份。
6. 如權(quán)利要求1-5任意一項所述醋酸發(fā)酵營養(yǎng)鹽的使用方法，其特征在于，具體為：發(fā) 酵前按培養(yǎng)基或酒醪中的乙醇與營養(yǎng)鹽質(zhì)量比為10:0. 5-10:2的比例添加至乙醇溶液或 酒醪中，配置發(fā)酵培養(yǎng)基。
7. 如權(quán)利要求1-5任意一項所述醋酸發(fā)酵營養(yǎng)鹽在醋酸發(fā)酵中的應(yīng)用。
8. 如權(quán)利要求6所述的醋酸發(fā)酵營養(yǎng)鹽的使用方法，其特征在于，發(fā)酵前按培養(yǎng)基或 酒醪中的乙醇與營養(yǎng)鹽質(zhì)量比為10:1.2的比例添加至乙醇溶液或酒醪中，配置發(fā)酵培養(yǎng) 基。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種醋酸發(fā)酵營養(yǎng)鹽及其使用方法，屬于生物技術(shù)領(lǐng)域。所述營養(yǎng)鹽由以下重量份數(shù)的組分組成：復(fù)合氨基酸7-18份，復(fù)合維生素1-4份，復(fù)合微量元素0.001-0.005份，乙酸鈉0-22份，磷酸二氫鉀10-18份，蔗糖20-36份，酵母抽提物15-33份，甘草酸0-3份。在以乙醇或酒醪為原料的醋酸發(fā)酵過程中，利用本發(fā)明公開的營養(yǎng)鹽，能夠顯著促進菌體生長，提高菌體活性，從而提高發(fā)酵效率，縮短發(fā)酵時間，節(jié)約生產(chǎn)成本。此外該營養(yǎng)鹽的使用方法是根據(jù)乙醇濃度計算出營養(yǎng)鹽的添加量，而不是將營養(yǎng)鹽固定在某一添加范圍之內(nèi)，對于以乙醇為底物的醋酸發(fā)酵不僅保證了其發(fā)酵效率而且提高了原料的利用率。
【IPC分類】C12R1-02, C12P7-54
【公開號】CN104561141
【申請?zhí)枴緾N201410840533
【發(fā)明人】鄭宇 , 王敏, 殷海松, 董愛靜, 王靖, 駱健美, 申雁冰
【申請人】天津科技大學(xué)
【公開日】2015年4月29日
【申請日】2014年12月30日