專利名稱：香蕉在生物纖維素發酵培養基中的用途的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種生物纖維素的生產方法。
背景技術：
生物纖維素(biocellulose，又稱細菌纖維素，簡稱BC)通常是指在不同條件下，由醋酸菌屬(Acetobacter)、土壤桿菌屬(Agrobacterium)、根瘤菌屬(Rhizobium)和八疊球菌屬(Sarcina)等中的某種微生物合成的纖維素的統稱。與天然纖維素相比，其具有高純度、高結晶度、高聚合度、高持水性和高復水性等優良性質。已廣泛應用于各個領域。生物纖維素的生產，通常是將醋酸菌屬等微 生物接種于富含氮源和碳源等營養成分的培養基中，于20-30°C下靜態發酵5-10天，即可在液態培養基的表面獲得半透明狀的生物纖維素薄膜。目前發酵生產生物纖維素常常采用椰子水作為培養基的主要成分，其雖然成本低廉、易于應用，但是其來源較為局限，供應量相對較小，隨著生物纖維素膜產品的應用領域不斷擴大，需求量也越來越大，日益擴大的生產規模需要更多的適宜生產的原料物質；而且，在某些領域需要提供機械強度更大的生物纖維素產品，而采用椰子水作為發酵培養基得到的產品已經不能滿足其需求。
發明內容
本發明的目的是提供更多的生物纖維素發酵底物的來源，主要是利用熱帶區域最為常見的種植和產量規模都很大的熱帶水果作為發酵底物的來源。既擴充了熱帶水果應用的范圍，增加了其收益率；又可以大批量地供應生物纖維素發酵所需。本發明主要是提供香蕉在生物纖維素發酵培養基中的用途，所述發酵培養基中含重量百分比50、0%的香蕉果汁，所述香蕉果汁含糖量在重量百分比的10%以上。香蕉是一種典型的熱帶水果，其果實營養豐富，香蕉每100克果肉含碳水化合物20克、蛋白質I. 2克、脂肪O. 6克，此外，還含多種微量元素和維生素。成熟前的香蕉中碳水化合物主要為淀粉質，但成熟后的香蕉中淀粉基本完全轉化成糖。果實完全成熟時，淀粉從20 % 23%降至I % 2%，而可溶性糖則從I %增至20 %。其中葡萄糖、果糖、蔗糖的比例為20 :15:65，完全可以為生物纖維素發酵生產菌所利用，故而將其作為發酵碳源，是非常好的碳源來源。并且香蕉里所含的維生素和其他無機元素也可以供生物纖維素發酵生產菌生長所利用，可以更好地提高其發酵效率。為了便于使用和防止香蕉果汁褐變，本發明將完全成熟香蕉去皮后，加入85°C的熱水和占果肉重量O. 5%的檸檬酸，打漿處理I分鐘飛分鐘，再過濾、濃縮后制成香蕉果汁，將其作為發酵培養基的主要成分，經調節PH值后，直接用于發酵生產生物纖維素；也可以再根據不同發酵菌種的生理特性，對其進行適當的調配，如加入適量的氮源或無機元素等，再用于發酵。香蕉中含多酚氧化酶，是造成香蕉汁褐變的主要因素。多酚氧化酶熱穩定性高，不易失活，采用75°C以上的高溫處理可以有效鈍化其酶活性，防止褐變，再加入檸檬酸作護色處理，可以有效控制香蕉果汁的褐變，使其具有良好的觀感，也利于生物纖維素發酵菌種利用。本發明的用于發酵培養基的香蕉果汁可以在原產地事先制備好，再運輸至生物纖維素生產地；但這樣對于運輸要求較高；優選將香蕉果實運輸至生物纖維素生產地后，再制備使用。本發明的用于發酵培養基的香蕉果汁可以按要求濃縮至一定含糖量后直接使用，生產出的生物纖維素會帶有淡淡的香蕉香氣，同時由于香蕉本身還含有較高含量的纖維素，在發酵時可以與生物纖維素的纖維結構有機結合，提供更加致密的立體網狀纖維結構，使發酵得到的生物纖維素具有更韌性的口感和特殊的香氣，也提高了生物纖維素的機械強度；也可以將香蕉果汁去除色素、雜質后使用，生產出的生物纖維素純凈透明，口感爽脆。香蕉果汁中雖然含有較為豐富的無機元素和糖，但在生物纖維素發酵后期會存在發酵后力不足、生物纖維素產量較低的現象。經過研究發現，主要原因是發酵過程中發酵菌種所需的氮源不足。故而，本發明進一步提供適宜于生物纖維素發酵生產所需的氮源來源， 其為植物性蛋白胨，所述植物性蛋白胨是植物蛋白中加入木瓜提取物水解所得；所述木瓜提取物為采集未成熟的番木瓜漿液，用單寧沉淀法去除雜質后過濾所得。所述植物蛋白優選大豆蛋白和/或谷蛋白。所述植物性蛋白胨是植物蛋白中加入木瓜提取物水解并干燥成粉狀物后得到；其分子量為2000左右。本發明采用植物蛋白經木瓜提取物水解后作為生物纖維素發酵菌種的氮源來源，其可以充分滿足發酵菌種對氮源所需，提高發酵效率，提高發酵產物產量；還可以充分利用木瓜這一熱帶水果富含木瓜蛋白酶的特性；由于所述植物性蛋白胨的制備不但采用了植物性的蛋白來源，還采用了植物性的蛋白酶來源，使蛋白胨中蛋白質分解效率更高，各種氨基酸和小分子多肽含量更高，且種類和性質更利于發酵生產生物纖維素所用，更可以提高發酵效率和產物產量；且都為食物性來源，使得發酵生產得到的生物纖維素的食品安全性得到了保證。在上述研究的基礎上，本發明提供一種優異的生物纖維素發酵培養基，其含有重量百分比50、0%的香蕉果汁，所述香蕉果汁含糖量在重量百分比的10%以上；還含有植物蛋白經木瓜提取物水解得到的植物性蛋白胨，所述木瓜提取物為采集未成熟的番木瓜漿液，用單寧沉淀法去除雜質后過濾所得。利用上述發酵培養基發酵得到的生物纖維素產量比椰子水作主要成分的發酵培養基的生物纖維素產量可提高10%以上。且產品的韌性和機械強度也有一定程度的提高。上述發酵培養基，其中所述植物蛋白為大豆蛋白和/或谷蛋白。上述發酵培養基，其中所述植物性蛋白胨是植物蛋白中加入木瓜提取物水解并干燥成粉狀物后得到；其分子量為2000左右。上述發酵培養基的pH值為5. 2-6. 5。可以采用檸檬酸或冰醋酸進行調節。本發明提供熱帶水果香蕉在生物纖維素發酵培養基上的應用，擴大了香蕉的應用范圍，增加了其副產值；同時獲得了不同口感和觀感的生物纖維素產品；再經過添加特殊的氮源獲得了更高的生物纖維素產量和更好的特性，又增加了熱帶水果木瓜的應用范圍。綜合來看，是一種更為經濟有效的生物纖維素生產方法。
具體實施例方式下面結合實施例，對本發明的具體實施方式
作進一步詳細描述。以下實施例用于說明本發明，但不用來限制本發明的范圍。實施例I :
新鮮的完全成熟的香蕉去皮后，加入85°C的熱水和占果肉重量O. 5%的檸檬酸，打漿處理2分鐘，再過濾、濃縮后制成含糖量在重量百分比的10%的香蕉果汁。用檸檬酸調節PH5. 8。接種生物纖維素發酵生產菌種的種子液，如木醋桿菌，30°C下靜態淺盤發酵5天，在培養基的表層獲得膜狀的生物纖維素。生物纖維素產量為6. 2g/L。濕生物纖維素膜的彈性模量為7. 04Gpa。所得生物纖維素膜為乳白色，聞之有淡淡的香蕉香氣。實施例2
新鮮的完全成熟的香蕉去皮后，加入85°C的熱水和占果肉重量O. 5%的檸檬酸，打漿處 理2分鐘，再過濾、濃縮后制成含糖量在重量百分比的12%的香蕉果汁。將所述香蕉果汁中加入適量果膠酶水解，得到較為澄清的香蕉果汁；再超濾去除小分子雜質；用檸檬酸調節PH6.0。接種生物纖維素發酵生產菌種的種子液，如木醋桿菌，30°C下靜態淺盤發酵5天，在培養基的表層獲得膜狀的生物纖維素。生物纖維素產量為6. 6g/L。濕生物纖維素膜的彈性模量為5.84Gpa。所得生物纖維素膜為透明無色。實施例3:
新鮮的完全成熟的香蕉去皮后，加入85°C的熱水和占果肉重量O. 5%的檸檬酸，打漿處理2分鐘，再過濾、濃縮后制成含糖量在重量百分比的15%的香蕉果汁。采集未成熟的番木瓜漿液，用單寧沉淀法去除雜質后過濾制得木瓜提取物。將所述木瓜提取物加入大豆蛋白中，常溫下水解I天，制得大豆蛋白胨，干燥后粉碎，制得分子量為2000左右的大豆蛋白胨。按下述重量百分比用量配制發酵培養基
含糖量15%的香蕉果汁80% ；
大豆蛋白胨10% ；
用冰醋酸調節PH5. 2。水余量。向上述配制好的發酵培養基中接種生物纖維素發酵生產菌種的種子液，如木醋桿菌，30°C下靜態淺盤發酵5天，在培養基的表層獲得膜狀的生物纖維素。生物纖維素產量為
11.2g/L。濕生物纖維素膜的彈性模量為7. 56Gpa。所得生物纖維素膜為乳白色，聞之有淡淡的香蕉香氣。實施例4
新鮮的完全成熟的香蕉去皮后，加入85°C的熱水和占果肉重量O. 5%的檸檬酸，打漿處理3分鐘，再過濾、濃縮后制成含糖量在重量百分比的18%的香蕉果汁。將所述香蕉果汁中加入適量果膠酶水解，得到澄清的香蕉果汁；再超濾去除小分子雜質。采集未成熟的番木瓜漿液，用單寧沉淀法去除雜質后過濾制得木瓜提取物。將所述木瓜提取物加入谷蛋白中，常溫下水解I天，制得谷蛋白胨，干燥后粉碎，制得分子量為2000左右的谷蛋白胨。按下述重量百分比用量配制發酵培養基含糖量18%的香蕉果汁80% ；
谷蛋白胨10%；
用冰醋酸調節PH5. 2。水余量。向上述配制好的發酵培養基中接種生物纖維素發酵生產菌種的種子液，如木醋桿菌，30°C下靜態淺盤發酵5天，在培養基的表層獲得膜狀的生物纖維素。生物纖維素產量為10.5g/L。生物纖維素的彈性模量為6.89Gpa。所得生物纖維素膜為透明無色。實施例5:
新鮮的完全成熟的香蕉去皮后，加入85°C的熱水和占果肉重量O. 5%的檸檬酸，打漿處理2分鐘，再過濾、濃縮后制成含糖量在重量百分比的15%的香蕉果汁。 采集未成熟的番木瓜漿液，用單寧沉淀法去除雜質后過濾制得木瓜提取物。將所述木瓜提取物加入大豆蛋白中，常溫下水解I天，制得大豆蛋白胨，干燥后粉碎，制得分子量為2000左右的大豆蛋白胨。按下述重量百分比用量配制發酵培養基
含糖量15%的香蕉果汁90% ；
大豆蛋白胨5% ；
用冰醋酸調節PH6. 2。水余量。向上述配制好的發酵培養基中接種生物纖維素發酵生產菌種的種子液，如木醋桿菌，30°C下靜態淺盤發酵5天，在培養基的表層獲得膜狀的生物纖維素。生物纖維素產量為15. lg/L。生物纖維素的彈性模量為8. 54Gpa。所得生物纖維素膜為乳白色，聞之有淡淡的香蕉香氣。實施例6
新鮮的完全成熟的香蕉去皮后，加入85°C的熱水和占果肉重量O. 5%的檸檬酸，打漿處理2分鐘，再過濾、濃縮后制成含糖量在重量百分比的20%的香蕉果汁。采集未成熟的番木瓜漿液，用單寧沉淀法去除雜質后過濾制得木瓜提取物。將所述木瓜提取物加入大豆蛋白中，常溫下水解I天，制得大豆蛋白胨，干燥后粉碎，制得分子量為2000左右的大豆蛋白胨。按下述重量百分比用量配制發酵培養基
含糖量20%的香蕉果汁70% ；
大豆蛋白胨10% ；
用冰醋酸調節PH6. 2。水余量。向上述配制好的發酵培養基中接種生物纖維素發酵生產菌種的種子液，如木醋桿菌，30°C下靜態淺盤發酵5天，在培養基的表層獲得膜狀的生物纖維素。生物纖維素產量為14. Og/L。生物纖維素的彈性模量為7. 98Gpa。所得生物纖維素膜為乳白色，聞之有淡淡的
香蕉香氣。說明上述實施例所采用的發酵菌種的種子液為同等條件下、相同菌株活化得到的。所得發酵結果數據均為多次平行試驗的平均值。
以上所述僅是本發明的優選實施方式，應當指出，對于本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明技術原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應視為本發明的保護范圍。 ·
權利要求
1.香蕉在生物纖維素發酵培養基中的用途，其特征在于所述發酵培養基中含重量百分比50、0%的香蕉果汁，所述香蕉果汁含糖量在重量百分比的10%以上。
2.根據權利要求I所述的用途，其特征在于所述香蕉果汁為將完全成熟香蕉去皮后，加入85°C的熱水和占果肉重量O. 5%的檸檬酸，打漿處理I分鐘 5分鐘，再過濾、濃縮后制成。
3.根據權利要求I或2所述的用途，其特征在于所述發酵培養基中還含有植物性蛋白胨，所述植物性蛋白胨是植物蛋白中加入木瓜提取物水解所得；所述木瓜提取物為采集 未成熟的番木瓜漿液，用單寧沉淀法去除雜質后過濾所得。
4.根據權利要求3所述的用途，其特征在于所述植物蛋白為大豆蛋白和/或谷蛋白。
5.根據權利要求3所述的用途，其特征在于所述植物性蛋白胨是植物蛋白中加入木瓜提取物水解并干燥成粉狀物后得到；其分子量為2000左右。
6.一種生物纖維素發酵培養基，其特征在于含有重量百分比50、0%的香蕉果汁，所述香蕉果汁含糖量在重量百分比的10%以上；還含有植物蛋白經木瓜提取物水解得到的植物性蛋白胨，所述木瓜提取物為采集未成熟的番木瓜漿液，用單寧沉淀法去除雜質后過濾所得。
7.根據權利要求6所述的發酵培養基，其特征在于所述植物蛋白為大豆蛋白和/或谷蛋白。
8.根據權利要求6所述的發酵培養基，其特征在于所述植物性蛋白胨是植物蛋白中加入木瓜提取物水解并干燥成粉狀物后得到；其分子量為2000左右。
9.根據權利要求6所述的發酵培養基，其特征在于所述培養基的pH值為5.2-6. 5。
10.權利要求6所述的發酵培養基用于發酵生產生物纖維素。
全文摘要
本申請涉及熱帶水果香蕉在生物纖維素發酵培養基上的應用，擴大了香蕉的應用范圍，增加了其副產值；同時獲得了不同口感和觀感的生物纖維素產品；再經過添加特殊的氮源獲得了更高的生物纖維素產量和更好的特性，又增加了熱帶水果木瓜的應用范圍。綜合來看，是一種更為經濟有效的生物纖維素生產方法。
文檔編號C12P19/04GK102911982SQ20121048108
公開日2013年2月6日 申請日期2012年11月23日 優先權日2012年11月23日
發明者不公告發明人 申請人:海南椰國食品有限公司