一種醋酸發酵營養鹽及其使用方法
【技術領域】：
[0001] 本發明涉及一種醋酸發酵營養鹽及其使用方法，屬于生物技術領域。利用該營養 鹽以乙醇或酒醪為原料生產醋酸能提高菌體活性，縮短發酵周期，提高生產效率。
【背景技術】：
[0002] 醋酸是一種常見的有機酸，在食品和醫藥領域具有廣泛應用。在食品行業常采用 液態深層發酵法進行醋酸的發酵生產。醋酸發酵是利用醋酸菌（Acetic Acid Bacteria) 完成從乙醇到醋酸的氧化反應，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)是醋酸發酵過程中 起主要作用的酶。
[0003] 醋酸發酵的底物乙醇和產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構、通透性、抑制酶活等，導致菌體生長緩慢，并影響醋 酸發酵。醋酸的工業發酵生產中，常在發酵時添加營養鹽，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的發明專利明涉及一種營養鹽，由以下重量份數的原料 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。該發明氨基酸和維 生素的添加可替代酵母膏、蛋白胨等營養豐富的成分，同時可以在一定時間內提高菌體濃 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的發明專利涉及一種醋酸菌發酵營養鹽，該營養鹽包括 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， 并且公布了該營養鹽的使用方法，即將上述醋酸菌發酵營養鹽以1%。-5%。（w/v)添加量，發 酵前12小時溶解于水中，配制成醋酸菌發酵營養鹽溶液。
[0006] 現階段報道的醋酸發酵營養鹽主要以酵母粉、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酵培養基中。本發明公開了適用于醋酸發酵營養鹽中復合 氨基酸、復合維生素、甘草酸等營養成份的組成和比例，該營養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，從而提高醋酸發酵效率。并且本發明營養鹽的使用方法 是根據乙醇濃度計算出營養鹽的添加量，而不是將營養鹽固定在某一添加范圍之內（如公 布號為CN102443549A的發明專利將營養鹽按照1%。_5%。（w/v)的添加量配制醋酸菌發酵 溶液），從而避免了當乙醇濃度過低導致的營養鹽浪費或者當乙醇濃度過高導致的營養鹽 不足的現象，不僅保證了醋酸發酵效率并且提高了原料的利用率。
【發明內容】
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[0007] 本發明解決上述技術問題的方案之一是提供一種能夠促進醋酸發酵的營養鹽，以 提尚醋酸的發酵效率。
[0008] 所述營養鹽由以下重量份數的組分組成：復合氨基酸7-18份，復合維生素1-4份， 復合微量元素〇. 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] 所述復合氨基酸由以下重量份數的組分組成：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] 所述復合維生素由以下重量份數的組分組成：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] 所述復合微量元素由以下重量份數的組分組成：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。當使用甘草酸重量份數為3份的營養鹽進行醋酸發酵時，與不含甘草酸的營養 鹽相比，生廣強度提尚18 %左右。
[0013] 本發明解決所技術問題的方案之二是提供一種醋酸發酵營養鹽的使用方法，具體 為：發酵前按培養基中的乙醇與營養鹽質量比為10:0. 5-10:2的比例添加至乙醇溶液或酒 醪中配置發酵培養基，利用自吸式發酵罐進行醋酸液態深層發酵。
[0014] 有益效果：
[0015] (1)在以乙醇或酒醪為原料的醋酸液態發酵生產過程中，利用本發明公開的營養 鹽及其使用方法，能夠顯著促進菌體生長，提高菌體活性，從而提高發酵效率，縮短發酵時 間，節約生產成本。其中發酵周期縮短12-30h，發酵強度提高27-45%。
[0016] (2)利用本發明公開的營養鹽及其使用方法，對于不同乙醇濃度的醋酸發酵都有 顯著促進作用，并且本發明營養鹽的使用方法是根據乙醇濃度計算出營養鹽的添加量，而 不是將營養鹽固定在某一添加范圍之內，對于以乙醇為底物的醋酸發酵不僅保證了其發酵 效率而且提高了原料的利用率。
[0017] (3)本發明所提供的營養鹽中所添加的甘草酸成分，能提高菌體ALDH的活性，縮 短發酵周期，生產強度提高18%左右。
【附圖說明】：
[0018] 圖1醋酸發酵過程曲線
[0019] 圖2分割發酵過程曲線
[0020] 圖3米酒酒醪醋酸發酵過程曲線
[0021] 圖4甘草酸對醋酸發酵過程的影響
【具體實施方式】：
[0022] 下面結合具體實施例對本發明作進一步詳述，以下實施例只是描述性的，不是限 定性的，不能以此限定本發明的保護范圍。
[0023] 實施例1 :營養鹽在醋酸發酵中的應用
[0024] 實驗分為實驗組和對照組：
[0025] (1)制備種子液：
[0026] 發酵菌種：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：北京市朝陽區北辰西路1號院3號，中國 科學院微生物研宄所，郵編100101。）
[0027] 從斜面取巴氏醋桿菌CGMCC 3089接種于種子培養基中，在30°C，180轉/分鐘條 件下搖床培養24小時。按10% (v/v)的接種量轉接入新鮮的種子培養基中進行放大培養。
[0028] 種子培養基組成：葡萄糖20g/L，酵母膏15g/L，乙醇3. 5% (v/v)。
[0029] (2)醋酸發酵
[0030] 按10% (v/v)的接種量，將⑴中獲得種子液接種至發酵罐中，進行醋酸發酵。發 酵培養基組成為：葡萄糖20g/L，酵母膏15g/L，乙醇10% (v/v)。
[0031] 發酵過程中控制發酵溫度為：30°C ;通風量：0. l(v/v)/min。
[0032] 實驗組發酵前將營養鹽直接添加至10% (v/v)乙醇溶液中，配置發酵培養基。
[0033] 營養鹽組成為：復合氨基酸7份，復合維生素3份，復合微量元素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。乙醇與營養鹽的比例為 10:2(質量比），即添加營養鹽至約15.8 8/1。
[0034] 所述復合氨基酸由以下重量份數的組分組成：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] 所述復合維生素由以下重量份數的組分組成：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] 所述復合微量元素由以下重量份數的組分組成：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] 對照組不添加營養鹽，發酵培養基組成為：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酵過程曲線如圖1，對其各個指標進行分析如表1，可知， 與對照組相比，添加營養鹽進行醋酸發酵生產周期減少18小時，生產強度提高了 33.6%， 同時營養鹽也可以顯著提高酶活，促進菌體生長。
[0039] 表1營養鹽對醋酸發酵的影響
[0040]
【主權項】
1. 一種醋酸發酵營養鹽，其特征在于，由以下重量份數的組分組成：復合氨基酸7-18 份，復合維生素 1-4份，復合微量元素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. 如權利要求1所述的一種醋酸發酵營養鹽，其特征在于，所述復合氨基酸由以下重 量份數的組分組成：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. 如權利要求1所述的一種醋酸發酵營養鹽，其特征在于，所述復合維生素由以下重 量份數的組分組成：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. 如權利要求1所述的一種醋酸發酵營養鹽，其特征在于，所述復合微量元素由由以 下重量份數的組分組成：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. 如權利要求1所述的一種醋酸發酵營養鹽，其特征在于，由以下重量份數的組分組 成：復合氨基酸7份，復合維生素3份，復合微量元素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. 如權利要求1-5任意一項所述醋酸發酵營養鹽的使用方法，其特征在于，具體為：發 酵前按培養基或酒醪中的乙醇與營養鹽質量比為10:0. 5-10:2的比例添加至乙醇溶液或 酒醪中，配置發酵培養基。
7. 如權利要求1-5任意一項所述醋酸發酵營養鹽在醋酸發酵中的應用。
8. 如權利要求6所述的醋酸發酵營養鹽的使用方法，其特征在于，發酵前按培養基或 酒醪中的乙醇與營養鹽質量比為10:1.2的比例添加至乙醇溶液或酒醪中，配置發酵培養 基。
【專利摘要】本發明涉及一種醋酸發酵營養鹽及其使用方法，屬于生物技術領域。所述營養鹽由以下重量份數的組分組成：復合氨基酸7-18份，復合維生素1-4份，復合微量元素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酵過程中，利用本發明公開的營養鹽，能夠顯著促進菌體生長，提高菌體活性，從而提高發酵效率，縮短發酵時間，節約生產成本。此外該營養鹽的使用方法是根據乙醇濃度計算出營養鹽的添加量，而不是將營養鹽固定在某一添加范圍之內，對于以乙醇為底物的醋酸發酵不僅保證了其發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
【申請號】CN201410840533
【發明人】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
【公開日】2015年4月29日
【申請日】2014年12月30日