专利名称：一种微生物油脂的制备方法
技术领域：
本发明涉及微生物油脂的制备方法，具体地说是一种以菊芋块茎为原 料制备微生物油脂的方法。
背景技术：
微生物油脂，又称为单细胞油脂(SCO),是由某些微生物，如酵母菌、
霉菌、藻类等在一定条件下将过量的碳水化合物转化为脂肪酸甘油酯并贮 存在菌体细胞内，某些菌属在以葡萄糖为碳源的培养基中，能够积累占其
细胞千重50%以上的油脂。大部分微生物油脂的脂肪酸组成和常见的植物 油脂如菜籽油、棕榈油、大豆油等相似，主要含有棕榈酸、棕榈油酸、硬 脂酸、油酸及多不饱初脂肪酸等。利用微生物生产油脂具有不受季节和气 候的影响、生产原料来源广泛、生产周期短、产品高值化潜力大等优点。
油脂不仅是生活必需品，还是油脂加工和可再生能源加工的原料，但 是当前植物来源的油脂总量难以满足社会经济发展的需求。利用微生物发 酵法将碳水化合物转化为油脂是一条发展潜力巨大的获取油脂资源的途 径。利用各种廉价原材料培养产油微生物，可进一步降低微生物油脂的生 产成本。
菊芋又名洋姜、鬼子姜，是多年生菊科草本植物，它适宜于在滩涂地、 盐碱地生长。在沿海滩涂地种植的高产耐盐菊芋块茎干物质亩产可达1.2吨， 块茎中含有丰富的菊粉，占其干重的70%以上。菊粉是由D-呋喃果糖经e -2，1-糖苷键连接而成的一种果聚糖，呈直链结构，聚合度为2 60个果糖， 一般平均为IO，其还原性末端有一分子葡萄糖残基，因此菊芋是一种含高 糖的植物。目前对菊芋的利用主要是从菊芋块茎中提取菊粉，或利用菊粉 酶将菊粉进一步水解获得髙果糖浆，菊粉和高果糖浆均具有多种保健功能， 可作为功能性食品添加剂使用。关于以菊芋为原料进行微生物油脂的生产 目前未见相关报道。由于产油微生物能在多种碳源中生长，因此利用产油 微生物转化高糖植物菊芋，获取微生物油脂，不但能降低微生物油脂生产 的原料成本，而且可以节约耕地、改善环境、增加农业人口收入，是适合 我国油脂资源短缺和耕地资源匮乏国情的新方向。
发明内容
本发明的目的在于提供一种微生物油脂的制备方法，其以菊芋块茎为 原料，可降低微生物油脂生产的原料成本，工艺简便。
为实现上述目的，本发明釆用的技术方案为
一种微生物油脂的制备方法，以菊芋块茎为原料，经清洗、粉碎或切 丝、调浆或水浸提，获得固液混合物或浸提液，将产袖微生物活菌液接种 到灭过菌的固液混合物或浸提液中，通风振荡培养，发酵至醪液中总还原 糖的浓度降至1%以下时停止，收集含油脂菌体，经常规的有机洛剂提取方 法提取获得微生物油脂。
采用的微生物通常为斯达氏油脂酵母、圆红冬孢酵母、粘红酵母或深 黄被孢霉。
所述菊芋块茎为新鲜菊芋块茎、解冻后的低温储存新鲜菊芋块茎或千
菊芋块茎；
当所采用的菊芋块茎为新鲜菊芋块茎或解冻后的低温储存新鲜菊芋块 茎时，将菊芋块茎经清洗、粉碎或切丝，与水按质量体积比1:1 5比例混 合，调浆获得固液混合物，或水浸提获得浸提液，或加硫酸调节到pH2.0 4.0后水浸提获得浸提液；
当所采用的菊芋块茎为干菊芋块茎时，将菊芋块茎粉碎，与水按质量 体积比1:3 8比例混合，调浆获得固液混合物，或浸提获得浸提液，或加 硫酸调节到pH 2.0 4.0后水浸提获得浸提液。
所述浸提温度卯 100。C，浸提时间15 60分钟，过滤除去残渣得到 浸提液。
固液混合物或浸提液应于100 121 'C灭菌10 30分钟，然后用于产 油微生物发酵。产油微生物种子液按固液混合物或浸提液总体积的5 20 % (v/v)添加，调节初始pH 2.0 7.0,于28 37 °C、 180 220 r/min通 风振荡培养；发酵至醪液中总还原糖浓度降至1%以下时停止，离心收集含 油脂菌体；将收集的含油脂菌体按每克菌体加入2 4 mol/L HC1 5 10 mL 计，于70 80 。C对菌体消化处理30 60分钟，然后经常规的有机溶剂提 取方法提取，蒸馏回收有机溶剂，高沸点液体于80 105""C烘1 2小时， 得到澄清、透明的液体产品，即微生物油脂。
由本发明方法制备的微生物油脂经气相色谱分析，其油脂的脂肪酸组 分以链长含16或18个碳原子的脂肪酸为主，每100 g鲜菊芋可获得2.5 5.0g油脂。
本发明具有如下优点
1. 工艺简便、油脂产量高。本发明是以菊芋块茎为原料，经过清洗、 粉碎或切丝、调桨或浸提，获得固液混合物或浸提液，添加产油微生物菌 种，经液体通风发酵得到含油脂菌体，经提取获得微生物油脂的方法。采 用本发明方法每100g鲜菊芋块茎(含水率为70 80%)可获得干菌体5.0 10.0 g，微生物油脂2.5 5.0g。
2. 生产成本低，生产周期短。本发明利用廉价的菊芋块茎为原料，进 行微生物油脂发酵，可显著降低微生物油脂生产的原料成本，是一种资源 高值化利用的新技术。
3.产品应用范围广。本发明制备的微生物油脂是一种新型油脂原料， 其脂肪酸组成和一般植物油相近，以链长含16和18个碳原子的脂肪酸为 主，可用作食品添加剂、油脂化工或可再生能源产品加工的原料。
下面是以菊芋块茎为原料制备微生物油脂的具体实施例，通过实施例 可了解到不同工艺条件对微生物油脂产量的影响。
图1为以菊芋块茎为原料制备微生物油脂的工艺流程简图。
具体实施例方式
本发明下述实施例所采用的产油菌株为，包括斯达氏油脂酵母 (Z^o附ycasW^^y/) 3株，编号分别为AS2.13卯、AS 2.1560、 AS 2.1608; 圆红冬孢酵母(及/2c^osporW"m torw/o/^s) 2株，编号分别为AS 2.1389、 AS 2.1609;粘红酵母(及/K^otorafog/^m's) 1株，编号为AS 2.703;深黄 被孢霉(MoWew//a l株，编号为AS 3.3410。以上菌株均购自
中国普通微生物菌种保藏中心(其中菌株编号是1992年中国微生物菌种保 藏管理委员会主编的微生物菌种资料中的编号，该资料在2003年又出了增 刊改名为中国普通微生物菌种保藏中心)。 实施例l
依次按照下述工艺步骤制备微生物油脂-
A、 原料前处理
将新鲜菊芋块茎清洗干净，与水按质量体积比1:1比例混合，用搾汁机 粉碎、调浆，获得固液混合物，调节初始pH为3.0，于121 "灭菌15分 钟后备用。
B、 含油菌体的获得
将生长于YEPD培养基中的圆红冬孢酵母(励o^w/7w'WMm tom/o/ifey) AS 2.1389种子液(含106 108个细胞/11^)按5%的接种量接入到按照上 述A工艺制备好的固液混合物中，30 。C、 200 r/min振荡培养5天，于5000 rpm离心10 min收集菌体沉淀。
C、油脂的提取
按每克菌体加入4 mol/L HC1 5 mL计，于70 'C对菌体消化处理30分钟。 冷却后，加入与HC1等量的甲醇，充分振荡，按氯仿甲醇=2: 1 (V/V) 比例加入氯仿，充分振荡2分钟，静置分层后，收集氯仿层；再加氯仿提 取一次，收集氯仿层。合并氯仿浸提液，加入等体积的0.1% NaCl溶液， 充分振荡2分钟，静置分层后，收集氯仿浸提液，用无水Na2S04过滤，旋 转蒸发除去氯仿，再于105 'C烘1小时至恒重，冷却后称重，100g鲜菊芋 得到2.58油脂。
实施例2
将鲜菊芋块茎粉碎，与水按质量体积比1:5比例混合，用—榨汁机粉碎、 调浆，获得固液混合物，调节初始pH6.0，于121 'C灭菌15分钟后备用。
将生长于YEPD培养基中的斯达氏油脂酵母aijwA^cr" War^yU AS 2.1608种子液(含1()S 10s个细胞/mL)按20%的接种量接入到按照上述A 工艺制备好的固液混合物中，30 °C、 200r/min振荡培养5天，于5000rpm 离心10min收集菌体沉淀。
油脂提取工艺同实施例1。
按照此工艺条件，100g鲜菊芋得到2.8g油脂。
实施例3
A、原料前处理
将干菊芋块茎粉碎，与水按质量体积比1:3比例混合调浆，获得固液混 合物，pH7.0，于121 'C灭菌15分钟后备用。
B、 含油菌体的获得
将生长于YEPD培养基中的深黄被孢霉(Afw"e,W/a /sa&肌"a) AS 3.3410种子液(含106 108个孢子细胞/1110按10%的接种量接入到按照 上述A工艺制备好的固液混合物中，37 °C、 220 r/min振荡培养6天，于 5000 rpm离心10 min收集菌体沉淀。
油脂提取工艺同实施例1。
按照此工艺条件，100 g干菊芋可得10.2 g油脂。 实施例4 A、原料前处理
将新鲜菊芋块茎洗净、切丝，取500g (含水率约为76.4%)，加入IOOO mL水，90 。C浸提20分钟，过滤去残渣，得浸提液；残渣再加入500 mL 水于90 -C浸提IO分钟，过滤，弃去残渣，合并两次浸提液，pH 7.0，于 121 'C灭菌20分钟后备用。 B、含油菌体的获得
将生长于YEPD培养基中的斯达氏油脂酵母(Z^o/^ca AS 2.1560种子液(含106 108个细胞/11^)按10%的接种量接入到按照上述A 工艺制备好的浸提液中，30 °C、 180 r/min振荡培养4天，于5000 rpm离 心10min收集菌体。
C、 油脂的提取
按每克菌体加入2 mol/L HC1 10 mL计，于80 'C对菌休消化处理60分
钟。冷却后，加入与HCi等量的甲醇，充分振荡，按氯仿甲醇=2 : kv/v)
比例加入氯仿，充分振荡2分钟，静置分层后，收集氯仿层；再加氯仿提 取一次，收集氯仿层。合并氯仿浸提液，加入等体积的0.1% NaCl溶液， 充分振荡2分钟，静置分层后，收集氯仿浸提液，用无水Na2S04过滤，旋 转蒸发除去氯仿，再于105 "C烘2小时至恒重，冷却后称重。
按照此工艺条件，100 g鲜菊芋可得到22.1 g总糖(蒽酮法测定，按果 糖计)，5.7g干菌体，3.0g油月旨。 实施例5 A、原料前处理
将新鲜菊芋块茎洗净、粉碎，与水按质量体积比1:2比例混合，用硫酸 调节到pH2.0，于95 "C浸提60分钟，过滤去残渣，得浸提液，pH2.0， 于121 "C灭菌10分钟后备用。 B、含油菌体的获得
将生长于YEPD培养基中的斯达氏油脂酵母a^ w少ces War&"') AS 2.1390种子液(含106 108个细胞/!1^)按10%的接种量接入到按照上述A 工艺制备好的浸提液中，于30 'C， 220 r/min振荡培养5天，于5000 rpm 离心10min收集菌体。
油脂的提取工艺同实施例4。
按照此工艺条件，100 g鲜菊芋可得到21.6 g总糖，6.2g千菌体，2.9 g 油脂。
实施例6
A、 原料前处理
将新鲜菊芋块茎洗净、粉碎，与水按质量体积比1:5比例混合，用硫酸 调节到pH4.0，于IOO 。C浸提15分钟，过滤去残渣，得浸提液，pH4.5， 于IOO "C灭菌10分钟后备用。
B、 含油菌体的获得
将生长于YEPD培养基中的粘红酵母(/ /K^Won//a g/Ww》AS 2.703种 子液(含1(f l()S个细胞/mL)按10X的接种量接入到按照上述A工艺制 备好的浸提液中，于28 °C 、 220 r/min振荡培养5天，于5000 rpm离心10 min收集菌体。
油脂提取工艺同实施例4。
按照此工艺条件，100 g鲜菊芋可得到30.8 g总賴"6.8g干菌体，2.8 g 油脂。
实施例7
将干菊芋块茎粉碎，与水按质量体积比1:8比例混合，于95 'C浸提50 分钟，过滤去残渣，得浸提液，调节pH6.0，于121 t灭菌15分钟后备用。 含油菌体的获得和油脂提取工艺同实施例4。
按照此工艺条件，100 g干菊芋可得到62.5 g总糖，26.7g干菌体，13.3 g油脂。
实施例8
将干菊芋块茎粉碎，与水按质量体积比1:7比例混合，用硫酸调节到pH 4.0，于95匸浸提50分钟，过滤去残渣，得浸提液，调节pH6.0，于121 °C 灭菌15分钟后备用。
将生长于YEPD培养基中的斯达氏油脂酵母(Z^o，cm加W^/) AS 2.1560种子液(含106 108个细胞/1110按15%的接种量接入到按照上述A 工艺制备好的浸提液中，30 。C、 180 r/min振荡培养7天，于5000 rpm离
心10min收集菌体。
油脂提取工艺同实施例4。
按照此工艺条件，100 g干菊芋可得到70.2 g总糖，26.4g干菌体，16.4
g油脂。 实施例9
将于-20 。C储存的新鲜菊芋取出，室温下解冻、切丝，与水按质量体积 比1:2比例混合，于95 'C浸提30分钟，过滤去残渣，得浸提液，pH6.5， 于121 "C灭菌15分钟后备用。
含油菌体的获得和油脂提取工艺同实施例4。 按照此工艺条件，100 g鲜菊芋可得到18.6 g总糖，5.1g千菌体，3.4 g 油脂。
实施例10
将于-20 。C储存的新鲜菊芋取出，室温下解冻、切丝，与水按质量体积 比1:4比例混合，于90 。C浸提60分钟，过滤去残渣，得浸提液，调节pH 6.8，于121 'C灭菌30分钟后备用。
采用圆红冬孢酵母(/^^/as/7onV/^m tom/c^es) AS 2.1609接种，含油菌 体的获得和油脂提取工艺同实施例4。
按照此工艺条件，100 g鲜菊芋可得到17.8 g总糖，6.2g干菌体，3.2 g 油脂。
8
权利要求
1.一种微生物油脂的制备方法，其特征在于以菊芋块茎为原料，经清洗、粉碎或切丝、调浆或水浸提，获得固液混合物或浸提液，将产油微生物活菌液接种到灭过菌的固液混合物或浸提液中，通风振荡培养，发酵至醪液中总还原糖的浓度降至1％以下时停止，收集含油脂菌体，经常规的有机溶剂提取方法提取获得微生物油脂。
2. 按照权利要求1所述的微生物油脂的制备方法，其特征在于所述 产油微生物包括斯达氏油脂酵母、圆红冬孢酵母、粘红酵母或深黄被孢霉。
3. 按照权利要求1所述的微生物油脂的制备方法，其特征在于 所述菊芋块茎为新鲜菊芋块茎、解冻后的低温储存新鲜菊芋块茎或千菊芋块茎；当所釆用的菊芋块茎为新鲜菊芋块茎或解冻后的低温储存新鲜菊芋块 茎时，将菊芋块茎经清洗、粉碎或切丝，与水按质量体积比1:1 5比例混 合，调浆获得固液混合物，或水浸提获得浸提液，或加硫酸调节到pH2.0 4.0后水浸提获得浸提液；当所采用的菊芋块茎为干菊芋块茎时，将菊芋块茎粉碎，与水按质量 体积比1:3 8比例混合，调浆获得固液混合物，或水浸提获得浸提液，或 加硫酸调节到pH 2.0 4.0后水浸提获得浸提液。
4. 按照权利要求1或3所述的微生物油脂的制备方法，其特征在于-所述浸提温度为卯 100'C，浸提时间15 60分钟，过滤除去残渣得到浸 提液。
5. 按照权利要求1所述的微生物油脂的制备方法，其特征在于固液 混合物或浸提液应于100 121 'C灭菌10 30分钟，然后用于产油微生物 发酵，产油微生物种子液按固液混合物或浸提液总体积的5 20%添加，初 始pH2.0 7.0，于28 37 。C、 180 220 r/min通风振荡培养。
6. 按照权利要求1所述的微生物油脂的制备方法，其特征在于将收 集的含油脂菌体按每克菌体加入2 4mol/LHC15 10mL计，于70 80 °C 对菌体消化处理30 60分钟，然后经有机溶剂提取，蒸馏回收有机溶剂， 高沸点液体于80 105X:烘1 2小时，得到澄清、透明的液体产品，即微 生物油脂。
全文摘要
本发明涉及微生物油脂的制备方法，具体地说是一种以菊芋块茎为原料制备微生物油脂的方法，以菊芋块茎为原料，经清洗、粉碎或切丝、调浆或水浸提，获得同液混合物或浸提液，将产油微生物活菌液接种到灭过菌的固液混合物或浸提液中，通风振荡培养，发酵至醪液中总还原糖的浓度降至1％以下时停止，收集含油脂菌体，经常规的有机溶剂提取方法提取获得微生物油脂。本发明可降低微生物油脂生产的原料成本，且工艺简便、油脂产量高，每100g鲜菊芋块茎(含水率为70～80％)可获得干菌体5.0～10.0g，微生物油脂2.5～5.0g。
文档编号C12P7/64GK101108997SQ20061004722
公开日2008年1月23日 申请日期2006年7月19日 优先权日2006年7月19日
发明者波 刘, 华艳艳, 赵宗保 申请人:中国科学院大连化学物理研究所