專利名稱:地衣芽孢桿菌合成的生物絮凝劑在制糖中的應(yīng)用的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種生物絮凝劑，尤其是涉及地衣芽孢桿菌合成的生物絮凝劑在制糖中的應(yīng)用。
背景技術(shù)：
生物絮凝劑是一類由微生物產(chǎn)生的可使液體中不易降解的固體懸浮顆粒、菌體細(xì)胞及膠體粒子等凝集、沉淀的特殊高分子代謝產(chǎn)物，主要含有蛋白、粘多糖、纖維素和DNA等高分子化合物。與傳統(tǒng)的無機(jī)和有機(jī)合成高分子絮凝劑相比，生物絮凝劑具有許多獨(dú)特的性質(zhì)和優(yōu)點(diǎn)①無毒無害，安全性高；②易被微生物降解，無二次污染具有很強(qiáng)的除濁和脫色性能；④適用范圍廣易于固液分離，形成沉淀物少；⑥有些生物絮凝劑還具有pH和熱穩(wěn)定性強(qiáng)，用量小的特點(diǎn)(Takagi H,Kadowaki K. Poly-galactosamine producedby amicroorganism. Nat Technol.1985a,49 (3) :121-128)。
生物絮凝劑的應(yīng)用范圍廣，比如，在廢水處理中的應(yīng)用，包括廢水中懸浮物的去除、廢水脫色與除生化、化學(xué)需氧量等；物質(zhì)分離提純的應(yīng)用，包括食品工業(yè)、重金屬離子分離和選礦(鄭懷禮等.生物絮凝劑與絮凝技術(shù)，北京化學(xué)工業(yè)出版社，2004，230-278)。
在甘蔗汁制糖工業(yè)中，絮凝劑被用來除去蔗汁中影響蔗糖結(jié)晶的膠體、懸浮顆粒、色素等各種非糖物質(zhì)，以獲得色值較低、清晰、純凈的清凈汁。目前，大部分工廠都使用有機(jī)合成高分子絮凝劑聚丙烯酰胺用于蔗汁的澄清和脫色。2004年，謝彩峰等(謝彩峰，黃悅剛，楊連生.兩性聚丙烯酰胺處理亞法糖廠混合汁，中國甜菜糖業(yè)，2004(3)，I :1-4)用聚丙烯酰胺處理亞法糖廠的甘蔗混合汁，考察其澄清效果。但是，由于聚丙烯酰胺難降解易造成二次污染且聚合單體丙烯酰胺具有強(qiáng)烈的神經(jīng)毒性，現(xiàn)在許多國家和領(lǐng)域已禁止或限量使用此類絮凝劑。如美國批準(zhǔn)使用的聚丙烯酰胺Separum Nplo最大容許濃度為lmg/mL ;英國規(guī)定PAM的投加劑量平均不得超過O. 5mg/mL，最大投加劑量不得超過lmg/mL。
隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展和人們環(huán)保意識(shí)的增強(qiáng)，尋求一種廉價(jià)、高效、無毒，又能夠完全生物降解、不產(chǎn)生二次污染的新型綠色絮凝劑已經(jīng)成為時(shí)代的需求。目前國內(nèi)已有一些關(guān)于生物絮凝劑應(yīng)用于制糖工業(yè)的報(bào)道。2004年，吳春蘭等(吳春蘭，盧家炯等.微生物絮凝劑在甘蔗糖業(yè)中應(yīng)用的初步研究，甘蔗糖業(yè)，2004，2 :22-29)初步研究來源于中科院菌種保藏中心的微生物發(fā)酵產(chǎn)生的生物絮凝劑對亞硫酸廠甘蔗混合汁的澄清效果，結(jié)果表明，微生物絮凝劑可有效提高混合汁的沉降速度，壓縮濾泥體積并有脫色效果，其中，生物絮凝劑的用量為2mL。隨后，2006年，李楠等(李楠，鄧智年等.微生物絮凝劑在甘蔗糖廠中的應(yīng)用研究，工業(yè)微生物，2006，36 (I) 43-46)從活性污泥中分離出一株初步鑒定為輪枝孢屬的微生物菌株，利用該菌株產(chǎn)生的生物絮凝劑處理亞硫酸廠甘蔗混合汁，考察該生物絮凝劑對甘蔗汁的澄清脫色效果，該研究結(jié)果顯示，微生物發(fā)酵液在蔗汁沉降試驗(yàn)中的絮凝率為69. 2%，清汁色值IU為87. 4，其中，生物絮凝劑的用量為3mL。但是在國外，未見有關(guān)生物絮凝劑應(yīng)用于制糖工業(yè)的報(bào)道。
由于有機(jī)合成高分子絮凝劑丙烯酰胺的難降解性及神經(jīng)毒性，其在制糖工業(yè)中應(yīng)用的不安全性與人們重視食品安全的愿望相違背，因此，開發(fā)一種安全無毒、絮凝活性高、無二次污染、成本低廉、產(chǎn)量高的新型絮凝劑應(yīng)用于甘蔗制糖工業(yè)，已經(jīng)是大勢所趨。
本申請人在公開號(hào)為CN101503709的專利申請中提供一種具有較高絮凝活性、原料成本低、工業(yè)應(yīng)用潛力較大的利用地衣芽孢桿菌制備生物絮凝劑的方法。微生物為地衣芽孢桿菌(Bacillus licheniformis),該微生物已于2009年01月14日保藏于中國微生物菌種保藏管理委員會(huì)普通微生物中心，保藏中心登記入冊編號(hào)為CGMCC No. 2876。該方法將新鮮斜面上的菌苔轉(zhuǎn)接至種子培養(yǎng)基培養(yǎng)后，轉(zhuǎn)接至發(fā)酵培養(yǎng)基培養(yǎng)，得生物絮凝劑發(fā)酵液，離心除去沉淀收集上清液，加入乙醇靜置后離心，除去上清液，向沉淀物中再加入無水乙醇，攪拌，離心，除去上清液，向乙醇沉淀物中加入十六烷基三甲基溴化銨，離心，除去上清液得沉淀物，將沉淀物溶解于NaCl溶液中，加入無水乙醇，攪拌，靜置，離心除去上清液得沉淀物，將沉淀物冷凍真空干燥得到純品生物絮凝劑。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于針對目前甘蔗制糖行業(yè)所使用的聚丙烯酰胺的難降解性、神經(jīng)·毒性等問題，提供一種安全、無毒、無污染的地衣芽孢桿菌合成的生物絮凝劑在制糖中的應(yīng)用。
本發(fā)明米用的微生物為地衣芽孢桿菌(Bacillus licheniformis),該微生物已于2009年01月14日保藏于中國微生物菌種保藏管理委員會(huì)普通微生物中心，保藏中心登記入冊編號(hào)為CGMCC No. 2876(公開號(hào)為CN101503709)。
本申請人在公開號(hào)為CN101503709的發(fā)明專利申請中公開一種利用地衣芽孢桿菌制備生物絮凝劑的方法，該方法將新鮮斜面上的菌苔轉(zhuǎn)接至種子培養(yǎng)基培養(yǎng)后，轉(zhuǎn)接至發(fā)酵培養(yǎng)基培養(yǎng)，得生物絮凝劑發(fā)酵液，離心除去沉淀收集上清液，加入乙醇靜置后離心，除去上清液，向沉淀物中再加入無水乙醇，攪拌，離心，除去上清液，向乙醇沉淀物中加入十六烷基三甲基溴化銨，離心，除去上清液得沉淀物，將沉淀物溶解于NaCl溶液中，加入無水乙醇，攪拌，靜置，離心除去上清液得沉淀物，將沉淀物冷凍真空干燥得到純品生物絮凝劑。
所述地衣芽孢桿菌合成的生物絮凝劑可在制糖中應(yīng)用。
本發(fā)明的具體操作步驟如下
I)生物絮凝劑的發(fā)酵合成
將新鮮平板上的菌落轉(zhuǎn)接至種子培養(yǎng)基培養(yǎng)后，轉(zhuǎn)接至發(fā)酵培養(yǎng)基培養(yǎng)，得生物絮凝劑發(fā)酵液；
2)蔗汁澄清脫色工藝
取IOOmL甘蔗混合汁中加入磷酸3mL，用石灰乳調(diào)pH為6. 8，邊加熱邊攪拌，保持650C 2min，加入H28030 . 4mL，再用石灰乳中和至pH6. 8 7. 2，再次加熱至沸騰，保持2min，加入絮凝劑7 21U/mL，攪拌均勻，靜置，在I 20min內(nèi)每隔Imin測定沉降濾泥高度；上層清液過濾,濾出清汁調(diào)PH7. O，測定錘度、總糖、還原糖、混濁度、色值。
其中，錘度、混濁度、色值按甘蔗制糖化學(xué)管理分析方法測定(鄭長庚，李墉等.甘蔗制糖化學(xué)管理分析方法，1995，中國輕工總會(huì)甘蔗糖業(yè)質(zhì)量監(jiān)督檢測中心編)；還原糖按DNS法測定；總糖按硫酸-苯酹法測定。


圖I為本發(fā)明實(shí)施例聚丙烯酰胺PAM與生物絮凝劑XMMBF處理甘蔗汁后沉降速度對比。在圖I中，橫坐標(biāo)為沉降時(shí)間/min，縱坐標(biāo)為濾泥體積/mL ;■ PAM， 為生物絮凝劑。
圖2為本發(fā)明實(shí)施例聚丙烯酰胺PAM與生物絮凝劑處理后蔗汁的純度、脫色率、除濁率、蔗糖得率對比。在圖2中，橫坐標(biāo)為類別，依次為純度、脫色率、除濁率、蔗糖得率，縱坐標(biāo)為比率/% ；a為PAM，b為生物絮凝劑。
圖3為本發(fā)明實(shí)施例中和pH值7. 2處理后蔗汁的純度、脫色率、除濁率、蔗糖得率。在圖3中，橫坐標(biāo)為類別，依次為純度、脫色率、除濁率、蔗糖得率，縱坐標(biāo)為比率/%。
圖4為本發(fā)明實(shí)施例生物絮凝劑16U/mL處理后蔗汁的純度、脫色率、除濁率、蔗糖得率。在圖4中，橫坐標(biāo)為類別，依次為純度、脫色率、除濁率、蔗糖得率，縱坐標(biāo)為比率/ %。
具體實(shí)施方式

以下實(shí)施例將結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步的說明。
實(shí)施例I :分別用聚丙烯酰胺與生物絮凝劑XMMBF處理甘蔗汁，考察對甘蔗汁的澄清脫色效果。絮凝體系為取IOOmL甘蔗混合汁中加入磷酸3mL，用石灰乳調(diào)pH為6. 8，邊加熱邊攪拌，保持65°C 2min，加入H2SO3O. 4mL，再用石灰乳中和至pH7. 0，再次加熱至沸騰，保持2min，加入絮凝劑(聚丙烯酰胺PAM濃度為I. 5ppm或生物絮凝劑XMMBF為18U/mL)，攪拌均勻，靜置，在20min內(nèi)每隔Imin測定沉降濾泥高度；上層清液過濾，濾出清汁調(diào)pH7. 0，測定錘度、總糖、還原糖、混濁度、色值，結(jié)果如圖I和2所示。從圖I和2可看出采用生物絮凝劑處理后，沉降速度較快，且純度較高，脫色效果好，蔗糖損失量較少。
實(shí)施例2 :如實(shí)施例I所述之絮凝條件，考察不同中和pH值對蔗汁澄清脫色效果的影響。其區(qū)別在于加入亞硫酸之后，用石灰乳中和至PH7. 2。結(jié)果如圖3所示。
實(shí)施例3 :如實(shí)施例I所述之絮凝條件，考察不同中和pH值對蔗汁澄清脫色效果的影響。其區(qū)別在于加入亞硫Ife之后，用石灰乳中和至pH6. 8。
實(shí)施例4 :如實(shí)施例I所述之絮凝條件，考察不同生物絮凝劑XMMBF加入量對蔗汁澄清脫色效果的影響。其區(qū)別在于加入生物絮凝劑XMMBF的量為16U/mL。結(jié)果如圖4所
/Jn ο
實(shí)施例5 :如實(shí)施例I所述之絮凝條件，考察不同生物絮凝劑XMMBF加入量對蔗汁澄清脫色效果的影響。其區(qū)別在于加入生物絮凝劑XMMBF的量為7U/mL。
實(shí)施例6 :如實(shí)施例I所述之絮凝條件，考察不同生物絮凝劑XMMBF加入量對蔗汁澄清脫色效果的影響。其區(qū)別在于加入生物絮凝劑XMMBF的量為8U/mL。
實(shí)施例7 :如實(shí)施例I所述之絮凝條件，考察不同生物絮凝劑XMMBF加入量對蔗汁澄清脫色效果的影響。其區(qū)別在于加入生物絮凝劑XMMBF的量為12U/mL。
實(shí)施例8 :如實(shí)施例I所述之絮凝條件，考察不同生物絮凝劑XMMBF加入量對蔗汁澄清脫色效果的影響。其區(qū)別在于加入生物絮凝劑XMMBF的量為21U/mL。
實(shí)施例9 :如實(shí)施例I所述之絮凝條件，考察生物絮凝劑不同添加位置對蔗汁澄清脫色效果的影響。其區(qū)別在于改變生物絮凝劑的添加位置，即65°C加熱并保持2min之后添加生物絮凝劑XMMBF。[0032]實(shí)施例10 :如實(shí)施例I所述之絮凝條件，考察生物絮凝劑不同添加位置對蔗汁澄清脫色效果的影響。其區(qū)別在于改變生物絮凝劑的添加位置，即在加熱至沸騰之前，調(diào)完中和pH后添加生物絮凝劑XMMBF。
實(shí)施例11 :如實(shí)施例I所述之絮凝條件，考察改變第二次加熱溫度對蔗汁澄清脫色效果的影響。其區(qū)別在于第二次加熱的溫度為70°C。
實(shí)施例12 :如實(shí)施例I所述之絮凝條件，考察改變第二次加熱溫度對蔗汁澄清脫色效果的影響。其區(qū)別在于第二次加熱的溫度為80°C。
實(shí)施例13 :如實(shí)施例I所述之絮凝條件，考察改變第二次加熱溫度對蔗汁澄清脫色效果的影響。其區(qū)別在于第二次加熱溫度為90°C。
權(quán)利要求
1.地衣芽孢桿菌合成的生物絮凝劑在制糖中的應(yīng)用，所述地衣芽孢桿菌(Bacilluslicheniformis)已于2009年01月14日保藏于中國微生物菌種保藏管理委員會(huì)普通微生物中心，保藏中心登記入冊編號(hào)為CGMCC No. 2876 ;利用地衣芽孢桿菌制備生物絮凝劑的方法如下將新鮮斜面上的菌苔轉(zhuǎn)接至種子培養(yǎng)基培養(yǎng)后，轉(zhuǎn)接至發(fā)酵培養(yǎng)基培養(yǎng)，得生物絮凝劑發(fā)酵液，離心除去沉淀收集上清液，加入乙醇靜置后離心，除去上清液，向沉淀物中再加入無水乙醇，攪拌，離心，除去上清液，向乙醇沉淀物中加入十六烷基三甲基溴化銨，離心，除去上清液得沉淀物，將沉淀物溶解于NaCl溶液中，加入無水乙醇，攪拌，靜置，離心除去上清液得沉淀物，將沉淀物冷凍真空干燥得到純品生物絮凝劑?！?br>專利摘要
地衣芽孢桿菌合成的生物絮凝劑在制糖中的應(yīng)用，涉及一種生物絮凝劑。提供一種安全、無毒、無污染的地衣芽孢桿菌合成的生物絮凝劑在制糖中的應(yīng)用。地衣芽孢桿菌(Bacilluslicheniformis)已于2009年01月14日保藏于中國微生物菌種保藏管理委員會(huì)普通微生物中心，保藏中心登記入冊編號(hào)為CGMCC No.2876。所述地衣芽孢桿菌合成的生物絮凝劑可在制糖中應(yīng)用。
文檔編號(hào)C13B20/00GKCN101899536 B發(fā)布類型授權(quán) 專利申請?zhí)朇N 201010269454
公開日2013年2月6日 申請日期2010年9月1日
發(fā)明者何寧, 莊小玲, 李清彪, 盧英華, 王遠(yuǎn)鵬, 王娜, 孫亮芬 申請人:廈門大學(xué)導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan專利引用 (5), 非專利引用 (1),