專利名稱：利用高壓提高酵母菌海藻糖產(chǎn)量的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于一種獲取高產(chǎn)量海藻糖的技術(shù)，特別涉及采用直接利用高壓提高酵母菌海藻糖產(chǎn)量的生產(chǎn)技術(shù)。
背景技術(shù)：
海藻糖(Trehalose，α-D-glucopyranosyl-α-D-glucopyranoside)是由2個呋喃環(huán)葡萄糖分子通過半縮醛羥基以α-1，1糖苷鍵結(jié)合的一種非還原性雙糖，分子式為C12H22O11·2H2O。分子結(jié)構(gòu)式為 自然界中常見的海藻糖為α，α-型，其它兩種光學(xué)同分異構(gòu)體α，β-型和β，β-型較為少見。自1853年由Wiggers氏從黑麥的麥角菌中獲得以來，后來發(fā)現(xiàn)在自然界的動植物和微生物中廣泛存在，尤其是酵母、霉菌等真菌。海藻糖是穩(wěn)定性最好的天然雙糖，不使斐林試劑還原變色，也不與氨基酸和蛋白質(zhì)等發(fā)生美拉德反應(yīng)，其最奇特的功能特性是它的非特異性保護(hù)功能。大量的研究證據(jù)表明，某些物種對外界惡劣環(huán)境所表現(xiàn)出的抗逆耐性均與其體內(nèi)存在的海藻糖有關(guān)。海藻糖在食品加工、分子生物學(xué)、生物醫(yī)藥制劑、農(nóng)業(yè)等方面，如抗干燥食品，各種工具酶、抗體、細(xì)胞器和生物試劑的保存，疫苗、激素、血液制品、載藥脂質(zhì)體和活菌制劑的保存及運輸，抗旱、抗寒、耐鹽等耐性強(qiáng)的農(nóng)作物新品種的開發(fā)。都顯示出其特異性的優(yōu)越性。由此更加促進(jìn)了海藻糖生產(chǎn)工藝的研究。
由于酵母細(xì)胞中海藻糖含量相對較高，且提取簡單，因此目前研究較多的是從酵母中提取海藻糖，但其缺點是收率低、成本高。其原因是由于海藻糖屬于胞內(nèi)產(chǎn)物，合成受外界環(huán)境條件的影響較大，因此產(chǎn)量較低，商品化生產(chǎn)的發(fā)酵水平僅為0.4～0.6％，所以尚未實現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)。因此提高該生產(chǎn)方法的產(chǎn)量、降低成本是其實現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)的關(guān)鍵。
酵母海藻糖是酵母菌體在外部培養(yǎng)條件發(fā)生“惡劣”變化時生成的一種應(yīng)激性代謝產(chǎn)物。利用這一特點，目前對酵母菌的刺激條件研究較多，希望通過加壓的方法提高酵母海藻糖產(chǎn)量，實現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)。但是采用高壓刺激條件，處理酵母菌獲得海藻糖的研究尚屬空白。

發(fā)明內(nèi)容
解決的問題針對上述問題，本發(fā)明解決了直接從酵母菌體中提取海藻糖生產(chǎn)收率低、成本高的問題。提供了一種工藝簡單、利用高壓作為菌體的外界刺激條件，較大幅度地提高酵母菌海藻糖產(chǎn)量的方法。
技術(shù)方案本發(fā)明研究了不同的壓力、反應(yīng)溫度、處理時間和攪拌轉(zhuǎn)速對于酵母菌體積累胞內(nèi)海藻糖的影響；提出了提高酵母菌胞內(nèi)海藻糖產(chǎn)量的生產(chǎn)技術(shù)，即以酵母菌為出發(fā)菌株，經(jīng)擴(kuò)大培養(yǎng)得到菌體培養(yǎng)液，而后利用高壓反應(yīng)容器，以高壓作為刺激條件，提高酵母菌胞內(nèi)海藻糖的產(chǎn)量。
具體方法如下●菌種培養(yǎng)將斜面酵母菌種轉(zhuǎn)接到裝有種子培養(yǎng)基的錐形瓶中，30℃恒溫培養(yǎng)16h。
●擴(kuò)大培養(yǎng)在錐形瓶或通風(fēng)式發(fā)酵罐中加入預(yù)先滅菌的酵母培養(yǎng)基，按10％的接種量接入酵母種子培養(yǎng)液。然后置于溫度為30℃的搖床上或發(fā)酵罐中，進(jìn)行擴(kuò)大培養(yǎng)，培養(yǎng)時間為16～24h。
●高壓處理把擴(kuò)大培養(yǎng)的酵母培養(yǎng)液置于高壓反應(yīng)容器內(nèi)，然后施以高壓刺激，同時進(jìn)行攪拌，反應(yīng)溫度為30～35℃。以后所涉及的壓力全部為罐壓需要說明的是，施以高壓刺激，罐壓為0.1～1.0Mpa(本發(fā)明申請文件中，所涉及的壓力數(shù)值全部為罐壓值)；當(dāng)達(dá)到所需壓力后，恒壓保持2～4h；在高壓處理過程中，改變壓力須勻速進(jìn)行；進(jìn)行攪拌時，酵母培養(yǎng)液的攪拌轉(zhuǎn)速為50～300r/min。該方法提高酵母菌胞內(nèi)海藻糖含量20～70％。
有益效果本發(fā)明探索了一種新的提高海藻糖產(chǎn)量的方法，即利用高壓刺激條件，對酵母菌生產(chǎn)海藻糖進(jìn)行了新的嘗試；彌補(bǔ)了該項研究的空白；解決了目前利用酵母菌提取法生產(chǎn)海藻糖時，存在的產(chǎn)量過低問題。通過大幅度地提高酵母菌體胞內(nèi)海藻糖產(chǎn)量，降低了生產(chǎn)成本。該方法工藝簡單，較常壓對照條件下胞內(nèi)海藻糖含量提高了約為20～70％；為直接利用酵母生產(chǎn)海藻糖，提供了一種新生產(chǎn)工藝。
具體實施例方式
實施例1取斜面酵母菌種1～2環(huán)轉(zhuǎn)接到裝有種子培養(yǎng)基的錐形瓶中，30℃恒溫培養(yǎng)16h。在發(fā)酵罐中加入預(yù)先滅菌的酵母培養(yǎng)基，按10％的接種量接入培養(yǎng)好的酵母種子培養(yǎng)液。然后置于溫度為30℃，通風(fēng)量1.5vvm的發(fā)酵罐中進(jìn)行擴(kuò)大培養(yǎng)16h。把擴(kuò)大培養(yǎng)的酵母培養(yǎng)液置于高壓反應(yīng)釜中，然后升高壓力至0.1MPa，恒壓保持2h進(jìn)行處理，攪拌轉(zhuǎn)速為120r/min，反應(yīng)溫度為30℃。在高壓處理過程中，改變壓力須勻速進(jìn)行。在此條件下，海藻糖產(chǎn)量比常壓對照條件下提高了約為20％。
權(quán)利要求
1.利用高壓提高酵母菌海藻糖產(chǎn)量的方法，其特征在于以酵母菌為出發(fā)菌株，經(jīng)擴(kuò)大培養(yǎng)得到培養(yǎng)液，將菌體培養(yǎng)液置于高壓條件下，以高壓作為刺激條件，提高酵母菌胞內(nèi)海藻糖的產(chǎn)量；具體方法如下●種子培養(yǎng)取斜面酵母菌種轉(zhuǎn)接到裝有種子培養(yǎng)基的錐形瓶中，25～30℃恒溫培養(yǎng)16h；●擴(kuò)大培養(yǎng)在錐形瓶或通風(fēng)發(fā)酵罐中加入預(yù)先滅菌的酵母培養(yǎng)基，按10％的接種量接入酵母種子培養(yǎng)液，然后置于溫度為25～30℃的搖床上或發(fā)酵罐中，進(jìn)行擴(kuò)大培養(yǎng)，培養(yǎng)時間為16～24h；●高壓處理把擴(kuò)大培養(yǎng)的酵母培養(yǎng)液置于高壓反應(yīng)容器內(nèi)，施以高壓刺激，同時進(jìn)行攪拌，反應(yīng)溫度為30～35℃。
2.按照權(quán)利要求1所述的利用高壓提高酵母菌海藻糖產(chǎn)量的方法，其特征在于施以高壓刺激，罐壓為0.1～1.0Mpa；當(dāng)達(dá)到所需壓力后，恒壓保持2～4h；在高壓處理過程中，改變壓力須勻速進(jìn)行。
3.按照權(quán)利要求1所述的利用高壓條件提高酵母菌海藻糖產(chǎn)量的方法，其特征在于高壓處理時，攪拌轉(zhuǎn)速為50～300r/min。
4.按照權(quán)利要求1～3所述的提高酵母菌海藻糖產(chǎn)量的方法，其特征在于該方法提高酵母菌胞內(nèi)海藻糖產(chǎn)量可達(dá)到20～70％。
全文摘要
利用高壓提高酵母菌海藻糖產(chǎn)量的方法，屬于一種獲取高產(chǎn)量海藻糖的生產(chǎn)技術(shù)。本發(fā)明解決了直接從培養(yǎng)酵母中提取海藻糖生產(chǎn)收率低、成本高的問題。其技術(shù)方案的核心是采用高壓刺激條件。本發(fā)明具體方法是以酵母菌為出發(fā)菌株，經(jīng)種子與擴(kuò)大培養(yǎng)后，施以高壓刺激，其罐壓為0.1～1.0Mpa，當(dāng)達(dá)到所需壓力時，恒壓保持2～4h，攪拌轉(zhuǎn)速為50～300r/min，反應(yīng)溫度為30～35℃。該方法，工藝簡單，可以大幅度地提高酵母菌體胞內(nèi)海藻糖含量，降低生產(chǎn)成本。較常壓對照條件下胞內(nèi)海藻糖含量提高了20～70％。為利用酵母菌直接發(fā)酵生產(chǎn)海藻糖，實現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)，提供了一種新生產(chǎn)工藝。
文檔編號C12P19/00GK1480535SQ03130410
公開日2004年3月10日 申請日期2003年7月18日 優(yōu)先權(quán)日2003年7月18日
發(fā)明者賈士儒, 范志華, 孫愛友, 喬長晟, 蘇建宇 申請人:天津科技大學(xué)