專利名稱：一種調(diào)節(jié)發(fā)酵液滲透壓提高赤蘚糖醇產(chǎn)量的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及利用調(diào)節(jié)發(fā)酵液滲透壓提高假絲酵母的赤蘚糖醇產(chǎn)量，并生產(chǎn)赤蘚糖醇的方法，屬于食品生物技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
赤蘚糖醇(Erythritol)是一種天然存在的四碳糖醇，化學(xué)名1，2，3，4_ 丁四醇，分子式C4HltlO4,分子量122. 12，熔點(diǎn)126°C，沸點(diǎn)329 331°C，外觀為白色粉狀晶體，粉碎性好，溶于水會吸收較多能量，溶解熱為-97. 4J/g，食用時(shí)有一種涼爽的口感特征。在自然界中其廣泛存在于海藻、食用菌、甜瓜、葡萄、桃等植物或植物果實(shí)中。赤蘚糖醇是一種多羥基化合物，分子量小，大部分可以在小腦內(nèi)快速吸收，在人體內(nèi)及哺乳動物體內(nèi)消化系統(tǒng)中的代謝方式與其他多元糖醇類不同，不參加糖代謝，生理耐 受量高，故可以在低能量食品中發(fā)揮作用，可供糖尿病、肥胖和低血糖病人食用；具有抗齲齒和促進(jìn)雙歧桿菌生長等生理功能。其甜度約為蔗糖的60% 70%，而且其甜味在口腔內(nèi)的殘留時(shí)間非常短，大量動物實(shí)驗(yàn)證明赤蘚糖醇是一種非常安全的糖醇。因此，赤蘚糖醇作為低能量功能性保健食品甜味劑，具有廣泛的應(yīng)用前景。赤蘚糖醇的制備方法主要為微生物發(fā)酵法，即以淀粉或淀粉糖為原料，由微生物在高濃度條件下發(fā)酵后提純精制、濃縮、結(jié)晶、分離、干燥而得。目前國內(nèi)從自然界中篩選的一株圓酵母在初始葡萄糖濃度為40%時(shí)，赤蘚糖醇產(chǎn)量最高為120. Og/L。國外分離篩選到一株高滲酵母在30%葡萄糖和4%玉米漿的培養(yǎng)基中經(jīng)35°C發(fā)酵培養(yǎng)3天產(chǎn)量達(dá)到141. Og/L0

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種赤蘚糖醇發(fā)酵的新方法，以提高產(chǎn)品的轉(zhuǎn)化率，降低生產(chǎn)成本，穩(wěn)定產(chǎn)品質(zhì)量，為赤蘚糖醇的生產(chǎn)提供一種新的途徑。本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的一種調(diào)節(jié)發(fā)酵液滲透壓提高赤蘚糖醇產(chǎn)量的方法，以假絲酵母sp. )SK25. 001，即CCTCC NO: M 2011477為生產(chǎn)菌，該酵母菌株已保存于中國典型培養(yǎng)物保藏中心，保藏編號為CCTCC NO M 2011477。(a)假絲酵母CCTCC NO: M 2011477在含有葡萄糖的發(fā)酵培養(yǎng)基中進(jìn)行發(fā)酵，其間加入KCl或NaCl以控制發(fā)酵培養(yǎng)基的滲透壓，得到含有赤蘚糖醇的發(fā)酵液；
(b)從含有赤蘚糖醇的發(fā)酵液中分離純化赤蘚糖醇；
具體步驟為
(1)種子培養(yǎng)
以假絲酵母sp. ) CCTCC NO: M 2011477 為生產(chǎn)菌，
種子培養(yǎng)基葡萄糖200g/L，酵母粉10g/L，去離子水配制；
種子培養(yǎng)條件于30°C，200rpm的轉(zhuǎn)速下?lián)u床培養(yǎng)10_60h ；
(2)發(fā)酵培養(yǎng)發(fā)酵培養(yǎng)基葡萄糖100_500g/L，酵母粉10-40g/L，尿素l_10g/L，硫酸鎂0_3g/L，硫酸銅0-2g/L，磷酸二氫鉀O-lg/L，去離子水配制；
發(fā)酵條件200L發(fā)酵罐、攪拌速度200rpm、pH 5、風(fēng)量30m3/h、溶解氧20%、罐壓O. 5atm、溫度30°C ；
當(dāng)發(fā)酵Id后，在發(fā)酵培養(yǎng)基中加入KC1，使發(fā)酵培養(yǎng)基的滲透壓維持在1.4-2.6 Os/kg，繼續(xù)發(fā)酵3d，殘?zhí)沁_(dá)到5%左右，發(fā)酵液中赤蘚糖醇質(zhì)量濃度達(dá)到12%-16%。(3)赤蘚糖醇的提取，包括將發(fā)酵液進(jìn)行過濾、脫色、脫鹽、濃縮和結(jié)晶。過濾發(fā)酵液用孔徑為O. I μ m的鋸齒膜過濾機(jī)進(jìn)行過濾，收集濾液； 脫色濾液中加入O. 5%的活性碳，攪拌升溫，于80°C下保持30min，進(jìn)入板框回流過濾直至濾液澄清；
脫鹽將樣液以2L/L樹脂/h的流速通過陽離子交換柱(鈣型磺酸型陽離子交換柱)脫
鹽；
濃縮在減壓濃縮罐中于65°C將料液濃縮至固形物含量在70%以上；
結(jié)晶結(jié)晶罐中以一定的降溫速度緩慢達(dá)到10°C以下，直至晶粒成熟。本發(fā)明的有益效果通過控制發(fā)酵培養(yǎng)基的滲透壓，經(jīng)過4d的發(fā)酵后，殘?zhí)强蛇_(dá)到5%，發(fā)酵液中的赤蘚糖醇濃度達(dá)到12%-16%，產(chǎn)量較自然發(fā)酵時(shí)的10%-12%濃度，提高了20%-30%，為赤蘚糖醇的工業(yè)化制備提供了新的方法。生物材料樣品保藏假絲酵母sp. )SK25. 001,已保藏于中國典型培養(yǎng)物保藏中心，簡稱CCTCC，地址中國武漢武漢大學(xué)，保藏編號CCTCC NO :M2011477，保藏日期2011年12月23日。
具體實(shí)施例方式為了更好的闡述本發(fā)明所提出控制發(fā)酵培養(yǎng)基滲透壓提高赤蘚糖醇產(chǎn)量的生產(chǎn)工藝，下面通過實(shí)施例來對本發(fā)明做進(jìn)一步說明。實(shí)施例I 赤蘚糖醇發(fā)酵液制取
以假絲酵母sp. ) CCTCC NO: M 2011477為生產(chǎn)菌，種子培養(yǎng)基、發(fā)酵培養(yǎng)基如技術(shù)方案中所述。斜面菌種經(jīng)活化后，以常規(guī)量接種于IOOmL的一級種子培養(yǎng)基中，30°C下培養(yǎng)24h，取50mL —級種子轉(zhuǎn)接于4L 二級種子培養(yǎng)基，30°C下通風(fēng)培養(yǎng)60h，取IOL 二級種子轉(zhuǎn)接于200L發(fā)酵培養(yǎng)基中，30°C下發(fā)酵，攪拌速度200rpm，控制溶氧在20%，pH 5、風(fēng)量30m3/h、罐壓O. 5atm、發(fā)酵24小時(shí)后，在培養(yǎng)基中加入KCl或NaCl，將培養(yǎng)基的滲透壓維持在
2.40s/kg,并繼續(xù)發(fā)酵直至發(fā)酵液中葡萄糖耗盡時(shí)結(jié)束，即得到赤蘚糖醇發(fā)酵液。經(jīng)檢測其中赤蘚糖醇濃度達(dá)到16%。實(shí)施例2 赤鮮糖醇的提取
過濾發(fā)酵液用孔徑為O. I μ m的鋸齒膜過濾機(jī)進(jìn)行過濾，收集濾液。脫色濾液中加入O. 5%的活性碳，攪拌升溫，于80°C下保持30min，進(jìn)入板框回流過濾直至濾液澄清；除鹽將樣液以20L/L樹脂/h的流速通過陽離子交換柱(鈣型磺酸型陽離子交換柱)除
鹽；
濃縮在減壓濃縮罐中于65°C將料液濃縮值固形物含量在70%以上；
結(jié)晶結(jié)晶罐中以一定的降溫速度緩慢達(dá)到10°C以下，直至晶粒成熟。所得晶體熔點(diǎn)為121°C，有甜味，HPLC 一標(biāo)準(zhǔn)樣品做參比分析確定產(chǎn)品即是赤蘚糖醇。
權(quán)利要求
1.一種調(diào)節(jié)發(fā)酵液滲透壓提高赤蘚糖醇產(chǎn)量的方法，其特征在于以假絲酵母山sp. ) CCTCC NO: M 2011477為生產(chǎn)菌，(a)假絲酵母CCTCC NO: M 2011477在含有葡萄糖的發(fā)酵培養(yǎng)基中進(jìn)行發(fā)酵，其間加入KCl或NaCl調(diào)節(jié)其滲透壓，得到含有赤蘚糖醇發(fā)酵液；(b)從含有赤蘚糖醇的發(fā)酵液中分離純化赤蘚糖醇；具體步驟為 (1)種子培養(yǎng) 以假絲酵母sp. ) CCTCC NO: M 2011477 為生產(chǎn)菌， 種子培養(yǎng)基葡萄糖200g/L，酵母粉10g/L，去離子水配制； 種子培養(yǎng)條件于30°C，200rpm的轉(zhuǎn)速下?lián)u床培養(yǎng)10_60h ； (2)發(fā)酵培養(yǎng) 發(fā)酵培養(yǎng)基葡萄糖100_500g/L，酵母粉10-40g/L，尿素l_10g/L，硫酸鎂0_3g/L，硫酸銅0-2g/L，磷酸二氫鉀0-lg/L，去離子水配制； 發(fā)酵條件200L發(fā)酵罐、攪拌速度200rpm、pH 5、風(fēng)量30m3/h、溶解氧20%、罐壓0. 5atm、溫度30°C ； 當(dāng)發(fā)酵Id后，在發(fā)酵培養(yǎng)基中加入KC1，使發(fā)酵培養(yǎng)基的滲透壓維持在I. 4-2. 6 Os/kg，繼續(xù)發(fā)酵3d，控制殘?zhí)沁_(dá)到5%，發(fā)酵液中赤蘚糖醇質(zhì)量濃度達(dá)到12%-16% ； (3)赤蘚糖醇的分離純化包括將發(fā)酵液進(jìn)行過濾、脫色、脫鹽、濃縮和結(jié)晶。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述調(diào)節(jié)發(fā)酵液滲透壓提高赤蘚糖醇產(chǎn)量的方法，其特征在于所述赤蘚糖醇的分離純化，步驟為 過濾發(fā)酵液用孔徑為0. I y m的鋸齒膜過濾機(jī)進(jìn)行過濾，收集濾液； 脫色濾液中加入0. 5%的活性碳，攪拌升溫，于80°C下保持30min，進(jìn)入板框回流過濾直至濾液澄清； 脫鹽將脫色后樣液以2L/L樹脂/h的流速通過鈣型磺酸型陽離子交換柱脫鹽； 濃縮在減壓濃縮罐中于65°C將料液濃縮至固形物含量在70%以上； 結(jié)晶結(jié)晶罐中以一定的降溫速度緩慢達(dá)到10°C以下，直至晶粒成熟。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于所述的脫鹽通過離子交換或膜過濾法進(jìn)行。
全文摘要
一種調(diào)節(jié)發(fā)酵液滲透壓提高赤蘚糖醇產(chǎn)量的方法，屬于食品生物技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明以假絲酵母(Candidasp.)SK25.001，已保藏于中國典型培養(yǎng)物保藏中心，保藏編號為CCTCCNOM2011477為生產(chǎn)菌，其赤蘚糖醇產(chǎn)量在自然發(fā)酵條件下可達(dá)到10%-12%，提高其赤蘚糖醇發(fā)酵產(chǎn)量的方法包括(1)調(diào)節(jié)發(fā)酵過程中的培養(yǎng)基滲透壓，(2)從發(fā)酵液中分離純化赤蘚糖醇。用本發(fā)明所闡述的方法經(jīng)過4天發(fā)酵，赤蘚糖醇的產(chǎn)量達(dá)到了12%-16%，比自然發(fā)酵提高了20%-30%，為赤蘚糖醇的工業(yè)生產(chǎn)提供了新方法。
文檔編號C12P7/18GK102703525SQ20121020453
公開日2012年10月3日 申請日期2012年6月20日 優(yōu)先權(quán)日2012年6月20日
發(fā)明者張濤, 江波, 沐萬孟, 田柳, 繆銘 申請人:江南大學(xué)