CN101045906A - 一种富铬酿酒酵母、富铬酵母产品及其生产方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种富铬酿酒酵母、得自该富铬酿酒酵母的富铬酵母产品及其生产方法。本发明的富铬酵母产品得自本发明的富铬酿酒酵母，其中每kg富铬酵母产品中含铬4000～8000mg，其中有机铬含量占总铬的90～99重量％。本发明的生产上述富铬酵母产品的方法包括下列步骤：(a)使发明的富铬酿酒酵母在含铬10～300μg/ml的培养基中，于26～35℃的温度下进行发酵；(b)将酵母发酵液干燥，即得富铬酵母产品。本发明生产的富铬酵母安全、无毒，可以用于医药、食品、饲料等领域。
Description
技术领域
本发明涉及一种富铬酿酒酵母、得自该富铬酿酒酵母的富铬酵母产品及其生产方法。
背景技术
铬是人体和动物不可缺少的一种微量元素，参与了机体的糖类代谢与脂肪代谢，具有很多重要的生理功能。缺铬会引起糖尿病与动脉硬化等疾病。白内障、高血脂等也与长期缺铬有关。尽管人体对铬的需求量很小，现代人体内的缺铬现象仍普遍存在，这是因为在食品精加工过程中会流失大量的铬而导致摄入量的减少，另一方面精制加工食品还会促进机体内留存铬的大量排泄，使得缺铬进一步加剧。流行病学调查表明，现代人正常饮食中铬的摄入量常常会低于需求量，特别是糖尿病人及中老年人都需要额外补铬。富铬酵母对于补充因缺铬而引起的一些疾病效果明显，另外酵母中有很丰富的营养成分，可以发挥协同作用。
近年来国内外对富铬酵母研究比较多，但很少能大生产，主要的问题是：(1)未对培养富铬酵母的培养基的铬离子浓度、培养条件进行优化，或优化不够，使酵母中的铬含量较低，一般在1000mg/kg以下，最高也只能达到4000mg/kg；(2)有机铬含量低，有部分只是简单的酵母和铬吸附或混合，未将无机铬转化为有机铬；(3)一些方法不适合大生产，重复性很差，有些能生产，但是产率很低；(4)对铬的利用率低。
发明内容
本发明目的在于提供一种富铬酵母产品及其生产方法。利用现代育种技术，通过筛选获得生物量高并对无机铬有耐量的酵母菌种，然后再通过化学诱变技术，选育出铬含量高、生长速率快、产率高、对铬的利用率高的耐高铬的富铬酵母菌种。再通过优化的发酵工艺，获得高铬含量的富铬酵母产品，铬含量为4000～8000mg/kg。高铬含量的富铬酵母产品分为有活性和没有活性的两种。
在本发明的第一个方面中，提供了一种富铬酿酒酵母Z1.3(Saccharomycescerevisiae Hansen Z1.3)，其已经于2005年10月25日在中国典型培养物保藏中心(CCTCC，武汉大学，邮编430072)进行了生物保藏，保藏编号为CCTCC M 205125。它是通过亚硝基胍诱变在含铬的培养基上选育出来的。
在本发明的第二个方面中，提供了一种富铬酵母产品，其得自上述的本发明富铬酿酒酵母，其中每kg富铬酵母产品中含铬4000～8000mg，其中有机铬含量占总铬的90～99重量％。
在该方面的一个优选实施方案中，每kg本发明的富铬酵母产品中含铬4000～6000mg。
在另一个优选实施方案中，本发明的富铬酵母产品中有机铬含量占总铬的93-99重量％。
在本方明的另一个优选实施方案中，本发明的富铬酵母产品中的活酵母细胞率是80～95％。
在本发明的第三个方面中，提供了一种生产上述富铬酵母产品的方法，包括下列步骤：
(a)使本发明的富铬酿酒酵母在含铬10～300μg/ml的培养基中，于26～35℃的温度下进行发酵；
(b)将酵母发酵液干燥，即得富铬酵母产品。
在本发明方法的一个优选实施方案中，其中所述培养基中铬含量为100μg/ml。
在本发明方法的另一个优选实施方案中，其中所述的发酵温度为30℃。
在本发明方法的另一个优选实施方案中，其中所述的干燥是将酵母发酵液进行喷粉干燥或蒸汽压力滚筒干燥。
在本发明方法的另一个优选实施方案中，其中所述的干燥是将酵母发酵液进行冷冻干燥。
本发明的主要特点有：
(1)本发明使用的耐高铬的富铬酵母菌种耐铬性能稳定，生长速率快，对铬的利用率高，含铬高可以达到4000～8000mg/kg。以前的方法技术生产的富铬酵母铬含量在1000mg/kg以下，最高才到4000mg/kg。
(2)本发明生产高铬含量的富铬酵母可以有活性，以前的技术生产的富铬酵母大多是没有活性富铬酵母。
(3)本发明生产的高铬含量的富铬酵母有机铬含量高，可以达到99％。
具体实施方式
在本发明的第一个方面中，提供了一种富铬酿酒酵母Z1.3(Saccharomycescerevisiae Hansen Z1.3)，其已经于2005年10月25日在中国典型培养物保藏中心(CCTCC，武汉大学，邮编430072)进行了生物保藏，保藏编号为CCTCC M 205125。它是通过氯化锂诱变在含铬的培养基上选育出来的。
无机铬毒性较大，一般的酵母很难在含有铬的条件在生长，即使有生长速率和对铬的利用率也不高，本发明通过氯化锂诱变，选育出铬含量高、生长速率快、产率高、对铬的利用率高的耐高铬的富铬酵母菌种C460。具体实施步骤如下：
1)筛选耐高铬的酵母菌种：将不同用途和来源的酵母菌种接种到不同浓度的含铬培养基中，筛选能够在高铬培养基中能够生长的菌种。挑选出耐铬的菌种作为诱变的菌种。
2)将耐铬的菌种接种到含有不同剂量的氯化锂的培养基上进行诱变。
3)将诱变的酵母菌株在进行分离筛选，利用摇瓶和小型发酵罐进行发酵选出在含有铬的培养基上铬含量高、生长速率快、产率高、对铬的利用率高的耐高铬的富铬酵母菌种，即为耐高铬的富铬酵母菌种。
4)筛选培养基配方
麦芽汁培养基含糖量5～25重量％，含铬(三氯化铬)浓度为10～300μg/ml，pH值为4～6.5。
5)筛选培养条件
温度26～35℃，搅拌培养18～48小时。
在本发明的第二个方面中，提供了一种富铬酵母产品，其得自上述的富铬酿酒酵母，其中每kg富铬酵母产品中含铬4000～8000mg，优选含铬4000～6000mg；其中有机铬含量占总铬的90～99重量％，优选占总铬的93-99重量％；还优选活酵母细胞率(活酵母细胞数目占总细胞数目的百分比)经平板染色计算为80～95％。
在本发明的第三个方面中，提供了生产上述富铬酵母产品的方法，其生产流程如下：斜面菌种培养→一级液体种子培养→二级液体种子培养→发酵罐种子培养→发酵罐培养→分离→干燥→包装。
1)斜面菌种培养：将耐高铬的富铬酵母菌种接种到含糖量为5～25重量％、铬(三氯化铬)浓度为10～300μg/ml、pH值为4～6.5的麦芽汁固体斜面上，在26～35℃培养24～48小时。
2)一级液体种子培养：将斜面的酵母菌种接种1～4环到装有100～500ml的含糖量为5～25重量％、铬浓度为10～300μg/ml、pH值为4～6.5的麦芽汁专用培养瓶中，在26～35℃培养24～48小时。
3)二级液体种子培养；将一级液体种子培养液接种到装有10～40L的含糖(麦芽汁或糖蜜或麦芽汁和糖蜜的混合物)量为5～25重量％、铬(三氯化铬)浓度为10～300μg/ml、pH值为4～6.5的卡氏培养瓶中，在26～35℃培养18～48小时。
4)发酵罐种子培养：将二级种子培养液接种到装有0.5～15m3的含糖(麦芽汁或糖蜜或麦芽汁和糖蜜的混合物)量为5～25重量％、铬(三氯化铬)浓度为10～300μg/ml、补充适当的氮源和磷源、pH值为4～6.5的种子发酵罐中，在26～35℃培养18～48小时。
5)发酵罐发酵培养：将发酵罐种子培养液接种到1～300吨的含糖(淀粉水解糖或糖蜜或淀粉水解糖和糖蜜的混合物)量为5～25重量％、铬(三氯化铬)浓度为10～300μg/ml、补充适当的氮源和磷源、pH值为4～6.5的发酵罐中，所用的营养源采用流加方式，铬分批次加入，在26～35℃培养14～36小时。
6)分离：采用叠片式分离机分离再用真空转鼓过滤或者用板框压滤。
7)干燥：采用60～140℃流化态干燥，干燥的产品具有活性；采用100～180℃喷粉干燥或者用3～6Kpa的蒸汽压力滚筒干燥，干燥产品没有活性是粉状或小片状；也可以采用冷冻干燥法干燥。
8)包装：可以采用多种形式的包装成为高铬含量的富铬酵母。
在发酵罐种子培养和发酵罐发酵培养中需要添加适量的氮源和磷源，氮源选自硫酸氨、碳酸氢铵、氨水、磷酸氨、磷酸氢氨和磷酸氢二氨，或是这些物质的组合。磷源为选自磷酸、磷酸氨、磷酸氢氨和磷酸氢二氨，或是这些物质的组合。
如果是连续的生产可以增加一级发酵罐二级种子发酵，发酵条件是：将发酵罐种子培养液接种到1～300吨的含糖(淀粉水解糖或糖蜜或淀粉水解糖和糖蜜的混合物)量为5～25％、铬(三氯化铬)浓度为10～300μg/ml、补充适当的氮源和磷源、pH值为4～6.5的二级种子发酵罐中，所用的营养源采用流加方式，铬分批次加入，在26～35℃培养14～36小时。然后进行离心机或板框进行分离，在4～10℃储罐或冷库中保存，然后根据需要接种到发酵罐中再进行下一级培养。
通过上述方法即可生产出本发明的富铬酵母产品，其中每kg富铬酵母产品中含铬4000～8000mg，优选含铬4000～6000mg；其中有机铬含量占总铬的90～99重量％，优选占总铬的93-99重量％；还优选活酵母细胞率经平板染色计算为80～95％。
下面将通过具体的实施例来详细描述本发明的特征和各个方面。除非特别指明，本发明中所用的实验方法和试剂均为本领域技术人员所公知的方法和试剂。此外，实施方案应理解为说明性的，而不是要限制本发明的范围，本发明的实质和范围仅由权利要求书限定。对于本领域技术人员而言，在不背离本发明实质和范围的前提下，对这些实施方案中的培养基组分、含量、培养条件、分离加工条件进行的各种改变或改动也属于本发明的保护范围。
实施例1：本发明的酿酒酵母菌种的筛选
1)将来源和用途不同的酵母菌种接种到不同浓度的含铬培养基中，筛选能够在高铬培养基中能够生长的菌种。挑选出耐铬的菌种作为诱变的菌种。
2)将耐铬的菌种接种到含有不同剂量的氯化锂的培养基上进行诱变24小时。
3)将诱变的酵母菌株在进行分离筛选，利用摇瓶和小型发酵罐进行发酵选出在含有铬的培养基上铬含量高、生长速率快、产率高、对铬的利用率高的耐高铬的富铬酵母菌种，即为耐高铬的富铬酵母菌种C460。
4)筛选培养基配方
麦芽汁培养基含糖量5～25重量％，含铬(三氯化铬)量10～300μg/ml，pH值为4～6.5。
5)筛选培养条件
温度26～35℃，搅拌培养18～48小时。
实施例2：富铬酵母产品的生产-方案1
生产高铬含量富铬酵母的生产流程：斜面菌种培养→一级液体种子培养→二级液体种子培养→发酵罐种子培养→发酵罐培养→分离→干燥→包装。具体工艺如下：
1)斜面菌种培养：将耐高铬的富铬酵母菌种接种到含糖量为5～25重量％、铬(三氯化铬)浓度为10μg/ml、pH值为4～6.5的麦芽汁固体斜面上，在26～35℃，培养24～48小时。
2)一级液体种子培养：将斜面的酵母菌种接种1～4环到装有100～500ml的含糖量为5～25重量％、铬(三氯化铬)浓度为10～300μg/ml、pH值为4～6.5的麦芽汁专用培养瓶中，在26～35℃培养24～48小时。
3)二级液体种子培养；将一级液体种子培养液接种到装有10～40L的含糖(麦芽汁或糖蜜或麦芽汁和糖蜜的混合物)量为5～25重量％、铬(三氯化铬)浓度为10μg/ml、pH值为4～6.5的卡氏培养瓶中，在26～35℃培养18～48小时。
4)发酵罐种子培养：将二级种子培养液接种到装有0.5～15m3的含糖(麦芽汁或糖蜜或麦芽汁和糖蜜的混合物)量为5～25重量％、铬(三氯化铬)浓度为10μg/ml，加1～5重量％磷酸氢氨、pH值为4～6.5的种子发酵罐中，在26～35℃培养18～48小时。
5)发酵罐发酵培养：将发酵罐种子培养液接种到1～300吨的含糖(淀粉水解糖或糖蜜或淀粉水解糖和糖蜜的混合物)量为5～25％、铬(三氯化铬)浓度为10μg/ml、加1～5重量％磷酸氢氨、pH值为4～6.5的发酵罐中，所用的营养源采用流加方式，铬分批次加入，在26～35℃培养14～36小时。
6)分离：采用叠片式分离机分离再用真空转鼓过滤或者用板框压滤。
7)干燥：采用60～140℃流化态干燥，干燥的产品具有活性；采用100～180℃喷粉干燥或者用3～6Kpa的蒸汽压力滚筒干燥，干燥产品没有活性是粉状或小片状；也可以采用冷冻干燥法干燥。
8)包装：可以采用多种形式的包装成为高铬含量的富铬酵母。铬含量达到4200mg/kg。
实施例3：富铬酵母产品的生产-方案2
生产高铬含量富铬酵母的生产流程：斜面菌种培养→一级液体种子培养→二级液体种子培养→发酵罐种子培养→发酵罐培养→分离→干燥→包装。具体工艺如下：
1)斜面菌种培养：将耐高铬的富铬酵母菌种接种到含糖量为5～25重量％、铬(三氯化铬)浓度为300μg/ml、pH值为4～6.5的麦芽汁固体斜面上，在26～35℃，培养24～48小时。
2)一级液体种子培养：将斜面的酵母菌种接种1～4环到装有100～500ml的含糖量为5～25重量％、铬(三氯化铬)浓度为300μg/ml、pH值为4～6.5的麦芽汁专用培养瓶中，在26～35℃培养24～48小时。
3)二级液体种子培养；将一级液体种子培养液接种到装有10～40L的含糖(麦芽汁或糖蜜或麦芽汁和糖蜜的混合物)量为5～25重量％、铬(三氯化铬)浓度为300μg/ml、pH值为4～6.5的卡氏培养瓶中，在26～35℃培养18～48小时。
4)发酵罐种子培养：将二级种子培养液接种到装有0.5～15m3的含糖(麦芽汁或糖蜜或麦芽汁和糖蜜的混合物)量为5～25重量％、铬(三氯化铬)浓度为300μg/ml，加1～5重量％磷酸氢氨、pH值为4～6.5的种子发酵罐中，在26～35℃培养18～48小时。
5)发酵罐发酵培养：将发酵罐种子培养液接种到1～300吨的含糖(淀粉水解糖或糖蜜或淀粉水解糖和糖蜜的混合物)量为5～25重量％、铬(三氯化铬)浓度为300μg/ml、加1～5重量％磷酸氢氨、pH值为4～6.5的发酵罐中，所用的营养源采用流加方式，铬分批次加入，在26～35℃培养14～36小时。
6)分离：采用叠片式分离机分离再用真空转鼓过滤或者用板框压滤。
7)干燥：采用60～140℃流化态干燥，干燥的产品具有活性；采用100～180℃喷粉干燥或者用3～6Kpa的蒸汽压力滚筒干燥，干燥产品没有活性是粉状或小片状；也可以采用冷冻干燥法干燥。
8)包装：可以采用多种形式的包装成为高铬含量的富铬酵母。铬含量达到8000mg/kg。
实施例4：富铬酵母产品的生产-方案3
生产高铬含量富铬酵母的生产流程：斜面菌种培养→一级液体种子培养→二级液体种子培养→发酵罐种子培养→发酵罐培养→分离→干燥→包装。具体工艺如下：
1)斜面菌种培养：将耐高铬的富铬酵母菌种接种到含糖量为5～25重量％、铬(三氯化铬)浓度为100μg/ml、pH值为4～6.5的麦芽汁固体斜面上，在26～35℃，培养24～48小时。
2)一级液体种子培养：将斜面的酵母菌种接种1～4环到装有100～500ml的含糖量为5～25重量％、铬(三氯化铬)浓度为100μg/ml、pH值为4～6.5的麦芽汁专用培养瓶中，在26～35℃培养24～48小时。
3)二级液体种子培养；将一级液体种子培养液接种到装有10～40L的含糖(麦芽汁或糖蜜或麦芽汁和糖蜜的混合物)量为5～25重量％、铬(三氯化铬)浓度为100μg/ml、pH值为4～6.5的卡氏培养瓶中，在26～35℃培养18～48小时。
4)发酵罐种子培养：将二级种子培养液接种到装有0.5～15m3的含糖(麦芽汁或糖蜜或麦芽汁和糖蜜的混合物)量为5～25重量％、铬(三氯化铬)浓度为100μg/ml，加1～5％磷酸氢氨、pH值为4～6.5的种子发酵罐中，在26～35℃培养18～48小时。
5)发酵罐发酵培养：将发酵罐种子培养液接种到1～300吨的含糖(淀粉水解糖或糖蜜或淀粉水解糖和糖蜜的混合物)量为5～25重量％、铬(三氯化铬)浓度为100μg/ml、加1～5重量％磷酸氢氨、pH值为4～6.5的发酵罐中，所用的营养源采用流加方式，铬分批次加入，在26～35℃培养14～36小时。
6)分离：采用叠片式分离机分离再用真空转鼓过滤或者用板框压滤。
7)干燥：采用60～140℃流化态干燥，干燥的产品具有活性；采用100～180℃喷粉干燥或者用3～6Kpa的蒸汽压力滚筒干燥，干燥产品没有活性是粉状或小片状；也可以采用冷冻干燥法干燥。
8)包装：可以采用多种形式的包装成为高铬含量的富铬酵母。铬含量达到6500mg/kg。
实施例5：富铬酵母产品的生产-方案4
生产高铬含量富铬酵母的生产流程：斜面菌种培养→一级液体种子培养→二级液体种子培养→发酵罐种子培养→发酵罐培养→分离→干燥→包装。具体工艺如下：
1)斜面菌种培养：将耐高铬的富铬酵母菌种接种到含糖量为5～25重量％、铬(三氯化铬)浓度为200μg/ml、pH值为4～6.5的麦芽汁固体斜面上，在26～35℃，培养24～48小时。
2)一级液体种子培养：将斜面的酵母菌种接种1～4环到装有100～500ml的含糖量为5～25重量％、铬(三氯化铬)浓度为200μg/ml、pH值为4～6.5的麦芽汁专用培养瓶中，在26～35℃培养24～48小时。
3)二级液体种子培养；将一级液体种子培养液接种到装有10～40L的含糖(麦芽汁或糖蜜或麦芽汁和糖蜜的混合物)量为5～25重量％、铬(三氯化铬)浓度为200μg/ml、pH值为4～6.5的卡氏培养瓶中，在26～35℃培养18～48小时。
4)发酵罐种子培养：将二级种子培养液接种到装有0.5～15m3的含糖(麦芽汁或糖蜜或麦芽汁和糖蜜的混合物)量为5～25重量％、铬(三氯化铬)浓度为200μg/ml，加1～5重量％磷酸氢氨、pH值为4～6.5的种子发酵罐中，在26～35℃培养18～48小时。
5)发酵罐发酵培养：将发酵罐种子培养液接种到1～300吨的含糖(淀粉水解糖或糖蜜或淀粉水解糖和糖蜜的混合物)量为5～25重量％、铬(三氯化铬)浓度为200μg/ml、加1～5重量％磷酸氢氨、pH值为4～6.5的发酵罐中，所用的营养源采用流加方式，铬分批次加入，在26～35℃培养14～36小时。
6)分离：采用叠片式分离机分离再用真空转鼓过滤或者用板框压滤。
7)干燥：采用60～140℃流化态干燥，干燥的产品具有活性；采用100～180℃喷粉干燥或者用3～6Kpa的蒸汽压力滚筒干燥，干燥产品没有活性是粉状或小片状；也可以采用冷冻干燥法干燥。
8)包装：可以采用多种形式的包装成为高铬含量的富铬酵母。铬含量达到7100mg/kg。
实施例6：富铬酵母产品的生产-方案5
本实施例增加一级发酵罐种子培养，生产工艺为：斜面菌种培养→一级液体种子培养→二级液体种子培养→一级发酵罐种子培养→二级发酵罐种子培养→发酵罐培养→分离→干燥→包装。所增加的一级发酵罐种子培养方法和发酵罐培养大致相同，其他工艺同实施例2，只是发酵罐发酵培养选择淀粉水解糖8重量％和糖蜜5重量％作碳源、氨水3重量％作氮源、磷酸氢氨2重量％作磷源，培养液中的铬含量为100μg/ml，pH值为5.2，温度28～32℃鼓风培养26小时。
本实施例生产出来的高铬含量的富铬酵母铬含量达到5500mg/kg。
实施例7：富铬酵母产品的生产-方案6
本实施例采用流化态干燥的方法干燥出具有活性的高铬含量的富铬酵母，干燥工艺是：进风温度120～140℃，出风温度70～100℃，干燥20～50分钟，水分小于7重量％。
生产工艺：
斜面菌种培养→一级液体种子培养→二级液体种子培养→发酵罐种子培养发酵罐培养→分离→干燥→包装。
本实施例生产出来的高铬含量的富铬酵母的活细胞率达到80％以上。其他工艺同实施例2。
综上所述，本发明的充分利用微生物遗传育种技术，微生物发酵技术，根据酵母菌对铬耐受的特性进行筛选出耐高铬的酵母菌种，再通过诱变技术选育出铬含量高、生长速率快、产率高、对铬的利用率高的耐高铬的富铬酵母菌种。针对该菌种制定的特定工艺生产出高铬含量的富铬酵母，特点是：耐铬性能稳定，生长速率快，对铬的利用率高；有机铬含量高，可以达到99％；该高铬含量的富铬酵母可以是活性也可是没有活性。具有更广阔的应用空间。
Claims (9)
1.一种富铬酿酒酵母Z1.3(Saccharomyces cerevisiae Hansen Z1.3)，其保藏编号为CCTCC M 205125。
2.一种富铬酵母产品，其得自权利要求1所述的富铬酿酒酵母，其中每kg富铬酵母产品中含铬4000～8000mg，其中有机铬含量占总铬的90-99重量％。
3.权利要求2所述的富铬酵母产品，其中每kg富铬酵母产品中含铬4000～6000mg。
4.权利要求2所述的富铬酵母产品，其中有机铬含量占总铬的93～99％。
5.前述权利要求中任意一项所述的富铬酵母产品，其中活酵母细胞率是80～95％。
6.一种生产权利要求2所述的富铬酵母产品的方法，包括下列步骤：
(a)使权利要求1所述的富铬酿酒酵母在含铬10～300μg/ml的培养基中，于26～35℃的温度下进行发酵；
(b)将酵母发酵液干燥，即得富铬酵母产品。
7.权利要求6所述的方法，其中所述培养基中铬含量为100μg/ml。
8.权利要求6所述的方法，其中所述的发酵温度为30℃。
9.权利要求6-8中任意一项所述的方法，其中所述的干燥是将酵母发酵液进行喷粉干燥、蒸汽压力滚筒干燥或冷冻干燥。
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