CN101348783B - 利用航天生物技术制备酿酒酵母制品的方法及其制品 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种利用航天生物技术制备酿酒酵母(Saccharomyces cerevisiae)制品的方法及其制品。通过使酿酒酵母在太空的特殊空间环境下发生遗传特性变异，返回地面后经筛选培育出遗传特性稳定的菌种，该菌种已经在中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心保藏，编号为CGMCC No.2522，将该菌种制成发酵液，优化其菌浓至少为1亿/ml、含量为占制品总量的40-50％，经灭活、调配、灭菌后制成制品。通过本发明方法制得的制品中菌种活性较以往大大增强，富含更多营养成分，还能够有效增强人体免疫力、调节人体肠道菌群，而无任何毒副作用。

Description

利用航天生物技术制备酿酒酵母制品的方法及其制品

技术领域

本发明涉及制备生物制品的技术领域，特别是指一种利用航天生物技术制备酿酒酵母(Saccharomyces cerevisiae)制品的方法及其制品。

背景技术

航天技术是探索、开发和利用宇宙空间的技术，又称为太空技术和空间技术。目的是利用空间飞行器作为手段来研究发生在空间的物理、化学和生物等自然现象。航天生物技术就是航天技术与现代生物技术相结合形成的一门高新科学技术。具体地说，就是利用返回式空间飞行器将植物种子、微生物菌种等生物样本送入太空，促进生物的生长和变异。在返回地面后，再运用现代生物技术进行培育，筛选出优良的植物种子和微生物菌株等，形成规模化生产。

航天生物技术诱变育种经特殊的空间环境条件作用，引起生物体的染色体畸变，基因组重新排列组合引起性状变异，经地面选育试验后，能快速而有效地育成生物的新品种，进而供生产、研究和开发之用。变异后的微生物菌种的生长速度要比原来在地面上的生长速度快得多，有的生长速度甚至提高了400倍；而且与地面辐射育种和常规育种相似，因此其在提高活性的同时不会产生新的有害物质。这将对人类开发名贵珍稀药物及具有特殊营养价值的太空食品将起到无法替代的作用。

目前，航天生物技术诱变育种已应用在制药领域，如中国专利号为200310122240.0的发明中公开了一种治疗慢性胃炎的药物，是将经往返式太空飞行器搭载的α-溶血链球菌33号菌种，优选出其中的正变异、遗传性质稳定的菌种，经培育发酵后生产成治疗慢性胃炎的生化制剂；又如专利号为200310122242.X的发明，公开了一种用于治疗溃疡性结肠炎的药物，是将经返回式太空飞行器搭载的α-溶血链球菌菌种，返回地面后优选出其中的正变异、遗传特性稳定的菌种，经培养及生物发酵后生产出治疗溃疡性结肠炎的药物。

酵母菌是一种单细胞真核微生物，它是人类实践中应用比较早的一类微生物，我国古代劳动人民就利用酵母菌酿酒；酵母菌的细胞里含有丰富的蛋白质和维生素及酶等活性物质，所以也可以做成高级营养品添加到食品中，或用作饲养动物的高级饲料，在酿造、食品、医药等工业上占有重要的地位。医药上将其制成酵母片如食母生片，用于治疗因不合理的饮食引起的消化不良症。体质衰弱的人服用后能起到一定程度的调整新陈代谢机能的作用。

虽然酵母菌在现今社会应用广泛，但如何利用酵母菌制备营养成分更丰富，活性更显著，并且高效无毒副作用的生物制品还有待于进一步的开发和研究。

发明内容

有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种利用航天生物技术制备酿酒酵母制品的方法及其制品。

本发明提供了一种利用航天生物技术制备酿酒酵母制品的方法，包括如下步骤：

将在中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心保藏，编号为CGMCC No.2522的菌种作为生产菌种，进行菌种培养和发酵得到浓度为至少1亿/ml的航空搭载酿酒酵母(东方红1号)菌种发酵液的原液；加入附加成分及纯净水调配制成酿酒酵母制品，所述制成的酿酒酵母制品中航空搭载酿酒酵母菌发酵液原液占定容后溶液总量的40％-50％。

较优的，航天搭载酿酒酵母菌(东方红1号)发酵液占定容后溶液总量的50％。

其中，所述CGMCC No.2522的菌种为航天搭载酿酒酵母菌种，使其在太空的特殊空间环境下发生遗传特性变异，返回地面后经筛选培育出遗传特性稳定的菌种。

其中，所述航天搭载酿酒酵母菌种的条件为育种卫星姿态控制为三轴稳定姿态，轨道为椭圆形倾斜轨道，卫星运行近地点高度为180km，远地点高度为460km的轨道上，轨道倾斜63°，搭载15天，期间空间辐射剂量平均日剂量为0.401-0.169mGy。

较优的，所述进行菌种培养和发酵的步骤包括：

将酿酒酵母菌种在37℃条件下斜面培养8小时；

之后接种到培养基体积为3L的摇瓶中，在37℃条件下，培养15小时；

依次扩大10倍、接种量为10％接种到一级、二级种子罐培养，37℃条件下，分别培养15小时；

然后扩大5倍接种到发酵罐中在37℃条件下培养15小时；

测其浓度为至少1亿/ml后，灭活过滤得到航空搭载酿酒酵母菌种发酵液原液。

其中，种子罐培养的种子培养基的制备过程包括：土豆18-22重量份切成小块后沸水煮20min，而后双联过滤，收集滤出的土豆水，在其中加入砂糖54-66重量份、碳酸钙1.8-2.2重量份、硫酸锌0.0765-0.0935重量份，混合均匀。

可选的，所述加入的附加成分包含黄芪8-12重量份、香薷0.36-0.44重量份和低聚木糖18-22重量份、牛磺酸3.44-4.2重量份、木糖醇36-44重量份和柠檬酸0.9-1.1重量份。

可选的，所述附加成分可以包含，牛磺酸1.08-1.32重量份、香薷2.25-2.75重量份、柠檬酸1.35-1.65重量份、银杏叶提取物0.3186-0.3894重量份、糖浸桂花1.35-1.65重量份、柠檬酸钠0.045-0.055重量份、维生素C 0.09-0.11重量份、天然复合热带水果香精0.63-0.77重量份以及蛋白糖0.135-0.165重量份。

可选的，在所述加入附加成分及纯净水调配后进一步包括采用板框过滤法进行过滤的步骤。

较优的，利用航天生物技术制备酿酒酵母制品的方法，进一步包括灭菌步骤，包括：将调配制成的酿酒酵母制品以瞬间高温灭菌的方法，在121℃、0.4-0.6MPa的条件下灭菌3-4s。

本发明还提供了一种按照上述方法制备的酿酒酵母制品，包含：航天搭载酿酒酵母菌种发酵液，其中，发酵液浓度为至少1亿/ml，发酵液含量为制品总量的40％-50％。

可选的，所述制品还包含，黄芪8-12重量份、香薷0.36-0.44重量份、低聚木糖18-22重量份、牛磺酸3.44-4.2重量份、木糖醇36-44重量份和柠檬酸0.9-1.1重量份。

可选的，所述制品还包含牛磺酸1.08-1.32重量份、香薷2.25-2.75重量份、柠檬酸1.35-1.65重量份、银杏叶提取物0.3186-0.3894重量份、糖浸桂花1.35-1.65重量份、柠檬酸钠0.045-0.055重量份、维生素C 0.09-0.11重量份、天然复合热带水果香精0.63-0.77重量份以及蛋白糖0.135-0.165重量份。

其中，所述制品可以制成饮液、口服液、颗粒、胶囊、片剂以及散剂。

本发明的方法能够制备出有益变异多、变幅大、稳定性强、高产早熟、性状优良的酿酒酵母菌种，经优化发酵制得菌种活性较以往大大增强、富含更多营养成分的发酵液作为原料；进一步优化原料中配比，使其以较低含量而发挥更高功效；以本发明方法制得的制品剂型种类丰富，易于服用；本发明方法制得的制品还能够有效增强人体免疫力、调节人体肠道菌群，而无任何毒副作用。

附图说明

图1为本发明方法的整体工艺流程图；

图2为本发明实施例1的工艺流程图；

图3为本发明实施例2的工艺流程图。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明进一步进行阐述。

实施例1

如图1和图2所示的工艺流程，为本发明利用航天生物技术制备酿酒酵母制品的方法，包括如下步骤：

(1)原料的制备：

a.制备菌种：航天搭载生长时期适宜、生长状态良好的酿酒酵母(Saccharomyces cerevisiae)菌种，育种卫星姿态控制为三轴稳定姿态，其中卫星的I象限指向地面，卫星回收舱小头为飞行方向，轨道为椭圆形倾斜轨道，卫星运行近地点高度为180km，远地点高度为460km的轨道上，轨道倾斜63°，近地点位置在北纬35°附近，卫星飞行15天，共236圈，期间空间辐射剂量最大为5.893mGy，最小为2.484mGy，平均日剂量为0.401-0.169mGy之间，卫星在轨道期间种子测温点的最大温度为20.72℃(TH2点)，最低温度为7.21℃(TH34点)；该菌种在太空的特殊空间环境下发生遗传特性变异，返回地面后经筛选培育出遗传特性稳定的菌种，该菌种已经于2008年5月28日在中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心(位于北京市朝阳区大屯路，中国科学院微生物研究所)保藏，编号为CGMCC No.2522；

实验结果显示，经空间条件诱变后的航天搭载酿酒酵母菌种在遗传特性上稳定，有较强的生产适应性，发酵周期缩短，经中科院微生物研究所检测，鉴定结果为：航天搭载酿酒酵母菌种在麦芽汁液体培养基中培养，25℃下培养三天后，细胞球形、卵形至椭圆形，大小为(3.0-9.5)×(5.0-12.5)μm，有沉淀形成；在麦芽汁琼脂斜面上培养，25℃下培养一个月后，菌落奶酪状、乳白色、表面光滑、返光、边缘整齐；玉米粉琼脂Dalmau平板培养，无假菌丝产生；

b.制备发酵液：由步骤a得到航天搭载酿酒酵母(东方红1号)菌种，将其在37℃条件下斜面培养8小时；之后接种到培养基体积为3L的摇瓶中，在37℃条件下，培养15小时；依次扩大10倍体积接种量按10％接种到一级、二级种子罐培养，37℃条件下，分别培养15小时；然后扩大5倍体积接种量按10％接种到发酵罐中在37℃条件下培养15小时；100℃下灭活40min；采用硅藻土过滤以滤去酵母沉淀；得到航空搭载酿酒酵母(东方红1号)菌种发酵液，其浓度为1亿以上/ml；

其中，种子培养基的制备过程为：土豆20kg切成小块后沸水煮20min，而后双联过滤，收集滤出的土豆水，在其中加入砂糖60kg、碳酸钙2kg、硫酸锌0.084kg，混合均匀；

(2)制备纯净水：将深井水经离子交换后进行电渗析，获得所需纯净水500ml；

(3)附加成分的加工处理：将黄芪10g切片后加入其10倍重量的水煮提2h，过滤后再加入8倍重量水煮提1.5h，过滤，收集两次提取液，混合后浓缩；将香薷0.4g切段后加入其10倍重量的水煮提2h，过滤后再加入8倍重量水煮提1.5h，过滤，收集两次提取液；称取低聚木糖20g；另称取牛磺酸3.82g、木糖醇40g和柠檬酸1g；加热混匀定容至600ml；

(4)调配：将步骤(1)制备好的原料与步骤(3)的附加成分混匀，定容至1000ml，其中发酵液占总量的40％；

(5)过滤：采用板框过滤；

(6)灭菌：以瞬间高温灭菌的方法，在121℃、0.4-0.6MPa的条件下灭菌3-4s；

(7)灌装、制成口服液，成品包装、冷却后贮存，并进行检测。

上述实施例1的方法得到制品的毒理试验研究

(1)急性毒性试验：将本发明制品经口灌胃给予，最大耐受量法试验ICR种小鼠，剂量大于40ml/kgBW(推荐量10倍浓缩液为0.167ml/kgBW的239.52倍)，连续观察一周，动物活动正常，未发现任何症状，属实际无毒物质。

(2)微核试验：将本发明制品经口灌胃施用于ICR种小鼠，灌胃量0.2ml/10gBW，灌胃浓度分别为100％、50％、25％，连续施用2天，末次给药后6小时处死小鼠，取胸骨骨髓制片、染色、镜检，记录含微核PCE数，计算微核率，各剂量组与阴性对照组相比，均未发现有显著差异，阳性对照组与阴性对照组相比有非常显著的差异，结果表明本发明制品不诱发微核率增加。

(3)精子畸变试验：将本发明制品经口灌胃施用于ICR种SPF级小鼠，灌胃量0.2ml/10gBW，灌胃浓度分别为100％、50％、25％，连续施用5天，于第一次施用后的第3 5天处死，去两侧附睾制片、染色、镜检，记录畸变精子数，计算畸变率，经秩和检测各剂量组与阴性对照组相比，均未发现有显著差异，阳性对照组与阴性对照组相比有非常显著的差异，结果表明本发明制品未对生殖细胞产生诱变作用。

(4)Ames试验：将本实施例的制品(10倍浓缩液)20ml置于蒸发皿中于60℃-70℃烘干，称重为17.22g，取1g溶于20ml蒸馏水中，采用平板预先温预法，使用移码型突变株TA97a、TA98，和碱基置换型突变株TA100、TA102四个菌株，菌株的五个遗传特性经测定均达到规定标准，实验剂量选定为5mg/皿、2.5mg/皿、1.0mg/皿、0.5mg/皿、0.1mg/皿五个剂量，空白对照中为蒸馏水，阳性对照2-AF(10μg/皿)、MMS(2μl/皿)、芴酮(0.2μg/皿)、2-AA(12μg/皿)，实验结果为本实施例的制品对四种突变株没有明显的诱导作用。

(5)30天喂养实验：选用Wistar种、体重66-83g的SPF级断乳大鼠40只，随机分为4组，一组为对照组灌以蒸馏水，另三组为实验组，分别给予本实施例的制品(10倍浓缩液)0.167ml/kgBW的100、75、50倍，即16.7ml/kgBW、12.5ml/kgBW、8.35ml/kgBW，每周灌胃6天，灌胃量为2ml/100gBW，灌胃浓度分别为83.5％、62.5％、41.75％，每日观察a.动物的活动情况、毛色、摄食及排泄情况等，b.生长发育及食物利用率，c.血液学指标，d.生化指标，e.脏器系数，f.病理检查，实验结果显示各组动物在实验期间活动正常，毛色光泽度较好，摄食及排泄正常，未发现有症状出现。

实施例2

如图3所示的工艺流程，为本发明利用航天生物技术制备酿酒酵母制品的方法的第二实施例，其中，对应于实施例1的各个步骤，下面仅列出不同的步骤，步骤(1)、(5)、(6)与实施例1中相同，在此不再赘述。

步骤(2)制备纯净水：将深井水经离子交换后进行电渗析，获得所需纯净水1000L；

步骤(3)附加成分的加工处理：牛磺酸1.2kg、香薷2.5kg、柠檬酸1.5kg、银杏叶提取物0.3505kg、糖浸桂花1.5kg、柠檬酸钠0.05kg、维生素C 0.1kg、天然复合热带水果香精0.77ml以及蛋白糖0.15kg，加入纯净水混匀定容至500L；

步骤(4)调配：将步骤(1)制备好的原料与步骤(3)的附加成分混匀，定容至1000L，其中发酵液占总量的50％；

步骤(7)灌装、制成饮液，成品包装、冷却后贮存，并进行检测。

实施例3

对应实施例2，还可进一步将实施例2中步骤(6)制得的液体稀释10倍，之后灌装，100℃下杀菌20min，后冷却、贮存并检测。其他步骤与实施例2相同，在此不再赘述。

上述实施例2、3的方法得到的制品的毒理试验研究

(1)大鼠急性毒性试验：将本发明制品一次灌胃施予Wistar健康成年大鼠40只，分为四组，每组10只，剂量分别为10、4.64、2.15、1.00g/kg，每100g体重灌胃量为1ml，连续观察一周，动物活动正常，未发现任何症状，属实际无毒物质。

(2)小鼠急性毒性试验：将本发明制品一次灌胃施予昆明种健康小鼠40只，分为四组，每组10只，剂量分别为10、4.64、2.15、1.00g/kg，每20g体重灌胃量为0.4ml，连续观察一周，动物活动正常，未发现任何症状，属实际无毒物质。

(3)微核试验：将本发明制品灌胃给予昆明种健康小鼠，灌胃量0.2ml/10gBW，剂量分别为5.00、1.67、0.56g/kg，连续施用2天，末次给药后6小时处死小鼠，取胸骨骨髓制片、染色、镜检，记录含微核PCE数，计算微核率，各剂量组与阴性对照组相比，均未发现有显著差异，阳性对照组与阴性对照组相比有非常显著的差异，结果表明本发明制品不诱发微核率增加。

(4)精子畸变试验：将本发明制品灌胃给予成年雄性昆明种小鼠，灌胃量0.2ml/10gBW，剂量分别为5.00、1.67、0.56g/kg，连续施用5天，于第一次给予后的第35天处死，去两侧附睾制片、染色、镜检，记录畸变精子数，计算畸变率，经秩和检测各剂量组与阴性对照组相比，均未发现有显著差异，阳性对照组与阴性对照组相比有非常显著的差异，结果表明本发明制品未对生殖细胞产生诱变作用。

(5)Ames试验：采用平板掺入法，使用TA97、TA98、TA100、TA102四个菌株，以及S-9，经菌株五项鉴定和S-9活性测定均正常，实验剂量为每菌分别加入本实施例制得制品0、2.0mg、10mg及50mg/皿，阳性物为2-AF(加S-9)和MMC(TA102使用，不加S-9)，剂量分别为10.0μg/皿和2.5μg/皿，实验结果为在所试剂量范围(2.0-50mg/皿)内，各菌株均未见突变菌落数的明显升高，而阳性对照皿有明显的反应，表明在正常实验条件下，本实施例的制品对受试物无致基因突变的作用。

(6)30天喂养实验：选用健康、断乳Wistar大鼠96只，体重45-73g，按体重随机分为4组，一组为对照组灌以蒸馏水，另三组为实验组，分别给予本实施例制得的制品剂量为0.156g/kg、0.625g/kg、2.5g/kg，灌胃给予实验动物，每日观察a.动物体重和食物利用率，b.血液学检验，c.血液生化指标，d.脏器系数，e.病理组织学，实验结果显示本实施例制得的制品在较长期饮用后未造成实验动物的毒性反应，说明本实施例制得的制品是安全的。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种利用航天生物技术制备酿酒酵母制品的方法，其特征在于，包括如下步骤：

将在中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心保藏，编号为CGMCC No.2522的菌种作为生产菌种，所述CGMCC No.2522的菌种为航天搭载酿酒酵母菌种，使酿酒酵母在太空的特殊空间环境下发生遗传特性变异，返回地面后经筛选培育出遗传特性稳定的菌种，之后进行菌种培养和发酵，将航天搭载酿酒酵母菌种在37℃条件下斜面培养8小时；之后接种到培养基体积为3L的摇瓶中，在37℃条件下，培养15小时；依次扩大10倍、接种量为10％接种到一级、二级种子罐培养，37℃条件下，分别培养15小时；然后扩大5倍接种到发酵罐中在37℃条件下培养15小时；灭活过滤后得到浓度为至少1亿/ml的航天搭载酿酒酵母菌种发酵液的原液；

加入牛磺酸1.08-1.32重量份、香薷2.25-2.75重量份、柠檬酸1.35-1.65重量份、银杏叶提取物0.3186-0.3894重量份、糖浸桂花1.35-1.65重量份、柠檬酸钠0.045-0.055重量份、维生素C 0.09-0.11重量份、天然复合热带水果香精0.63-0.77重量份以及蛋白糖0.135-0.165重量份及纯净水调配制成酿酒酵母制品，所述制成的酿酒酵母制品中航天搭载酿酒酵母菌发酵液原液占定容后溶液总量的40％-50％。

2.根据权利要求1所述的利用航天生物技术制备酿酒酵母制品的方法，其特征在于，在所述加入附加成分及纯净水调配后进一步包括采用板框过滤法进行过滤的步骤。

3.根据权利要求1所述的利用航天生物技术制备酿酒酵母制品的方法，其特征在于，进一步包括灭菌步骤，包括：将调配制成的酿酒酵母制品以瞬间高温灭菌的方法，在121℃、0.4-0.6MPa的条件下灭菌3-4s。

4.一种根据权利要求1所述的方法制备的制品，其特征在于，所述制品包含：航天搭载酿酒酵母菌种发酵液，其中，发酵液菌浓度为至少1亿/ml，发酵液含量为制品总量的40％-50％。

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