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一种纳他霉素发酵液的处理方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种真菌抑制剂纳他霉素发酵液的处理方法。本发明在发酵液中加入蛋白酶和脂肪酶利用酶化学对发酵液进行酶解，将那些水不溶性的进入滤饼中的蛋白质和脂肪水解成水溶性的小肽和氨基酸以及甘油和脂肪酸，使发酵液的粘度得到大幅度的降低，过滤能够快速而稳定地进行，缩短了生产周期，提高了生产效率和产品收率；而且菌体自溶的发酵液也得到过滤，减少了损失；本发明减少了滤饼量，得到的滤饼杂质也相应减少，能获得纯度很高的产品，滤饼量的减少也大大降低了后期产品精制时有机溶剂的使用量；产品结晶液由于蛋白质和脂肪油的除去也可以得到快速的过滤。而且酶解成本低，反应条件温和，不降低产品效价。

Description

一种纳他霉素发酵液的处理方法
技术领域
本发明涉及一种食品防腐剂的处理方法，特别涉及一种真菌抑制剂纳他霉素发酵液的处理方法。
背景技术
添加食品防腐剂是延长食品保藏期的重要手段，目前使用的防腐剂主要是化学防腐剂，常见的有山梨酸(钾)、苯甲酸(钠)、丙酸钙等。由于化学防腐剂能在人体内残留，长期食用可能影响人体健康，因此，防腐剂的天然化已经成为防腐技术的趋势，国内外对天然防腐剂主要集中在对细菌抑制作用上。
纳他霉素是一种天然、广谱、高效安全的酵母菌及霉菌等丝状真菌抑制剂，它不仅能够抑制真菌，还能防止真菌毒素的产生。纳他霉素对人体无害，很难被人体消化道吸收，而且微生物很难对其产生抗性，同时因为其溶解度很低等特点，通常用于食品的表面防腐。纳他霉素是目前国际上唯一的抗真菌微生物防腐剂，97年我国卫生部正式批准纳他霉素作为食品防腐剂。目前该产品已经在50多个国家得到广泛使用，广泛应用于乳制品、肉制品、发酵酒、饮料等食品的生产和保藏。
纳他霉素是一种多烯烃大环内酯类抗真菌剂，其分子是一种具有活性的环状四烯化合物，含3个以上的结晶水，其外观白色(或奶油色)，为无色、无味的结晶粉末，分子式C33H47NO13，分子量为665.73。纳他霉素是两性物质，分子当中含有一个酸性基团和一个碱性基团，其电离常数pKa值为8.35和4.6，等电点为6.5，熔点为280℃。其结构上存在两种构型，烯醇式结构和酮式结构，这就决定了它在许多溶剂中的低溶解性.它在中性pH下溶解度最低，在溶剂中的溶解性则随着pH的升高或者降低而增加，而在pH低于3或高于9时溶解度大幅增加，在大多数食品的pH范围内非常稳定。通常条件下它还是一种水不溶性物质。可由链霉菌经过发酵，提取，精制而得。
通过对链霉菌的培养，发酵代谢后得到含有纳他霉素的发酵液。国外以及国内的专利文献公布的提取精制方法大都是先过滤从发酵液中收集包含纳他霉素和菌丝体以及未用完的水不溶性培养基等物质的滤饼，再通过加有机溶剂在碱性或酸性下浸泡滤饼，过滤得到含纳他霉素的滤液，调节滤液的pH至中性，结晶得到粗品，由于粗品中还含有大量杂质如蛋白质和脂肪等，还要再进行一步重结晶才能得到合格的产品。
由于滤饼中包含水不溶性的培养基，而这些培养基含有大量的蛋白质，还有一些消泡用植物油，这些物质的存在增加了滤液的粘度，加大了过滤时的阻力，严重制约了过滤速度，延长了生产周期，也加大了产品的损失。尤其当菌体自溶后，甚至使发酵液无法过滤而颗粒无收。而且当溶剂浸泡滤饼后进行过滤时，这些水不溶性蛋白质和脂肪同样还会影响过滤速度，而且还会有一部分进入产品，严重影响产品纯度和降低结晶液的过滤速度。为了加快发酵液的过滤速度，通常都要再添加一些助滤剂，比如硅藻土、珍珠岩、碳酸钙等。这些助滤剂虽然在一定程度上增加了滤速，但最终都留在了滤饼中，降低了滤饼中产品的含量，也加大了后处理的负荷。
本发明内容
本发明利用酶化学对发酵液进行酶解，可很好地解决上述问题。即加入蛋白酶和脂肪酶将那些水不溶性的进入滤饼中的蛋白质和脂肪水解成水溶性的小肽和氨基酸以及甘油和脂肪酸。这样就使发酵液的粘度得到大幅度的降低，使过滤能够快速而稳定地进行，缩短了生产周期，提高了生产效率和产品收率。而且菌体自溶的发酵液也能够过滤，减少了损失。同时也避免了助滤剂的使用，减少了滤饼量，得到的滤饼杂质也相应减少，可以通过简单的一步结晶就能得到纯度很高的产品，减少了反复处理造成的产品损失，提高了收率。滤饼量的减少也大大降低了后期产品精制时有机溶剂的使用量。产品结晶液由于蛋白质和脂肪油的除去也可以得到快速的过滤。而且酶解法成本低，反应条件温和，不降低产品效价。
本发明是这样实现的，一种纳他霉素发酵液的处理方法，其中，所说的方法由下列步骤组成：
(1)调节纳他霉素发酵液至合适的pH和温度，加入蛋白酶和脂肪酶进行酶解；
(2)酶解完成后，调节pH，过滤，收集滤饼；
(3)滤饼用甲醇在碱性下浸泡，过滤，滤液调节pH，放置析晶；
(4)将结晶液进行固液分离得到湿产品，干燥后得到纳他霉素产品。
本发明还可以这样实现的，所述步骤(1)所采用的蛋白酶或为酸性蛋白酶，或为中性蛋白酶，或为碱性蛋白酶，或为上述三类蛋白酶中或一类或两类或三类中的或一种蛋白酶或几种蛋白酶的组合。
本发明还可以这样实现的，所述步骤(1)所采用的脂肪酶为植物油脂水解用脂肪酶一种或几种的组合。
本发明还可以这样实现的，所述步骤(1)所用的蛋白酶和脂肪酶或同时加入同时进行蛋白质和脂肪酶解，或先加入蛋白酶进行蛋白质酶解再加入脂肪酶进行脂肪酶解，或先加入脂肪酶进行脂肪酶解再加入蛋白酶进行蛋白质酶解。
本发明还可以这样实现的，所述步骤(1)所用的合适的温度为35-55℃，pH为5.5-10.5。
本发明还可以这样实现的，步骤(2)和步骤(3)所说的pH是指在5.0到9.0之间。
本发明的有益效果
1、本发明可使发酵液的粘度得到大幅度的降低，使过滤能够快速而稳定地进行，缩短了生产周期，提高了生产效率和产品收率。
2、本发明菌体自溶的发酵液也能够过滤，减少了损失。同时也避免了助滤剂的使用，减少了滤饼量，得到的滤饼杂质也相应减少，可以通过简单的一步结晶就能得到纯度很高的产品，减少了反复处理造成的产品损失，提高了收率。
3、本发明使用滤饼量的减少，大大降低了后期产品精制时有机溶剂的使用量。产品结晶液由于蛋白质和脂肪油的除去也可以得到快速的过滤。
4、本发明成本低，反应条件温和，不降低产品效价。
具体实施方式
本发明利用酶化学对发酵液进行酶解，即在发酵液中加入蛋白酶和脂肪酶将那些水不溶性的进入滤饼中的蛋白质和脂肪水解成水溶性的小肽和氨基酸以及甘油和脂肪酸，这样就使发酵液的粘度得到大幅度的降低，使过滤能够快速而稳定地进行。
本发明采用的蛋白酶或为酸性蛋白酶，或为中性蛋白酶，或为碱性蛋白酶，或为上述三类蛋白酶中或一类或两类或三类中的或一种蛋白酶或几种蛋白酶的组合。也即本发明采用的蛋白酶采用或者碱性蛋白酶，或者中性蛋白酶，或者酸性蛋白酶三类中任何一类中的一种或者这三类中任何一类或者两类或者三类中任何一种或者几种的组合。
蛋白酶酶解条件：蛋白酶用量0.002-0.01％(酶重量/发酵液体积)温度35-55℃pH＝6.0-8.5水解时间2-24h反应结束灭酶。
脂肪酶酶解条件：脂肪酶用量0.002-0.01％(酶重量/发酵液体积)温度15-45℃ pH＝5.5-10.5 水解时间2-24h
实施例一：
取纳他霉素发酵液20000L，先进行蛋白酶酶解，后进行脂肪酶水解；
(1)、加入碱性蛋白酶0.006％(w/v)，控制pH＝7.5，40℃下水解3h，反应过程用碱液维持pH＝7.5，反应结束后灭酶10分钟；
(2)、加入脂肪酶0.006％(w/v)，控制温度在40℃左右水解3h.水解完成后调节pH至6.5；
(3)、快速过滤发酵液，得到滤饼。按照湿滤饼∶甲醇＝1∶4的比例加入甲醇，调节pH至10.5，萃取2h后过滤，收集滤液；
(4)、调节滤液pH至6.5左右，放置结晶；
(5)、过滤结晶液，收集产品结晶，水洗后干燥，得成品。产品含量97.5％(干基计)，收率90.1％。
实施例二：
取纳他霉素发酵液20000L，等分成两份，一份按常规方法处理，一份按本发明工艺处理。
a.不加酶酶解
调节发酵液pH至6.5，加入4％(w/v)硅藻土助滤剂，搅拌均匀后用板框过滤.过滤时间10h；
收集滤饼，按照湿滤饼∶甲醇＝1∶3的比例加入甲醇，调节pH至10.5，萃取2h后过滤，收集滤液。过滤时间3.5h；
调节滤液pH至6.5左右，放置结晶；
过滤结晶液，收集粗品，产品含量60.8％(干基计)，前面两步收率81.6％；将粗品进行一次重结晶，过滤水洗干燥后得到成品，含量97.6％(干基计)，收率94.4％，总收率77.0％。
b.同时采用蛋白酶和脂肪酶酶解
(1)、同时加入碱性蛋白酶0.006％(w/v)和脂肪酶0.006％(w/v)，控制pH＝7.5，40℃下水解4h，反应过程用碱液维持pH＝7.5，反应结束后灭酶10分钟。调节发酵液pH至6.5，快速过滤发酵液，得到滤饼。过滤时间4h；
(2)、收集滤饼，按照湿滤饼∶甲醇＝1∶3的比例加入甲醇，调节pH至10.5，萃取2h后过滤，收集滤液。过滤时间1h；
(3)、调节滤液pH至6.5左右，放置结晶；
(4)、过滤结晶液，收集产品结晶，水洗后干燥，得成品。产品含量97.1％(干基计)，总收率89.7％。
实施例三：
(1)、同时加入碱性蛋白酶0.006％(w/v)、中性蛋白酶0.006％(w/v)和脂肪酶0.006％(w/v)(植物油脂水解用脂肪酶)，控制pH＝7.0，40℃下水解4h，反应过程用碱液维持pH＝7.0，反应结束后灭酶10分钟。调节发酵液pH至6.5，快速过滤发酵液，得到滤饼。过滤时间4h；
(2)、收集滤饼，按照湿滤饼∶甲醇＝1∶3的比例加入甲醇，调节pH至10.5，萃取2h后过滤，收集滤液。过滤时间1h；
(3)、调节滤液pH至6.5左右，放置结晶；
(4)、过滤结晶液，收集产品结晶，水洗后干燥，得成品。产品含量97.6％(干基计)，总收率90.0％。

Claims (5)

1.一种纳他霉素发酵液的处理方法，其特征在于，其方法由下列步骤组成：
(1)调节纳他霉素发酵液的温度为35～55℃，ph为5.5～10.5，加入蛋白酶和脂肪酶进行酶解；
(2)酶解完成后，调节ph，过滤，收集滤饼；
(3)滤饼用甲醇在碱性下浸泡，过滤，滤液调节ph，放置析晶；
(4)将结晶液进行固液分离得到湿产品，干燥后得到纳他霉素产品。
2.根据权利要求1所述的纳他霉素发酵液的处理方法，其特征在于，所述步骤(1)所采用的蛋白酶或为酸性蛋白酶，或为中性蛋白酶，或为碱性蛋白酶，或为上述三类蛋白酶中或一类或两类或三类中的或一种蛋白酶或几种蛋白酶的组合。
3.根据权利要求1所述的纳他霉素发酵液的处理方法，其特征在于，所述步骤(1)所采用的脂肪酶为植物油脂水解用脂肪酶一种或几种的组合。
4.根据权利要求1所述的纳他霉素发酵液的处理方法，其特征在于，所述步骤(1)所用的蛋白酶和脂肪酶或同时加入同时进行蛋白质和脂肪酶解，或先加入蛋白酶进行蛋白质酶解再加入脂肪酶进行脂肪酶解，或先加入脂肪酶进行脂肪酶解再加入蛋白酶进行蛋白质酶解。
5.根据权利要求1所述的纳他霉素发酵液的处理方法，其特征在于，步骤(2)和步骤(3)所说的ph是指在5.0到9.0之间。
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