CN102250986A - 一种用物理场强化策略促进荧光假单孢菌高产乳糖酸的加工方法 - Google Patents

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一种用物理场强化策略促进荧光假单孢菌高产乳糖酸的加工方法，属于食品加工技术领域。本发明将荧光假单孢菌采用静息细胞培养后，通过高压物理场进行胁迫催化合成乳糖酸。具体操作步骤是：将静息细胞按生物加工要求置于高压反应釜中；在设定温度和压力条件下处理一定时间；处理完成后调节压力，使反应釜内压强降为常压。本发明通过超高压物理场技术改变细胞膜的通透性和结构，从而提高乳糖酸产量，较现有方法有更为显著的底物转化率效果，并且加工工艺简单，生产成本低廉，满足工业化生产要求。

Description

一种用物理场强化策略促进荧光假单孢菌高产乳糖酸的加工方法
技术领域
本发明涉及一种用物理场强化策略促进荧光假单孢菌高产乳糖酸的加工方法，属于食品加工技术领域。
背景技术
乳糖酸又称第三代果酸，集修护、抗老、保湿、抗氧化和促进机体更新等多种优异功效于一身的最先进果酸。乳糖酸本身即存在于人体中，没有刺激性问题，其优异的抗氧化能力早已被应用在器官移植中以防止器官受到自由基的伤害，增加器官的保存性；在医学美容方面，则可避免细胞膜受到氧化破坏；在食品加工方面，美国食品药品管理局FDA已批准乳糖酸可以作为双歧因子、矿物质元素吸收促进剂、甜味剂、酸味剂等应用。尽管乳糖酸具有多种生理功能，在我国并没有实现商业化生产，目前美国和欧洲乳糖酸的生产主要是采用化学合成法。由于该方法在氧化过程中常伴有多种副产物的生产，因此生产成本相对较高，而且存在安全隐患。微生物发酵转化法生产乳糖酸的研究始于二十世纪末，但尚未实现产业化，我国在此方面的研究尚属空白。
超高压物理场是将样品密封在容器内，以水或油作为传压介质，在常温或稍高于常温（20-60℃）下进行100-1000MPa的加压处理，维持一定的时间后，不仅使得食品酶、蛋白质和淀粉等生物大分子改变活性，还能改变微生物细胞的膜结构和性能。然而，目前对超高压加工食品的研究报道主要集中在食品杀菌和钝酶等方面，至今未见利用物理场强化策略促进荧光假单孢菌高产乳糖酸的相关报道。基于上述原因，本发明对一种用物理场强化策略促进荧光假单孢菌高产乳糖酸的加工方法进行了详细研究。
发明内容
本发明的目的在于提供一种用物理场强化策略促进荧光假单孢菌高产乳糖酸的加工方法，该方法具有工艺简单、技术先进、安全性高、生产成本低、适合工业化生产等特点。
本发明的技术方案：一种用物理场强化策略促进荧光假单孢菌高产乳糖酸的加工方法，出发菌株为荧光假单孢菌SK17.001；步骤为：将荧光假单孢菌的静息细胞培养；高压处理：将静息细胞按生物加工要求置于高压反应釜中，在设定温度和压力条件下处理，通过高压物理场进行胁迫催化合成乳糖酸。
具体步骤如下：
所用菌种为荧光假单孢菌SK17.001，已在中国专利发明名称“一种微生物转化制备乳糖酸的方法”，申请号201010501282.5中公开，公开号CN101988046A，公开日2011年3月23日，该菌株保藏编号为CCTCC NO：M2010216
（1）荧光假单孢菌的静息细胞培养：将所述荧光假单孢菌活化接种到液体发酵培养基，接种量为6%，在25-40oC、100-350 rpm 条件下培养12-24h后离心处理 ( 1200g，10 min)即得静息细胞；
液体发酵培养基的组分以g/100mL计为：碳源 3.0-5.0，氮源 0.5-3.5，磷酸钾 0. 2，硫酸镁 0. 2，硫酸亚铁 0.005，pH 6.0-6.2，其余为蒸馏水，所用碳源为乳糖，所用氮源为酵母膏和/或蛋白胨； 
（2）高压处理：按静息细胞浓度为OD600nm值 0.4-40、乳糖质量浓度4%、pH4.0-9.0的生物加工要求置于高压反应釜中，其余为蒸馏水，控制压力为50-400MPa，在20-50℃下处理10-60min，合成乳糖酸。
用物理场强化策略促进荧光假单孢菌高产乳糖酸的加工方法，乳糖酸的产量提高了1-8倍。
检测乳糖酸的方法如下：
取发酵液离心，上清液经微孔滤膜过滤（0.22μm），滤液上HPLC分析。HPLC条件:  Agilent1100 色谱柱：Shodex SH1011（8.0×300 （mm）），流动相为0.01N H2SO4。检测器：紫外检测器，210nm，柱温: 50oC，流速: 0.8mL/min，进样量：10μL，乳糖酸标样浓度：1%。
乳糖酸标样液相色谱图如图1所示。
本发明的有益效果：
（1）本发明通过利用超高压物理场技术改变微生物细胞膜的通透性和结构，提高了乳糖酸产量，为其适合大规模工业生产提供一定的依据。
（2）本发明步骤简便，易于操作，反应条件可控，成本相对较低，而且采用清洁绿色节能生产工艺，对环境基本无污染。
（3）本发明制备的产品可应用于食品、医药、日用化学品等多个领域，市场前景十分看好，经济效益广阔。
附图说明
    图1 乳糖酸标样液相色谱图。
具体实施方式
下面通过实施案例，对本发明的技术方案做进一步具体的说明。
实施例1： 
将荧光假单孢菌SK17.001活化接种到液体发酵培养基（以g/100mL计，乳糖3.0，酵母膏和/或蛋白胨0.5，磷酸钾 0.2，硫酸镁0.2，硫酸亚铁0.005，用蒸馏水调节至pH为6.2），在30oC、200 rpm 培养18h后离心处理即得静息细胞；然后将静息细胞按细胞的浓度为OD600nm值 0.4、乳糖浓度4%、pH6.0条件置于高压反应釜中；最后在100MPa、20℃条件下处理30min，测定合成产物乳糖酸提高了3.7倍。
实施例2： 
将荧光假单孢菌SK17.001活化接种到液体发酵培养基（以g/100mL计，乳糖5.0，酵母膏和/或蛋白胨3.5，磷酸钾0.2，硫酸镁0.2，硫酸亚铁0.005，pH 6.1），在25oC、350 rpm 培养24h后离心处理即得静息细胞；然后将静息细胞按细胞的浓度为OD600nm 值40、乳糖浓度4%、pH9.0置于高压反应釜中；最后在50MPa、35℃条件下处理10min，测定合成产物乳糖酸提高了1.9倍。
实施例3： 
将荧光假单孢菌SK17.001活化接种到液体发酵培养基（以g/100mL计，乳糖3.8，酵母膏和/或蛋白胨2.0，磷酸钾0.2，硫酸镁0.2，硫酸亚铁0.005，pH 6.0），在40oC、100 rpm 培养12h后离心处理即得静息细胞；然后将静息细胞按细胞的浓度为OD600nm值 12、乳糖浓度4%、pH4.0置于高压反应釜中；最后在400MPa、50℃条件下处理60min，测定合成产物乳糖酸提高了5.2倍。
本文所描述的具体实施案例仅作为对本发明精神和部分实验做举例说明。本发明所述领域的技术人员可以对所描述的具体实施案例做出各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。

Claims (3)

1.一种用物理场强化策略促进荧光假单孢菌高产乳糖酸的加工方法，其特征在于：出发菌株为荧光假单孢菌SK17.001；步骤为：将荧光假单孢菌的静息细胞培养；高压处理：将静息细胞按生物加工要求置于高压反应釜中，在设定温度和压力条件下处理，通过高压物理场进行胁迫催化合成乳糖酸。
2.根据权利要求1所述用物理场强化策略促进荧光假单孢菌高产乳糖酸的加工方法，其特征在于出发菌株为荧光假单孢菌SK17.001；步骤如下：
（1）荧光假单孢菌的静息细胞培养：将所述荧光假单孢菌活化接种到液体发酵培养基，接种量为6%，在25-40oC、100-350 rpm 条件下培养12-24h后1200g离心处理10 min，即得静息细胞；
液体发酵培养基的组分以g/100mL计为：碳源 3.0-5.0，氮源 0.5-3.5，磷酸钾 0.2，硫酸镁 0.2，硫酸亚铁 0.005，pH 6.0-6.2，其余为蒸馏水，所用碳源为乳糖，所用氮源为酵母膏和/或蛋白胨；
（2）高压处理：按静息细胞浓度为OD600nm 值0.4-40、乳糖质量浓度4%、pH4.0-9.0的生物加工要求置于高压反应釜中，其余为蒸馏水，控制压力为50-400MPa，在20-50℃下处理10-60min，合成乳糖酸。
3.根据权利要求1所述用物理场强化策略促进荧光假单孢菌高产乳糖酸的加工方法，其特征在于乳糖酸的产量提高了1-8倍。
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