CN102277306A - 一种富硒酵母的发酵方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种富硒酵母的发酵方法，用包含糖蜜和营养盐的液体培养基为发酵培养基，采用流加方式进行发酵，并在富硒酵母发酵至对数生长期时流加亚硒酸钙。本发明调整了培养基营养盐组分和硒源，并将发酵方式改为流加发酵方式，获得了高生物量、高硒含量的酵母菌体。
Description
技术领域
本发明属于微生物发酵领域，具体涉及一种富硒酵母发酵罐发酵方法。
背景技术
硒是人类基本营养元素，硒缺乏导致众多疾病的发生。目前在动物中已发现有14种含硒蛋白发挥着重要功能，其中包括抗氧化、调节甲状腺荷尔蒙作用、调节维生素C的抗氧化状态等。硒与心血管疾病、糖尿病、肿瘤和艾滋病等密切相关。硒在人类健康中的重要地位开始被人们所重视。通过酵母开发转化有机硒食品和饲料对于人类健康有重要意义。
在实际罐发酵生产中，主要有以下几个特点：
1培养基中的营养盐主要是尿素和磷酸二氢钾。尿素作为氮源，磷酸二氢钾作为磷源。
2亚硒酸钠作为硒源。
3分批发酵方式。
由于亚硒酸钠作为硒源毒性较大，转化率较低，而且用上述方法发酵的富硒酵母细胞内硒含量不高，因此亟需开发一种新的富硒酵母发酵方法。
发明内容
为了解决上述问题，本发明提供一种富硒酵母的发酵方法。
本发明提供的富硒酵母的发酵方法，用包含糖蜜和营养盐的液体培养基为发酵培养基，采用流加方式进行发酵，并在富硒酵母发酵至对数生长期时流加亚硒酸钙。
在发酵过程中，通过调节糖蜜流加量和通风量将发酵液中的酒精含量控制在0.2～0.5％(体积比)。其中，优选的通风量为10～30L/min。
本发明中，所述的糖蜜为40～50Brix的糖蜜上清液。
本发明中，所述的营养盐为硫酸铵、谷氨酸、半胱氨酸和磷酸二氢钾。
本发明中，所述发酵培养基成分为：体积比为20～30％的40～50Brix的糖蜜上清液，150～200mg/L的亚硒酸钙，4～6g/L的硫酸铵，4～6g/L的谷氨酸，5～7g/L的半胱氨酸，1～3g/L的磷酸二氢钾。
本发明中适宜的富硒酵母可为本领域技术人员公知的富硒酵母菌株或其诱变菌株。
本发明中将亚硒酸钙替换常用的硒源亚硒酸钠。亚硒酸钙的毒性比亚硒酸钠的毒性小，而且本发明结果表明亚硒酸钙更容易被酵母吸收转化，转化率相对较高，另外亚硒酸钙可以同时为酵母提供Ca2+，提高了原料使用率。
本发明中使用硫酸铵作为氮源。酵母吸收转化无机硒的机理和代谢途径均于SO4 2-有关。无机硒盐离子和无机SO4 2-在酵母对它们的吸收过程中竞争同一转运系统，硒进入酵母细胞以硫结构类似物的形式进入，因为硫的转运酶无法识别硒和硫，因此SO4 2-的存在对于酵母对硒耐受性的提高有一定的帮助，可以缓解硒对酵母的毒性。硫酸铵不仅提供氮源同时提供SO4 2-。
本发明中使用了谷氨酸。谷氨酸的存在可以促进谷胱甘肽的合成，提高细胞内谷胱甘肽的含量。谷胱甘肽含量的提高有利于无机硒的吸收转化。
本发明中使用了半胱氨酸。在高硒环境中酵母含硫氨基酸的合成受到抑制，在培养基中含硫氨基酸可以刺激酵母的生长。半胱氨酸属于含硫氨基酸，对酵母在高硒环境下含硫氨基酸合成受抑制有一定的缓解作用。
具体实施方式
以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
实施例1
将102.5g硫酸铵和40g磷酸二氢钾溶入500ml自来水中，115℃、30min高压湿热灭菌，然后将二者转入500ml无菌流加瓶中；将100g谷氨酸和120g半胱氨酸分别溶入500ml、0.1mol/ml盐酸溶液和500ml蒸馏水中，用0.22μm滤膜过滤除菌，分别再将二者转入500ml无菌流加瓶中；将3.4g亚硒酸钙溶入200ml、0.1mol/ml盐酸溶液，115℃、30min高压湿热灭菌，然后将其转入250ml无菌流加瓶中。将原糖蜜稀释至40Brix，调pH至5.5，4000rpm离心10min，静置沉淀10min，取2.5L上清液(另2.5L上清糖蜜液115℃、30min高压蒸湿热灭菌后，在接种第9h开始流加)和13.8L自来水置入发酵罐(总体积30L)，115℃、30min高压蒸湿热灭菌。挑取斜面富硒啤酒酵母菌株(Saccharomyces sp.，ATCC 21135，购自中国微生物菌种网)置入50mlYEPD培养基(250ml三角瓶)，30℃、200rpm培养24h。转入200mlYEPD培养基(750ml三角瓶)，30℃、200rpm培养16h，然后接种入发酵罐培养。发酵开始流加硫酸铵、磷酸二氢钾谷氨酸、半胱氨酸。在接种第9h，流加硒源亚硒酸钙溶液。发酵过程中控制酒精含量，通过调节通风量和糖流加量将酒精含量控制在0.2～0.5％左右。
结果表明，通过常规方法测定发酵液中生物量达到10.5g/L，酵母中硒含量2412μg/g。
实施例2
将80.5g硫酸铵和20.8g磷酸二氢钾溶入500ml自来水中，115℃、30min高压湿热灭菌，然后将二者转入500ml无菌流加瓶中；将81.2g谷氨酸和102.5g半胱氨酸分别溶入500ml、0.1mol/ml盐酸溶液和500ml蒸馏水中，用0.22μm滤膜过滤除菌，分别再将二者转入500ml无菌流加瓶中；将3.2g亚硒酸钙溶入200ml的0.1mol/ml盐酸溶液中，115℃、30min高压湿热灭菌，然后将其转入250ml无菌流加瓶中。将原糖蜜稀释至40Brix，调pH至5.5，4000rpm离心10min，静置沉淀10min，取3L上清液(另2L上清糖蜜液115℃、30min高压蒸湿热灭菌后，在接种第9h开始流加)和13.8L自来水置入发酵罐(总体积30L)，115℃、30min高压蒸湿热灭菌。挑取斜面富硒啤酒酵母菌株(Saccharomyces sp.，ATCC 21135)置入50mlYEPD培养基(250ml三角瓶)，30℃、200rpm培养24h。转入200mlYEPD培养基(750ml三角瓶)，30℃、200rpm培养16h，然后接种入发酵罐培养。发酵开始流加硫酸铵、磷酸二氢钾谷氨酸、半胱氨酸。在接种第9h，流加硒源亚硒酸钙溶液。发酵过程中控制酒精含量，通过调节通风量和糖流加量将酒精含量控制在0.2～0.5％左右。
结果表明，通过常规方法测定发酵液中生物量达到10.6g/L，酵母中硒含量2410μg/g。
实施例3
将118.9g硫酸铵和60.0g磷酸二氢钾溶入500ml自来水中，115℃、30min高压湿热灭菌，然后将二者转入500ml无菌流加瓶中；将117.5g谷氨酸和139.8g半胱氨酸分别溶入500ml、0.1mol/ml盐酸溶液和500ml蒸馏水中，用0.22μm滤膜过滤除菌，分别再将二者转入500ml无菌流加瓶中；将3.8g亚硒酸钙溶入200ml、0.1mol/ml盐酸溶液，115℃、30min高压湿热灭菌，然后将其转入250ml无菌流加瓶中。将原糖蜜稀释至40Brix，调pH至5.5，4000rpm离心10min，静置沉淀10min，取4L上清液(另1L上清糖蜜液115℃、30min高压蒸湿热灭菌后，在接种第14h开始流加)和13.8L自来水置入发酵罐(总体积30L)，115℃、30min高压蒸湿热灭菌。挑取斜面富硒啤酒酵母菌株(Saccharomyces sp.，ATCC 21135)置入50mlYEPD培养基(250ml三角瓶)，30℃、200rpm培养24h。转入200mlYEPD培养基(750ml三角瓶)，30℃、200rpm培养16h，然后接种入发酵罐培养。发酵开始流加硫酸铵、磷酸二氢钾谷氨酸、半胱氨酸。在接种第9h，流加硒源亚硒酸钙溶液。发酵过程中控制酒精含量，通过调节通风量和糖流加量将酒精含量控制在0.2～0.5％左右。
结果表明，通过常规方法测定发酵液中生物量达到10.7g/L，酵母中硒含量2401μg/g。
比较例1
将118.7g硫酸铵和58.9g磷酸二氢钾溶入500ml自来水中，115℃、30min高压湿热灭菌，然后将二者转入500ml无菌流加瓶中；将3.5g亚硒酸钠溶入200ml、0.1mol/ml盐酸溶液，115℃、30min高压湿热灭菌，然后将其转入250ml无菌流加瓶中。将原糖蜜稀释至40Brix，调pH至5.5，4000rpm离心10min，静置沉淀10min，取2.5L上清液(另2.5L上清糖蜜液115℃、30min高压蒸湿热灭菌后，在接种第9h开始流加)和13.8L自来水置入发酵罐(总体积30L)，115℃、30min高压蒸湿热灭菌。挑取斜面富硒啤酒酵母菌株(Saccharomycessp.，ATCC 21135)置入50mlYEPD培养基(250ml三角瓶)，30℃、200rpm培养24h。转入200mlYEPD培养基(750ml三角瓶)，30℃、200rpm培养16h，然后接种入发酵罐培养。发酵开始流加硫酸铵、磷酸二氢钾。在接种第9h，流加硒源亚硒酸钠溶液。发酵过程中控制酒精含量，通过调节通风量和糖流加量将酒精含量控制在0.2～0.5％左右。
结果表明，通过常规方法测定发酵液中生物量达到8.0g/L，酵母中硒含量1850μg/g。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (6)
1.一种富硒酵母发酵方法，以包含糖蜜和营养盐的液体培养基为发酵培养基，采用流加方式进行发酵，并在富硒酵母发酵至对数生长期时流加亚硒酸钙。
2.根据权利要求1所述的发酵方法，其特征在于，还包括通过调节糖蜜流加量和通风量将发酵液中的酒精含量控制在0.2～0.5％。
3.根据权利要求1所述的发酵方法，其特征在于，所述的糖蜜为40～50Brix的糖蜜上清液。
4.根据权利要求1所述的发酵方法，其特征在于，所述的营养盐为硫酸铵、谷氨酸、半胱氨酸和磷酸二氢钾。
5.根据权利要求1～4任一项所述的发酵方法，其特征在于，所述发酵培养基成分为：体积比为20～30％的40～50Brix的糖蜜上清液，150～200mg/L的亚硒酸钙，4～6g/L的硫酸铵，4～6g/L的谷氨酸，5～7g/L的半胱氨酸，1～3g/L的磷酸二氢钾。
6.根据权利要求2所述的发酵方法，其特征在于，所述的通风量为10～30L/min。
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