CN102703525B - 一种调节发酵液渗透压提高赤藓糖醇产量的方法 - Google Patents

Abstract

一种调节发酵液渗透压提高赤藓糖醇产量的方法，属于食品生物技术领域。本发明以假丝酵母（Candidasp.）SK25.001，已保藏于中国典型培养物保藏中心，保藏编号为CCTCCNO：M2011477为生产菌，其赤藓糖醇产量在自然发酵条件下可达到10%-12%，提高其赤藓糖醇发酵产量的方法包括：（1）调节发酵过程中的培养基渗透压，（2）从发酵液中分离纯化赤藓糖醇。用本发明所阐述的方法经过4天发酵，赤藓糖醇的产量达到了12%-16%，比自然发酵提高了20%-30%，为赤藓糖醇的工业生产提供了新方法。

Description

一种调节发酵液渗透压提高赤藓糖醇产量的方法

技术领域

本发明涉及利用调节发酵液渗透压提高假丝酵母的赤藓糖醇产量，并生产赤藓糖醇的方法，属于食品生物技术领域。

背景技术

赤藓糖醇（Erythritol）是一种天然存在的四碳糖醇，化学名1,2,3,4-丁四醇，分子式C₄H₁₀O₄，分子量122.12，熔点126℃，沸点329～331℃，外观为白色粉状晶体，粉碎性好，溶于水会吸收较多能量，溶解热为-97.4J/g，食用时有一种凉爽的口感特征。在自然界中其广泛存在于海藻、食用菌、甜瓜、葡萄、桃等植物或植物果实中。

赤藓糖醇是一种多羟基化合物，分子量小，大部分可以在小脑内快速吸收，在人体内及哺乳动物体内消化系统中的代谢方式与其他多元糖醇类不同，不参加糖代谢，生理耐受量高，故可以在低能量食品中发挥作用，可供糖尿病、肥胖和低血糖病人食用；具有抗龋齿和促进双歧杆菌生长等生理功能。其甜度约为蔗糖的60%～70%，而且其甜味在口腔内的残留时间非常短，大量动物实验证明赤藓糖醇是一种非常安全的糖醇。因此，赤藓糖醇作为低能量功能性保健食品甜味剂，具有广泛的应用前景。

赤藓糖醇的制备方法主要为微生物发酵法，即以淀粉或淀粉糖为原料，由微生物在高浓度条件下发酵后提纯精制、浓缩、结晶、分离、干燥而得。目前国内从自然界中筛选的一株圆酵母在初始葡萄糖浓度为40%时，赤藓糖醇产量最高为120.0g/L。国外分离筛选到一株高渗酵母在30%葡萄糖和4%玉米浆的培养基中经35℃发酵培养3天产量达到141.0g/L。

发明内容

本发明的目的是提供一种赤藓糖醇发酵的新方法，以提高产品的转化率，降低生产成本，稳定产品质量，为赤藓糖醇的生产提供一种新的途径。

本发明的目的是这样实现的：一种调节发酵液渗透压提高赤藓糖醇产量的方法，以假丝酵母（Candida sp.）SK25.001，即CCTCC NO: M 2011477为生产菌，该酵母菌株已保存于中国典型培养物保藏中心，保藏编号为：CCTCC NO：M 2011477。

（a）假丝酵母CCTCC NO: M 2011477在含有葡萄糖的发酵培养基中进行发酵，其间加入KCl或NaCl以控制发酵培养基的渗透压，得到含有赤藓糖醇的发酵液；

（b）从含有赤藓糖醇的发酵液中分离纯化赤藓糖醇；

具体步骤为：

（1）种子培养

以假丝酵母（Candida sp.）CCTCC NO: M 2011477为生产菌，

种子培养基：葡萄糖200g/L，酵母粉10g/L，去离子水配制；

种子培养条件：于30℃，200rpm的转速下摇床培养10-60h；

（2）发酵培养

发酵培养基：葡萄糖100-500g/L，酵母粉10-40g/L，尿素1-10g/L，硫酸镁0-3g/L，硫酸铜0-2g/L，磷酸二氢钾0-1g/L，去离子水配制；

发酵条件：200L发酵罐、搅拌速度200rpm、pH 5、风量30m³/h、溶解氧20%、罐压0.5atm、温度30℃；

当发酵1d后，在发酵培养基中加入KCl，使发酵培养基的渗透压维持在1.4-2.6 Os/kg，继续发酵3d，残糖达到5%左右，发酵液中赤藓糖醇质量浓度达到12%-16%。

（3）赤藓糖醇的提取，包括将发酵液进行过滤、脱色、脱盐、浓缩和结晶。

过滤：发酵液用孔径为0.1μm的锯齿膜过滤机进行过滤，收集滤液；

脱色：滤液中加入0.5%的活性碳，搅拌升温，于80℃下保持30min，进入板框回流过滤直至滤液澄清；

脱盐：将样液以2L/L树脂/h的流速通过阳离子交换柱（钙型磺酸型阳离子交换柱）脱盐；

浓缩：在减压浓缩罐中于65℃将料液浓缩至固形物含量在70%以上；

结晶：结晶罐中以一定的降温速度缓慢达到10℃以下，直至晶粒成熟。

本发明的有益效果：通过控制发酵培养基的渗透压，经过4d的发酵后，残糖可达到5%，发酵液中的赤藓糖醇浓度达到12%-16%，产量较自然发酵时的10%-12%浓度，提高了20%-30%，为赤藓糖醇的工业化制备提供了新的方法。

生物材料样品保藏：假丝酵母（Candida sp.）SK25.001，已保藏于中国典型培养物保藏中心，简称CCTCC，地址：中国  武汉  武汉大学，保藏编号CCTCC NO：M2011477，保藏日期2011年12月23日。

具体实施方式

为了更好的阐述本发明所提出控制发酵培养基渗透压提高赤藓糖醇产量的生产工艺，下面通过实施例来对本发明做进一步说明。

实施例1

赤藓糖醇发酵液制取：

以假丝酵母（Candida sp.）CCTCC NO: M 2011477为生产菌，种子培养基、发酵培养基如技术方案中所述。

斜面菌种经活化后，以常规量接种于100mL的一级种子培养基中，30℃下培养24h，取50mL一级种子转接于4L二级种子培养基，30℃下通风培养60h，取10L二级种子转接于200L发酵培养基中，30℃下发酵，搅拌速度200rpm，控制溶氧在20%，pH 5、风量30m³/h、罐压0.5atm、发酵24小时后，在培养基中加入KCl或NaCl，将培养基的渗透压维持在2.4Os/kg，并继续发酵直至发酵液中葡萄糖耗尽时结束，即得到赤藓糖醇发酵液。经检测其中赤藓糖醇浓度达到16%。

实施例2

赤藓糖醇的提取

过滤：发酵液用孔径为0.1μm的锯齿膜过滤机进行过滤，收集滤液。

脱色：滤液中加入0.5%的活性碳，搅拌升温，于80℃下保持30min，进入板框回流过滤直至滤液澄清；

除盐：将样液以20L/L树脂/h的流速通过阳离子交换柱（钙型磺酸型阳离子交换柱）除盐；

浓缩：在减压浓缩罐中于65℃将料液浓缩值固形物含量在70%以上；

结晶：结晶罐中以一定的降温速度缓慢达到10℃以下，直至晶粒成熟。所得晶体熔点为121℃，有甜味，HPLC一标准样品做参比分析确定产品即是赤藓糖醇。

Claims (1)

1.一种调节发酵液渗透压提高赤藓糖醇产量的方法，其特征在于以假丝酵母（Candida sp.）CCTCC NO: M 2011477为生产菌，（a）假丝酵母CCTCC NO: M 2011477在含有葡萄糖的发酵培养基中进行发酵，其间加入KCl或NaCl调节其渗透压，得到含有赤藓糖醇发酵液；（b）从含有赤藓糖醇的发酵液中分离纯化赤藓糖醇；具体步骤为：

（1）种子培养

以假丝酵母（Candida sp.）CCTCC NO: M 2011477为生产菌，

种子培养基：葡萄糖200g/L，酵母粉10g/L，去离子水配制；

种子培养条件：于30℃，200rpm的转速下摇床培养10-60h；

（2）发酵培养

发酵培养基：葡萄糖100-500g/L，酵母粉10-40g/L，尿素1-10g/L，硫酸镁0-3g/L，硫酸铜0-2g/L，磷酸二氢钾0-1g/L，去离子水配制；

发酵条件：200L发酵罐、搅拌速度200rpm、pH 5、风量30m³/h、溶解氧20%、罐压0.5atm、温度30℃；

当发酵1d后，在发酵培养基中加入KCl，使发酵培养基的渗透压维持在1.4-2.6 Os/kg，继续发酵3d，控制残糖达到5%，发酵液中赤藓糖醇质量浓度达到12%-16%；

（3）赤藓糖醇的分离纯化：包括将发酵液进行过滤、脱色、脱盐、浓缩和结晶；

所述赤藓糖醇的分离纯化，步骤为：

过滤：发酵液用孔径为0.1μm的锯齿膜过滤机进行过滤，收集滤液；

脱色：滤液中加入0.5%的活性碳，搅拌升温，于80℃下保持30min，进入板框回流过滤直至滤液澄清；

脱盐：将脱色后样液以2L/L树脂/h的流速通过钙型磺酸型阳离子交换柱脱盐；

浓缩：在减压浓缩罐中于65℃将料液浓缩至固形物含量在70%以上；

结晶：结晶罐中以一定的降温速度缓慢达到10℃以下，直至晶粒成熟。