CN102703542A

CN102703542A - 一种超声波场辅助微生物转化合成乳糖酸的方法

Info

Publication number: CN102703542A
Application number: CN2012102438083A
Authority: CN
Inventors: 江波; 缪铭; 白会钗
Original assignee: Jiangnan University
Current assignee: Jiangnan University
Priority date: 2012-07-16
Filing date: 2012-07-16
Publication date: 2012-10-03
Anticipated expiration: 2032-07-16
Also published as: CN102703542B

Abstract

一种超声波场辅助微生物转化合成乳糖酸的方法，属于食品物理场强化加工技术领域。本发明以荧光假单孢菌（Pseudomanasfluorescence）SK17.001为发酵菌株，经斜面培养和种子培养后，接种在发酵培养基中经液体发酵获得静息细胞，通过超声波场强化胁迫来辅助高效合成乳糖酸。具体操作步骤是：将静息细胞按生物加工要求置于超声波作用装置中，在设定超声功率和温度条件下处理一定时间，然后进行细胞转化合成乳糖酸，产量提高了20%以上。本发明利用物理场加工技术提高乳糖酸产量，具有节能、绿色、环保、安全、成本低等特点，可满足工业化生产要求，经济效益和市场前景广阔。

Description

一种超声波场辅助微生物转化合成乳糖酸的方法

技术领域

一种超声波场辅助微生物转化合成乳糖酸的方法，属于食品物理场强化加工技术领域。

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。由于化学合成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。

本发明人深入调查和研究了现有技术并对各种合成乳糖酸的生物加工方法进行了研究，最终我们发现超声波场强化胁迫处理可促进静息细胞转化合成乳糖酸。基于上述发现提出了本发明。

发明内容

本发明的目的在于提供一种超声波场辅助微生物转化合成乳糖酸的方法，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。

本发明所使用的荧光假单孢菌是本发明人等先前从土壤中分离得到，其分类名为荧光假单孢菌（Pseudomanas fluorescence）SK17.001，已保藏于中国典型培养物保藏中心，保藏编号为CCTCC NO:M2010216。该菌株已在中国专利申请号2011101846470公开，公开号CN102250986A，公开日2011年11月23日。

本发明的技术方案：一种超声波场辅助微生物转化合成乳糖酸的方法，加工步骤：

（1）荧光假单孢菌的液体发酵：将荧光假单孢菌SK17.001活化接种6%到液体发酵培养基中，在25-40℃、100-350 rpm 条件下培养24-40h后离心处理 (3000g，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 6.0-6.5，其余为蒸馏水，所用氮源为酵母膏和蛋白胨，所用碳源为乳糖。

（2）超声波场强化胁迫处理：将静息细胞加入到0.1M pH4.0-8.0的醋酸钠或磷酸钠或Tris-盐酸缓冲溶液中，体系配成静息细胞浓度为10⁸-10¹⁰ CFU/mL，然后置于超声波作用装置中，控制功率为5-100W，在0-10℃下处理0.5-20min。

（3）转化合成乳糖酸：添加乳糖到经步骤（2）处理的静息细胞溶液体系中，控制体系中乳糖质量浓度在2%-10%，20-50℃下反应10-200min，合成乳糖酸。

所述的超声波场辅助微生物转化合成乳糖酸，使乳糖酸的产量提高了20%以上。

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：50℃，流速：0.8mL/min，进样量：10μL，乳糖酸标样浓度：1%。

本发明的有益效果：通过利用超声波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；加工步骤简便，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。乳糖酸产品可应用于食品、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。

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6%到液体发酵培养基[以g/100mL计为：乳糖3.0，酵母膏和蛋白胨（质量比1:1）3.5，磷酸钾 0.2，硫酸镁 0.2，硫酸亚铁 0.005，pH 6.0，其余为蒸馏水]，在25℃、100 rpm 条件下培养24h后离心处理 (3000g，10 min)即得静息细胞；将其加入0.1M pH4.0的醋酸钠缓冲溶液体系配成浓度为10¹⁰ CFU/mL，然后置于超声波作用装置中，控制功率为5W，在0℃下处理10min；添加乳糖到上述细胞溶液体系，控制乳糖浓度在2%，50℃下反应10min，液相分析检测结果显示超声波场辅助处理得到乳糖酸产量为2.6mg/mL，与对照产量2.1mg/mL相比，提高了23.8%。

实施例2：

将荧光假单孢菌SK17.001活化接种6%到液体发酵培养基[以g/100mL计为：乳糖5.0，酵母膏和蛋白胨（1:1）0.5，磷酸钾 0.2，硫酸镁 0.2，硫酸亚铁 0.005，pH 6.5，其余为蒸馏水]，在40℃、200 rpm 条件下培养30h后离心处理 (3000g，10 min)即得静息细胞；将其加入0.1M pH8.0的Tris-盐酸缓冲溶液体系配成浓度为10⁸ CFU/mL，然后置于超声波作用装置中，控制功率为100W，在10℃下处理0.5min；添加乳糖到上述细胞溶液体系，控制乳糖浓度在10%，30℃下反应200min，液相分析检测结果显示超声波场辅助处理得到乳糖酸产量为2.9mg/mL，与对照产量2.2mg/mL相比，提高了31.8%。

实施例3：

将荧光假单孢菌SK17.001活化接种6%到液体发酵培养基[以g/100mL计为：乳糖4.0，酵母膏和蛋白胨（1:1）2.0，磷酸钾 0.2，硫酸镁 0.2，硫酸亚铁 0.005，pH 6.2，其余为蒸馏水]，在30℃、350 rpm 条件下培养40h后离心处理 (3000g，10 min)即得静息细胞；将其加入0.1M pH7.0的磷酸钠缓冲溶液体系配成浓度为10⁹ CFU/mL，然后置于超声波作用装置中，控制功率为30W，在4℃下处理20min；添加乳糖到上述细胞溶液体系，控制乳糖浓度在5%，20℃下反应60min，液相分析检测结果显示超声波场辅助处理得到乳糖酸产量为1.9mg/mL，与对照产量1.5mg/mL相比，提高了26.7%。

Claims

1.一种超声波场辅助微生物转化合成乳糖酸的方法，其特征在于合成步骤如下：

（1）荧光假单孢菌的液体发酵：将荧光假单孢菌（Pseudomanas fluorescence）SK17.001活化接种6%到液体发酵培养基中，在25-40℃、100-350 rpm 条件下培养24-40h后离心处理即得静息细胞；

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 6.0-6.5，其余为蒸馏水，所用氮源为酵母膏和蛋白胨，所用碳源为乳糖；

（2）超声波场强化胁迫处理：将静息细胞加入到0.1M pH4.0-8.0的醋酸钠或磷酸钠或Tris-盐酸缓冲溶液中，体系配成静息细胞浓度为10⁸-10¹⁰ CFU/mL，然后置于超声波作用装置中，控制功率为5-100W，在0-10℃下处理0.5-20min；

2.根据权利要求1所述的超声波场辅助微生物转化合成乳糖酸的方法，其特征在于乳糖酸的产量提高了20%以上。