CN102911977A

CN102911977A - 一种以固态基质为载体红曲菌发酵生产莫纳可林k的方法

Info

Publication number: CN102911977A
Application number: CN2012104100669A
Authority: CN
Inventors: 许赣荣; 鲁利平; 张薄博
Original assignee: Jiangnan University
Current assignee: Jiangnan University
Priority date: 2012-10-24
Filing date: 2012-10-24
Publication date: 2013-02-06

Abstract

本发明公开了一种以固态基质为载体红曲菌发酵生产莫纳可林的方法，涉及发酵工程领域。主要步骤是，将固态基质载体与营养液按质量比1:（0.5-10）的比例混合均匀，121℃灭菌20-60min，冷却后接入10~20%（V/W）的红曲菌CGMCC 0517种子液，混合均匀后28~30℃静置培养2天，之后20-28℃培养18-28天，其间每3天翻拌一次，发酵结束后，将固态基质物料烘干粉碎，即得到富含Monacolin K的红曲粉末产品。本方法可以各种廉价的固态基质为原料通过微生物发酵法生产红曲生理活性物质，实现高附加值转化。

Description

一种以固态基质为载体红曲菌发酵生产莫纳可林K的方法

技术领域

本发明涉及涉及一种利用固态基质为载体固态发酵生产生理活性物质的方法，特别是一种发酵生产（莫纳可林K）Monacolin K的方法。

技术背景

Monaconlin K是人体胆固醇生物合成的关键酶羟甲基戊二酰辅酶A还原酶(HMG—CoA还原酶)的竞争性抑制剂，可有效降低人体内低密度胆固醇(LDL)的水平。

目前国内外利用红曲菌发酵法生产Monacolin K的方法主要有固态发酵法和液态发酵法。

液态发酵法是在通风机械罐中进行，可人为地优化培养基。本实验室已在利用红曲菌9901液态发酵甘油生产Monacolin K方面达到较高水平。但液态发酵设备投入大，动力消耗大，无菌要求比较严格，后处理工艺比较繁琐。

固态发酵法以谷物为原料，原料经蒸煮灭菌、冷却、接种、固态发酵，烘干粉碎得到最终产品。该法得到的红曲产品称为降脂（胆固醇）红曲，可作为保健食品或医药品用于高血脂症人群。目前各厂商以谷物为原料配制成红曲发酵的固态培养基，未见人为调节该固态培养基成分的报道。这也使谷物为唯一原料固态发酵法生产的Monacolin K含量较低，且含量不稳定。本发明在谷物原料的基础上，有针对性地添加部分营养物质，则可有效提高红曲发酵生产关键性的生理活性物质Monacolin K的含量。

另外一方面，考虑到富含Monacolin K的产品也可以用于喂食各种其它的动物，用于生产胆固醇含量较低的畜牧业肉类制品或蛋品，则富含Monacolin K的产品也可采用更为廉价的非谷物类原料进行生产。而纤维类原料无疑是合适的原料，但纤维类原料中红曲菌生长的主要营养成分含量不足，必须提供营养物质以弥补之。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种以固态基质为载体红曲菌发酵生产（莫纳可林K）Monacolin K的方法。

针对上述问题，本发明使用固态基质为载体红曲菌发酵生产MONACOLIN K，以实现低值副产品的高附加值转换。本发明最主要的技术特征之一是可以惰性基质为载体培养红曲菌，另外，通过在载体中添加由不同成分组成的营养液，以提高Monacolin K的含量。为实现上述目的采用以下技术方案，包括以下步骤：

（1）固态基质载体的选用及合适的预处理；

（2）红曲菌种子培养，菌种来源于菌种保藏机构CGMCC,保藏编号为0517；

（3）固态基质载体与营养液按一定质量比混合，灭菌，接入红曲菌种子液，混合均匀后变温发酵；

（4）将发酵结束后的样品烘干、粉碎。

本发明所述（1）难溶于水的固态载体,包括惰性基质载体甘蔗渣、木屑、玉米芯、烟梗、茶梗、麸皮、琼脂等惰性载体；谷物类载体包括颗粒状的农产品原料,如大米、小米、大麦、玉米、高粱、青稞、咖啡豆等。

根据载体的种类，本发明（1）载体预处理步骤，采用不同的方法：

1)将惰性基质载体水煮10-60min，冷却后用水洗1~3次，烘干粉碎过筛，载体的粒度为0.5~20mm；

2）谷物类载体则粉碎至0.5~20mm，再经过膨化或加适量水蒸煮10-60min，以不破形即可，烘干待用。

较佳的，惰性载体蒸煮时间为10-60min，进一步的，惰性载体蒸煮时间为30-60min。

较佳的，惰性载体的粒度为0.5-20mm，进一步的，惰性载体粒度为1-10mm。

较佳的，谷物类载体蒸煮时间为10-60min，进一步的，谷物类载体蒸煮时间为20-40min。

较佳的，谷物类载体的粒度为0.5-20mm，进一步的，谷物类载体粒度为1-10mm。

本发明所述（2）的种子培养步骤，具体包括如下步骤：

1）选择红曲菌为发酵微生物。

所述微生物红曲菌是食品工业常用菌种。

2）将红曲菌经PDA斜面培养基活化培养成熟后，制备孢子悬浮液，其中孢子悬浮液中孢子的浓度不低于10⁷个/ml。

所述PDA斜面培养基活化培养为：采用PDA斜面培养基，划线接种后在30℃-32℃培养7-10天，获得成熟的红曲菌孢子。

所述孢子悬浮液采用包括如下步骤的方法制得：在培养成熟的PDA斜面菌种中加入无菌水，用接种铲或接种针将孢子刮下；将孢子悬浮液移到一个含玻璃珠的无菌三角瓶中；打散后获得孢子悬浮液，其中孢子悬浮液中的孢子浓度不得低于10⁷个/mL。

3）将孢子悬浮液按10%（V/V）的比例接入种子培养基中，30℃180r/min通风培养2天获得种子液。

所述的种子培养基(1L)：葡萄糖60g，蛋白胨25g，玉米浆10mL，NaNO₃2g,K₂HPO₄·3H₂O1g,MgSO₄0.5g

本发明所述（3）的发酵步骤，具体包括如下步骤：

固态基质载体与营养液按质量比1:（0.5-10）混合，121℃灭菌20-60min，冷却后接入10-20%（V/W）的红曲菌9901种子液，28-30℃，发酵2天，之后20-28℃培养18-28天，其间每3天翻拌一次。

优选的，灭菌时间为20-60min，进一步的，20-30min。

上述营养液成分为：葡萄糖10-100g/L，大豆水解液10-200mL/L，甘油100-500g/L，NaNO₃5-20g/L,K₂HPO₄1-10g/L，MgSO₄0.5-5g/L，ZnSO₄﹒7H₂O 1-20g/L，玉米浆10-100mL/L。进一步的，葡萄糖30-70g/L，大豆水解液50-100mL/L，甘油250-450g/L，NaNO₃5-10g/L,K₂HPO₄3-7g/L，MgSO₄1-3g/L，ZnSO₄﹒7H₂O 5-10g/L，玉米浆30-70mL/L。

优选的，固态基质载体与营养液按质量比1:（0.5-10）混合，进一步的，惰性载体与营养液质量比为1:（5-10），膨化谷物与营养液的质量比为1:（0.5-1）。

本发明所述（4）的步骤，发酵结束后将样品高温灭菌，50℃烘干，粉碎。

本发明具有以下有益效果：(1)可利用更为廉价的纤维类原料生产高附加值的降胆固醇的红曲产品；（2）所生产的降胆固醇的红曲产品的应用范围可包括人类所用的医药品、保健食品及其它动物所用的降胆固醇产品；（3）与液态发酵相比，不需要复杂的产品后处理过程，最终MONACOLIN K含量为13.21mg/g。

具体实施方式

实例1

以甘蔗渣作为固态基质载体，水煮20min，颗粒度2mm，甘蔗渣与营养液按质量比1:7混合，121℃灭菌20min，接入15%（V/W）的红曲菌9901种子液，混合均匀后30℃培养2天，28℃培养20天，其间每3天翻拌一次。营养液成分为葡萄糖30g/L，大豆水解液50mL/L，甘油400g/L，NaNO₃10g/L,K₂HPO₄4g/L，MgSO₄2g/L，ZnSO₄﹒7H₂O 8g/L，玉米浆50mL/L。发酵结束后将样品高温湿热灭菌后烘干粉碎，用70%的酒精55℃水浴浸提1h，微滤测定MONACOLIN K含量。MONACOLIN K含量为11.31mg/g。

实例2

以玉米芯和甘蔗渣质量比3:2混合作为固态基质载体，载体水煮40min，颗粒度分别为2mm和5mm，载体与营养液按质量比1:9混合，121℃灭菌30min，接入18%（V/W）的红曲菌9901种子液，混合均匀后28℃培养2天，25℃培养18天，其间每3天翻拌一次。营养液成分为葡萄糖40g/L，大豆水解液90mL/L，甘油350g/L，NaNO₃8g/L,K₂HPO₄3g/L，MgSO₄1.5g/L，ZnSO₄﹒7H₂O 6g/L，玉米浆40mL/L。发酵结束后将样品高温湿热灭菌烘干粉碎，用80%的酒精55℃水浴浸提1.5h，微滤测定MONACOLIN K含量。MONACOLIN K含量为10.42mg/g。

实例3

以茶梗粉末作为固态基质载体，载体经水煮30min，颗粒度为1mm，载体与营养液按质量比1:5混合，121℃灭菌25min，接入13%（V/W）的红曲菌9901种子液，混合均匀后28℃培养2天，22℃培养25天，其间每3天翻拌一次。营养液成分为葡萄糖50g/L，大豆水解液70mL/L，甘油400g/L，NaNO₃5g/L,K₂HPO₄5g/L，MgSO₄2.5g/L，ZnSO₄﹒7H₂O 10g/L，玉米浆30mL/L。发酵结束后将样品高温湿热灭菌烘干粉碎，用90%的酒精55℃水浴浸提1.5h，微滤测定MONACOLIN K含量。MONACOLIN K含量为7.76mg/g。

实例4

以膨化大麦作为固态基质载体，取大麦与营养液按质量比1:0.5混合，121℃灭菌30min，接入10%（V/W）的红曲菌9901种子液，混合均匀后28℃培养2天，20℃培养28天，其间每3天翻拌一次。营养液成分为葡萄糖70g/L，大豆水解液100mL/L，甘油450g/L，NaNO₃5g/L,K₂HPO₄6g/L，MgSO₄1g/L，ZnSO₄﹒7H₂O 5g/L，玉米浆60mL/L。发酵结束后将样品高温湿热灭菌烘干粉碎，用85%的酒精55℃水浴浸提2h，微滤测定MONACOLIN K含量。MONACOLIN K含量为9.32mg/g。

实例5

以蒸煮后的小米作为固态基质载体，取小米与营养液按质量比为1:0.8混合，121℃灭菌20min，接入20%（V/W）的红曲菌9901种子液，混合均匀后29℃培养2天，23℃培养28天，其间每3天翻拌一次。营养液成分为葡萄糖50g/L，大豆水解液60mL/L，甘油300g/L，NaNO₃6g/L,K₂HPO₄5g/L，MgSO₄2.5g/L，ZnSO₄﹒7H₂O 6g/L，玉米浆50mL/L。发酵结束后将样品高温湿热灭菌烘干粉碎，用95%的酒精55℃水浴浸提2h，微滤测定MONACOLIN K含量。MONACOLIN K含量为13.21mg/g。

实例6

以生咖啡豆作为固态基质载体，取生咖啡豆与营养液按质量比为1:0.6混合，121℃灭菌20min，接入15%（V/W）的红曲菌9901种子液，混合均匀后30℃培养2天，26℃培养28天，其间每3天翻拌一次。营养液成分为葡萄糖40g/L，大豆水解液60mL/L，甘油250g/L，NaNO₃8g/L,K₂HPO₄7g/L，MgSO₄3g/L，ZnSO₄﹒7H₂O 7g/L，玉米浆70mL/L。发酵结束后将样品高温湿热灭菌烘干粉碎，用75%的酒精55℃水浴浸提2h，微滤测定MONACOLIN K含量。MONACOLIN K含量为4.54mg/g。

Claims

1.一种以固态基质为载体红曲菌发酵生产莫纳可林K的方法，其特征为将经预处理过的固态基质载体与营养液按1:（0.5-10）质量比混合灭菌后，接种红曲菌种子液后，混合均匀后在28-30℃培养2天，20-28℃培养18-28天，发酵期间，每隔3天翻拌一次，发酵结束后，经高温湿热灭菌、烘干、粉碎即得富含Monacolin K的红曲粉末产品。

2.根据权利要求1中所述的方法，其特征在于所述固态基质载体为难溶于水的惰性载体甘蔗渣、木屑、玉米芯、烟梗、茶梗、麸皮或琼脂；或颗粒状的谷物类物质大米、小米、大麦、玉米、高粱、青稞、或咖啡豆。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于所述固态基质载体的预处理方法为：将惰性载体加水煮10-60min，冷却后用水洗1~3次，烘干粉碎过筛，载体的粒度为0.5~20mm；谷物类物质则粉碎至0.5~20mm，再经过膨化或加适量水蒸煮10-60min，以不破形即可，烘干待用。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于所述固态基质载体的预处理方法为：将惰性载体加水煮30-60min，冷却后用水洗1~3次，烘干粉碎过筛，载体的粒度为1~10mm；谷物类物质则粉碎至1-10mm，再经过膨化或加适量水蒸煮20-40min，以不破形即可，烘干待用。

5.根据权利要求2所述的方法，其特征在于所述固态基质载体为小米。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于所述固态基质载体与营养液按1：0.8质量比混合。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于营养液配方为：在1升水中加入葡萄糖30-70g，大豆水解液50-100mL，甘油250-450g，NaNO₃5-10g,K₂HPO₄3-7g，MgSO₄1-3g，ZnSO₄﹒7H₂O 5-10g，玉米浆30-70mL。

8.根据权利要求1中所述的方法，其特征在于种子液体接种比例为10-20%（V/W）。

9.根据权利要求1中所述的方法，其特征在于所述红曲菌为CGMCC 0517。