CN109536547B - 一种基于晶胶的微生物合成糖脂的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于晶胶的微生物合成糖脂的方法。该方法是以超大孔晶胶作为疏水性底物的释放载体，通过晶胶控释和微生物代谢合成糖脂。合成过程中充分利用晶胶载体孔隙率大、载量高、传质阻力小、传质速率高、在发酵液中易于分散分布等优点，对疏水性底物进行分散分布，增大了底物在发酵液中的分散及其与微生物细胞的接触面积，促进底物的分散传质，从而提高了微生物对底物的利用率；同时，利用晶胶对疏水底物进行控释，降低微生物合成过程的底物抑制，可以使微生物发酵合成过程在高浓度底物条件下仍然可以顺利进行，提高了糖脂的产量。本发明提供的方法下游分离方便，工业放大容易，具有很好的应用前景。
Description
技术领域
本发明属于生物化工技术领域，具体涉及一种基于晶胶的微生物合成糖脂的方法。
背景技术
糖脂类微生物表面活性剂是一类十分重要的表面活性剂，具有优异的乳化、增溶、分散等表面活性，其生物相容性和生物安全性优良，还具有糖蛋白配位能力以及协助脂质体基因转运的功能，可生物降解。因此，在生物医学、制药、化妆品、食品工业、石油、化工和材料等许多工业领域，具有广泛的用途。
化学法合成微生物糖脂的难度大，需要使用高毒溶剂，环境污染大，且合成路径十分复杂，步骤多，尚没有工业化应用。利用微生物合成糖脂表面活性剂，是国内外研究和工业化应用的首选方法。
目前，国内外已研究的糖脂类微生物表面活性剂有多种，如鼠李糖脂、槐糖脂、海藻糖脂、纤维二糖脂、甘露糖赤藓糖醇酯等。其中，仅有鼠李糖脂和槐糖脂实现了小规模的工业化生产。槐糖脂是重要的微生物表面活性剂，其以植物油等疏水性底物为主要原料，可通过酵母菌大量合成，因菌株安全性好，产物分离容易，近几年引起了普遍重视。
但是，微生物合成糖脂过程中，由于植物油底物的密度低，疏水性强，其在发酵液中的分散主要依靠机械搅拌，分散不均匀，传质阻力大，生物利用率低，且在高浓度底物条件下存在底物抑制，使得糖脂的产量不高，合成过程成本高，能耗大，大大限制了其工业化生产和应用。因此，需要探索提高底物释放、降低底物抑制和提高产量的新方法。
发明内容
针对现有技术中存在的上述问题，本发明目的是提供一种以超大孔晶胶作为疏水性底物的释放和分散的载体，通过晶胶控释和微生物代谢合成糖脂的方法。
本发明采用的技术方案是：
一种基于晶胶的微生物合成糖脂的方法，其特征在于以疏水性底物为合成原料，以超大孔晶胶作为疏水性底物的释放载体，通过晶胶缓释和微生物细胞代谢合成糖脂。
所述的一种基于晶胶的微生物合成糖脂的方法，其特征在于具体步骤为：超大孔晶胶、疏水性底物、微生物细胞和液体培养基混合，形成发酵液体系；将发酵液体系置于恒温振荡床或发酵罐内，进行疏水性底物缓释和微生物细胞发酵，发酵合成得到糖脂。
所述的一种基于晶胶的微生物合成糖脂的方法，其特征在于所述超大孔晶胶为疏水基质晶胶载体，其超孔径范围在5~200μm，孔隙率为85~96%。
所述的一种基于晶胶的微生物合成糖脂的方法，其特征在于所述糖脂为槐糖脂，所述晶胶载体缓释的疏水性底物为食用植物油，所述微生物细胞为假丝酵母细胞。
所述的一种基于晶胶的微生物合成糖脂的方法，其特征在于所述发酵液体系的pH值为2.8~5.8；按重量百分数计，所述发酵液体系由以下组分组成：晶胶载体0.1~3%，微生物细胞1~3%，食用植物油1~32.6%，液体培养基64.7~97.9%。
所述的一种基于晶胶的微生物合成糖脂的方法，其特征在于发酵合成的条件为：温度20~40℃，时间12~280h，恒温振荡床转速或发酵罐搅拌转速0~300 rpm。
所述的一种基于晶胶的微生物合成糖脂的方法，其特征在于所述液体培养基为YPD液体培养基。
通过采用上述技术，与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
（1）本发明提供的方法，充分利用晶胶载体孔隙率大、载量高、传质阻力小、传质速率高、在发酵液中易于分散分布等优点，使得疏水性底物在发酵液中迅速分散分布，增大了底物在发酵液中的分散及其与微生物细胞的接触面积，促进底物的分散传质，从而提高了微生物细胞对底物的利用率。
（2）本发明提供的方法，充分利用晶胶对疏水底物进行控释，降低微生物合成过程的底物抑制，可以使微生物发酵合成过程在较高浓度底物条件下仍然可以顺利进行，提高了糖脂的产量。
（3）本发明提供的方法下游分离方便，能耗较低，工业放大容易，具有很好的应用前景。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步说明，但本发明的保护范围并不限于此。
实施例1
取0.02g疏水基质晶胶载体（孔径5~200 μm、孔隙率85~96%），用0.05g食用大豆油和0.15g食用菜籽油进行饱和，然后投入到19.8 g YPD液体培养基和0.2g假丝酵母细胞组成的悬浮水溶液中，形成发酵液体系；将此发酵液体系置于恒温振荡床内，于转速10 rpm、温度20℃条件下进行底物缓释和微生物发酵合成，发酵合成时间132h，发酵液体系pH 3.5~5.8。然后，发酵后的料液经乙酸乙酯和环己烷萃取分离，萃取相旋蒸除去乙酸乙酯和环己烷溶剂，所得浓缩物中计算得到糖脂浓度1.4g/L。
实施例2
取0.25g疏水基质晶胶载体（孔径5~200 μm、孔隙率85~96%），用1g食用花生油和2.9g食用菜籽油进行饱和，然后投入到19.6 g YPD液体培养基和0.4g假丝酵母细胞组成的悬浮水溶液中，形成发酵液体系；将此发酵液体系置于恒温振荡床内，于转速120 rpm、温度25℃条件下进行底物缓释和微生物发酵合成，发酵合成时间132h，发酵液体系pH 3.5~5.8。然后，发酵后的料液经乙酸乙酯和环己烷萃取分离，萃取相旋蒸除去乙酸乙酯和环己烷溶剂，所得浓缩物中计算得到糖脂浓度58g/L。
实施例3
取0.25g疏水基质晶胶载体（孔径5~200 μm、孔隙率85~96%），，用3g食用菜籽油进行饱和，然后投入到19.8 g YPD液体培养基和0.2g假丝酵母细胞组成的悬浮水溶液中，形成发酵液体系；将此发酵液体系置于恒温振荡床内，于转速120 rpm、温度25℃条件下进行底物缓释和微生物发酵合成，发酵合成时间12h，发酵液体系pH 4.0~5.8。然后，发酵后的料液经乙酸乙酯和环己烷萃取分离，萃取相旋蒸除去乙酸乙酯和环己烷溶剂，所得浓缩物中计算得到糖脂浓度2g/L。
实施例4
取0.93g疏水基质晶胶载体（孔径5~200 μm、孔隙率85~96%），2g食用葵花籽油和8g食用菜籽油进行饱和，然后投入到19.6 g YPD液体培养基和0.4g假丝酵母细胞组成的悬浮液中，形成发酵液体系；将此发酵液体系置于恒温振荡床内，于转速300 rpm、温度40℃条件下进行底物缓释和微生物发酵合成，发酵合成时间12h，合成过程发酵液体系pH 4.0~5.8。然后，发酵后的料液经乙酸乙酯和环己烷萃取分离，萃取相旋蒸除去乙酸乙酯和环己烷溶剂，所得浓缩物中计算得到糖脂浓度2.2g/L。
实施例5
取0.52g疏水基质晶胶载体（孔径5~200 μm、孔隙率85~96%），用2g食用玉米油和4g食用菜籽油进行饱和，然后投入到19.6 g YPD液体培养基和0.4g假丝酵母细胞组成的悬浮水溶液中，形成发酵液体系；将此发酵液体系置于恒温振荡床内，于转速120 rpm、温度25℃条件下进行底物缓释和微生物发酵合成，发酵合成时间260h，合成过程发酵液体系pH 2.8~4.0。然后，发酵后的料液经乙酸乙酯和环己烷萃取分离，萃取相旋蒸除去乙酸乙酯和环己烷溶剂，所得浓缩物中计算得到糖脂浓度44.5g/L。
实施例6
取3.58g疏水基质晶胶载体（孔径5~200 μm、孔隙率85~96%），用50g食用菜籽油进行饱和，然后投入到96 g YPD液体培养基和4g假丝酵母细胞组成的悬浮水溶液中，形成发酵液体系；将此发酵液体系置于发酵罐内，于搅拌转速120 rpm、温度25℃条件下进行底物缓释和微生物发酵合成，发酵合成时间280h，合成过程发酵液体系pH 2.8~3.5。然后，发酵后的料液经乙酸乙酯和环己烷萃取分离，萃取相旋蒸除去乙酸乙酯和环己烷溶剂，所得浓缩物中计算得到糖脂浓度173.3g/L。
本说明书所述的内容仅仅是对发明构思实现形式的列举，本发明的保护范围不应当被视为仅限于实施例所陈述的具体形式。
Claims (5)
1.一种基于晶胶的微生物合成糖脂的方法，其特征在于以疏水性底物为合成原料，以超大孔晶胶作为疏水性底物的释放载体，通过晶胶缓释和微生物细胞代谢合成糖脂；
具体步骤为：超大孔晶胶、疏水性底物、微生物细胞和液体培养基混合，形成发酵液体系；将发酵液体系置于恒温振荡床或发酵罐内，进行疏水性底物缓释和微生物细胞发酵，发酵合成得到糖脂；
所述超大孔晶胶为疏水基质晶胶载体，其超孔径范围在5~200μm，孔隙率为85~96%；所述晶胶载体缓释的疏水性底物为食用植物油。
2.根据权利要求1所述的一种基于晶胶的微生物合成糖脂的方法，其特征在于所述糖脂为槐糖脂，所述微生物细胞为假丝酵母细胞。
3.根据权利要求1所述的一种基于晶胶的微生物合成糖脂的方法，其特征在于所述发酵液体系的pH值为2.8~5.8；按重量百分数计，所述发酵液体系由以下组分组成：晶胶载体0.1~3%，微生物细胞1~3%，食用植物油1~32.6%，液体培养基64.7~97.9%。
4.根据权利要求1所述的一种基于晶胶的微生物合成糖脂的方法，其特征在于发酵合成的条件为：温度20~40℃，时间12~280h，恒温振荡床转速或发酵罐搅拌转速0~300 rpm。
5.根据权利要求1所述的一种基于晶胶的微生物合成糖脂的方法，其特征在于所述液体培养基为YPD液体培养基。
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2018
- 2018-12-19 CN CN201811557278.3A patent/CN109536547B/zh active Active
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| CN106636054A (zh) * | 2016-12-23 | 2017-05-10 | 浙江工业大学 | 一种用于转化合成有机酸的微生物催化载体及其制备方法 |
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Non-Patent Citations (5)
| Title |
|---|
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| 葡聚糖甲基丙烯酸甲酯水溶液的相变特性及其晶胶微球的制备;高亚伟等;《高校化学工程学报》;20180415(第02期);全文 * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN109536547A (zh) | 2019-03-29 |
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