CN118048413A - 一种具有保健作用的微生物多糖工艺方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种具有保健作用的微生物多糖工艺方法，包括以下步骤：(1)将黄单胞杆菌、巴氏醋杆菌接入种子培养基，黄单胞杆菌和巴氏醋杆菌占种子培养基的体积比为0.6‑1.2％，培养6‑8h，得到种子培养液，将种子培养液和发酵培养基在发酵罐中发酵，得到含多糖的发酵产物；(2)使用微滤膜分离出发酵液，将发酵液过滤除菌、浓缩，脱盐，将除去盐后的多糖溶液浓缩，干燥后加水溶解，得到含多糖的溶液；(3)将含多糖的溶液用大孔吸附树脂、阳离子交换树脂处理，浓缩，脱盐，将脱盐后的溶液浓缩，干燥，得到微生物多糖。本发明的工艺方法制得微生物多糖的产率更高，微生物多糖的纯度更好，微生物多糖具有降血糖和血脂的功效。
Description
技术领域
本发明属于微生物发酵技术领域，具体涉及一种具有保健作用的微生物多糖工艺方法。
背景技术
多糖(polysaccharides，PS)亦称多聚糖，是由10个及以上的单糖，通过糖苷键相连而成的聚合糖高分子碳水化合物。
黄单胞杆菌，革兰氏阴性菌，专性好氧，细胞直杆状，大小0.4-1.0μm×1.2-3.0μm，单端极生鞭毛。多数菌株分泌不溶于水的非类胡萝卜素性质的黄色素，有些菌株形成孢外荚膜多糖-黄原胶。生长需提供谷氨酸和甲硫氨酸，不进行硝酸盐呼吸。菌落圆形、光滑、全缘、乳脂状。市面上有使用黄单胞杆菌制备微生物多糖，但是产率和纯度都不理想，制得的微生物多糖的效果也不佳。
发明内容
本发明的目的是提供一种具有保健作用的微生物多糖工艺方法，使用黄单胞杆菌、巴氏醋杆菌共同发酵，发现两者具有协同作用，与使用单一菌株相比，微生物多糖的产率更高，通过超滤除蛋白质和均相膜电渗析器脱盐，使制得的微生物多糖的纯度更好，使用本发明的工艺方法得到的微生物多糖具有抗炎、降血糖和血脂的功效。
为了实现上述目的，本发明提供了以下技术方案：
一种具有保健作用的微生物多糖工艺方法，包括以下步骤：
(1)将黄单胞杆菌、巴氏醋杆菌接入种子培养基，黄单胞杆菌和巴氏醋杆菌占种子培养基的体积比为0.6-1.2％，培养6-8h，得到种子培养液，将种子培养液和发酵培养基在发酵罐中发酵，得到含多糖的发酵产物；
(2)使用微滤膜分离出发酵液，将发酵液过滤除菌、浓缩，脱盐，将除去盐后的多糖溶液浓缩，干燥后加水溶解，得到含多糖的溶液；
(3)将含多糖的溶液用大孔吸附树脂、阳离子交换树脂处理，浓缩，脱盐，将脱盐后的溶液浓缩，干燥，得到微生物多糖。
进一步地，所述发酵条件为：发酵温度26-28℃，发酵时间为25-27h。
进一步地，所述发酵培养基为：每升培养基中含有：蔗糖8-10g、乳糖10-13g、酵母膏5-8g、NaCl2-5g、KH2PO40.8-1.4g、蛋白胨4-10g、K2HPO4 1-1.5g和MgSO4·7H2O1.2-1.7g，余量为水；pH7.8-8.0。
进一步地，所述微滤膜为0.1μm。
进一步地，种子培养液占发酵培养基体积的3-5％。
进一步地，所述步骤(2)中含多糖的溶液中多糖的重量百分比浓度为3％-5％。
进一步地，干燥为冷冻干燥。
进一步地，脱盐采用均相膜电渗析器，调节均相膜电渗析膜堆电压和电流，控制膜面流速，通过均相膜电渗析脱盐，当淡室中溶液的电导率为500-1000μs/cm时结束。
进一步地，浓缩为减压浓缩。
进一步地，黄单胞杆菌和巴氏醋杆菌的酶活比为1:2.2-2.7。
进一步地，所述过滤除菌的方法为：采用超滤膜过滤，所述超滤膜过滤采用陶瓷膜进行以用于除菌除蛋白，陶瓷膜的过滤孔径为10nm-30nm。
与现有技术相比，本发明的优点和有益效果为：本发明提供了一种具有保健作用的微生物多糖工艺方法，发明人使用黄单胞杆菌、巴氏醋杆菌共同发酵，意外发现两者具有协同作用，与使用单一菌株相比，微生物多糖的产率更高，本发明依次通过超滤膜过滤，超滤膜过滤采用陶瓷膜进行以用于除菌除蛋白质和均相膜电渗析器脱盐等步骤，使制得的微生物多糖的纯度更好，使用本发明的工艺方法得到的微生物多糖具有降血糖和血脂的功效，可以用于制备保健品或医药。
具体实施方式
下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
本实施例提供了一种具有保健作用的微生物多糖工艺方法，包括以下步骤：
(1)将黄单胞杆菌、巴氏醋杆菌接入种子培养基，黄单胞杆菌和巴氏醋杆菌占种子培养基的体积比为0.9％，培养7h，得到种子培养液，将种子培养液和发酵培养基在发酵罐中发酵，得到含多糖的发酵产物；
(2)使用微滤膜分离出发酵液，将发酵液过滤除菌、浓缩，脱盐，将除去盐后的多糖溶液浓缩，干燥后加水溶解，得到含多糖的溶液；
(3)将含多糖的溶液用大孔吸附树脂、阳离子交换树脂处理，浓缩，脱盐，将脱盐后的溶液浓缩，干燥，得到微生物多糖。
所述发酵条件为：发酵温度27℃，发酵时间为26h。
所述发酵培养基为：每升培养基中含有：蔗糖9g、乳糖12g、酵母膏7g、NaCl4g、KH2PO41.1g、蛋白胨7g、K2HPO4 1.2g和MgSO4·7H2O1.4g，余量为水；pH7.9。
所述微滤膜为0.1μm。
种子培养液占发酵培养基体积的4％。
所述步骤(2)中含多糖的溶液中多糖的重量百分比浓度为4％。
干燥为冷冻干燥。
脱盐采用均相膜电渗析器，调节均相膜电渗析膜堆电压和电流，控制膜面流速，通过均相膜电渗析脱盐，当淡室中溶液的电导率为700μs/cm时结束。
浓缩为减压浓缩。
黄单胞杆菌和巴氏醋杆菌的酶活比为1:2.5。
所述过滤除菌的方法为：采用超滤膜过滤，所述超滤膜过滤采用陶瓷膜进行以用于除菌除蛋白，陶瓷膜的过滤孔径为20nm。
实施例2
本实施例提供了一种具有保健作用的微生物多糖工艺方法，包括以下步骤：
(1)将黄单胞杆菌、巴氏醋杆菌接入种子培养基，黄单胞杆菌和巴氏醋杆菌占种子培养基的体积比为0.6％，培养6h，得到种子培养液，将种子培养液和发酵培养基在发酵罐中发酵，得到含多糖的发酵产物；
(2)使用微滤膜分离出发酵液，将发酵液过滤除菌、浓缩，脱盐，将除去盐后的多糖溶液浓缩，干燥后加水溶解，得到含多糖的溶液；
(3)将含多糖的溶液用大孔吸附树脂、阳离子交换树脂处理，浓缩，脱盐，将脱盐后的溶液浓缩，干燥，得到微生物多糖。
所述发酵条件为：发酵温度26℃，发酵时间为25h。
所述发酵培养基为：每升培养基中含有：蔗糖8g、乳糖10g、酵母膏5g、NaCl2g、KH2PO40.8g、蛋白胨4g、K2HPO4 1g和MgSO4·7H2O1.2g，余量为水；pH7.8。
所述微滤膜为0.1μm。
种子培养液占发酵培养基体积的3％。
所述步骤(2)中含多糖的溶液中多糖的重量百分比浓度为3％。
干燥为冷冻干燥。
脱盐采用均相膜电渗析器，调节均相膜电渗析膜堆电压和电流，控制膜面流速，通过均相膜电渗析脱盐，当淡室中溶液的电导率为500μs/cm时结束。
浓缩为减压浓缩。
黄单胞杆菌和巴氏醋杆菌的酶活比为1:2.2。
所述过滤除菌的方法为：采用超滤膜过滤，所述超滤膜过滤采用陶瓷膜进行以用于除菌除蛋白，陶瓷膜的过滤孔径为10nm。
实施例3
本实施例提供了一种具有保健作用的微生物多糖工艺方法，包括以下步骤：
(1)将黄单胞杆菌、巴氏醋杆菌接入种子培养基，黄单胞杆菌和巴氏醋杆菌占种子培养基的体积比为1.2％，培养8h，得到种子培养液，将种子培养液和发酵培养基在发酵罐中发酵，得到含多糖的发酵产物；
(2)使用微滤膜分离出发酵液，将发酵液过滤除菌、浓缩，脱盐，将除去盐后的多糖溶液浓缩，干燥后加水溶解，得到含多糖的溶液；
(3)将含多糖的溶液用大孔吸附树脂、阳离子交换树脂处理，浓缩，脱盐，将脱盐后的溶液浓缩，干燥，得到微生物多糖。
所述发酵条件为：发酵温度28℃，发酵时间为27h。
所述发酵培养基为：每升培养基中含有：蔗糖10g、乳糖13g、酵母膏8g、NaCl5g、KH2PO41.4g、蛋白胨10g、K2HPO4 1.5g和MgSO4·7H2O1.7g，余量为水；pH8.0。
所述微滤膜为0.1μm。
种子培养液占发酵培养基体积的5％。
所述步骤(2)中含多糖的溶液中多糖的重量百分比浓度为5％。
干燥为冷冻干燥。
脱盐采用均相膜电渗析器，调节均相膜电渗析膜堆电压和电流，控制膜面流速，通过均相膜电渗析脱盐，当淡室中溶液的电导率为800μs/cm时结束。
浓缩为减压浓缩。
黄单胞杆菌和巴氏醋杆菌的酶活比为1:2.7。
所述过滤除菌的方法为：采用超滤膜过滤，所述超滤膜过滤采用陶瓷膜进行以用于除菌除蛋白，陶瓷膜的过滤孔径为30nm。
实施例4
本实施例提供了一种具有保健作用的微生物多糖工艺方法，包括以下步骤：
(1)将黄单胞杆菌、巴氏醋杆菌接入种子培养基，黄单胞杆菌和巴氏醋杆菌占种子培养基的体积比为0.7％，培养8h，得到种子培养液，将种子培养液和发酵培养基在发酵罐中发酵，得到含多糖的发酵产物；
(2)使用微滤膜分离出发酵液，将发酵液过滤除菌、浓缩，脱盐，将除去盐后的多糖溶液浓缩，干燥后加水溶解，得到含多糖的溶液；
(3)将含多糖的溶液用大孔吸附树脂、阳离子交换树脂处理，浓缩，脱盐，将脱盐后的溶液浓缩，干燥，得到微生物多糖。
所述发酵条件为：发酵温度27℃，发酵时间为26h。
所述发酵培养基为：每升培养基中含有：蔗糖9g、乳糖12g、酵母膏7g、NaCl4g、KH2PO41.1g、蛋白胨7g、K2HPO4 1.2g和MgSO4·7H2O1.4g，余量为水；pH7.9。
所述微滤膜为0.1μm。
种子培养液占发酵培养基体积的4％。
所述步骤(2)中含多糖的溶液中多糖的重量百分比浓度为4％。
干燥为冷冻干燥。
脱盐采用均相膜电渗析器，调节均相膜电渗析膜堆电压和电流，控制膜面流速，通过均相膜电渗析脱盐，当淡室中溶液的电导率为700μs/cm时结束。
浓缩为减压浓缩。
黄单胞杆菌和巴氏醋杆菌的酶活比为1:2.3。
所述过滤除菌的方法为：采用超滤膜过滤，所述超滤膜过滤采用陶瓷膜进行以用于除菌除蛋白，陶瓷膜的过滤孔径为20nm。
对比例1
本对比例与实施例1的区别为：不使用黄单胞杆菌。
一种具有保健作用的微生物多糖工艺方法，包括以下步骤：
(1)将巴氏醋杆菌接入种子培养基，巴氏醋杆菌占种子培养基的体积比为0.9％，培养7h，得到种子培养液，将种子培养液和发酵培养基在发酵罐中发酵，得到含多糖的发酵产物；
(2)使用微滤膜分离出发酵液，将发酵液过滤除菌、浓缩，脱盐，将除去盐后的多糖溶液浓缩，干燥后加水溶解，得到含多糖的溶液；
(3)将含多糖的溶液用大孔吸附树脂、阳离子交换树脂处理，浓缩，脱盐，将脱盐后的溶液浓缩，干燥，得到微生物多糖。
所述发酵条件为：发酵温度27℃，发酵时间为26h。
所述发酵培养基为：每升培养基中含有：蔗糖9g、乳糖12g、酵母膏7g、NaCl4g、KH2PO41.1g、蛋白胨7g、K2HPO4 1.2g和MgSO4·7H2O1.4g，余量为水；pH7.9。
所述微滤膜为0.1μm。
种子培养液占发酵培养基体积的4％。
所述步骤(2)中含多糖的溶液中多糖的重量百分比浓度为4％。
干燥为冷冻干燥。
脱盐采用均相膜电渗析器，调节均相膜电渗析膜堆电压和电流，控制膜面流速，通过均相膜电渗析脱盐，当淡室中溶液的电导率为700μs/cm时结束。
浓缩为减压浓缩。
所述过滤除菌的方法为：采用超滤膜过滤，所述超滤膜过滤采用陶瓷膜进行以用于除菌除蛋白，陶瓷膜的过滤孔径为20nm。
对比例2
本对比例与实施例1的区别为：不使用巴氏醋杆菌。
一种具有保健作用的微生物多糖工艺方法，包括以下步骤：
(1)将黄单胞杆菌接入种子培养基，黄单胞杆菌占种子培养基的体积比为0.9％，培养7h，得到种子培养液，将种子培养液和发酵培养基在发酵罐中发酵，得到含多糖的发酵产物；
(2)使用微滤膜分离出发酵液，将发酵液过滤除菌、浓缩，脱盐，将除去盐后的多糖溶液浓缩，干燥后加水溶解，得到含多糖的溶液；
(3)将含多糖的溶液用大孔吸附树脂、阳离子交换树脂处理，浓缩，脱盐，将脱盐后的溶液浓缩，干燥，得到微生物多糖。
所述发酵条件为：发酵温度27℃，发酵时间为26h。
所述发酵培养基为：每升培养基中含有：蔗糖9g、乳糖12g、酵母膏7g、NaCl4g、KH2PO41.1g、蛋白胨7g、K2HPO4 1.2g和MgSO4·7H2O1.4g，余量为水；pH7.9。
所述微滤膜为0.1μm。
种子培养液占发酵培养基体积的4％。
所述步骤(2)中含多糖的溶液中多糖的重量百分比浓度为4％。
干燥为冷冻干燥。
脱盐采用均相膜电渗析器，调节均相膜电渗析膜堆电压和电流，控制膜面流速，通过均相膜电渗析脱盐，当淡室中溶液的电导率为700μs/cm时结束。
浓缩为减压浓缩。
所述过滤除菌的方法为：采用超滤膜过滤，所述超滤膜过滤采用陶瓷膜进行以用于除菌除蛋白，陶瓷膜的过滤孔径为20nm。
对比例3
本对比例与实施例1的区别为：黄单胞杆菌和巴氏醋杆菌的酶活比不同。
一种具有保健作用的微生物多糖工艺方法，包括以下步骤：
(1)将黄单胞杆菌、巴氏醋杆菌接入种子培养基，黄单胞杆菌和巴氏醋杆菌占种子培养基的体积比为0.9％，培养7h，得到种子培养液，将种子培养液和发酵培养基在发酵罐中发酵，得到含多糖的发酵产物；
(2)使用微滤膜分离出发酵液，将发酵液过滤除菌、浓缩，脱盐，将除去盐后的多糖溶液浓缩，干燥后加水溶解，得到含多糖的溶液；
(3)将含多糖的溶液用大孔吸附树脂、阳离子交换树脂处理，浓缩，脱盐，将脱盐后的溶液浓缩，干燥，得到微生物多糖。
所述发酵条件为：发酵温度27℃，发酵时间为26h。
所述发酵培养基为：每升培养基中含有：蔗糖9g、乳糖12g、酵母膏7g、NaCl4g、KH2PO41.1g、蛋白胨7g、K2HPO4 1.2g和MgSO4·7H2O1.4g，余量为水；pH7.9。
所述微滤膜为0.1μm。
种子培养液占发酵培养基体积的4％。
所述步骤(2)中含多糖的溶液中多糖的重量百分比浓度为4％。
干燥为冷冻干燥。
脱盐采用均相膜电渗析器，调节均相膜电渗析膜堆电压和电流，控制膜面流速，通过均相膜电渗析脱盐，当淡室中溶液的电导率为700μs/cm时结束。
浓缩为减压浓缩。
黄单胞杆菌和巴氏醋杆菌的酶活比为1:1.5。
所述过滤除菌的方法为：采用超滤膜过滤，所述超滤膜过滤采用陶瓷膜进行以用于除菌除蛋白，陶瓷膜的过滤孔径为20nm。
对比例4
本对比例与实施例1的区别为：黄单胞杆菌和巴氏醋杆菌的酶活比不同。
一种具有保健作用的微生物多糖工艺方法，包括以下步骤：
(1)将黄单胞杆菌、巴氏醋杆菌接入种子培养基，黄单胞杆菌和巴氏醋杆菌占种子培养基的体积比为0.9％，培养7h，得到种子培养液，将种子培养液和发酵培养基在发酵罐中发酵，得到含多糖的发酵产物；
(2)使用微滤膜分离出发酵液，将发酵液过滤除菌、浓缩，脱盐，将除去盐后的多糖溶液浓缩，干燥后加水溶解，得到含多糖的溶液；
(3)将含多糖的溶液用大孔吸附树脂、阳离子交换树脂处理，浓缩，脱盐，将脱盐后的溶液浓缩，干燥，得到微生物多糖。
所述发酵条件为：发酵温度27℃，发酵时间为26h。
所述发酵培养基为：每升培养基中含有：蔗糖9g、乳糖12g、酵母膏7g、NaCl4g、KH2PO41.1g、蛋白胨7g、K2HPO4 1.2g和MgSO4·7H2O1.4g，余量为水；pH7.9。
所述微滤膜为0.1μm。
种子培养液占发酵培养基体积的4％。
所述步骤(2)中含多糖的溶液中多糖的重量百分比浓度为4％。
干燥为冷冻干燥。
脱盐采用均相膜电渗析器，调节均相膜电渗析膜堆电压和电流，控制膜面流速，通过均相膜电渗析脱盐，当淡室中溶液的电导率为700μs/cm时结束。
浓缩为减压浓缩。
黄单胞杆菌和巴氏醋杆菌的酶活比为1:3.5。
所述过滤除菌的方法为：采用超滤膜过滤，所述超滤膜过滤采用陶瓷膜进行以用于除菌除蛋白，陶瓷膜的过滤孔径为20nm。
性能测试
将实施例1-4和对比例1-4制备的微生物多糖对角叉菜胶致小鼠足肿胀的抑制作用。具体为：昆明种，雄性，体重18-22g，90只，随机分为9组每组10只，8组为给药组、1组为对照组。给药组：每组分别在小鼠皮下注射实施例1-4和对比例1-4制备的微生物多糖100mg/kg，配制方法：100mg微生物多糖加10mL生理盐水；对照组给生理盐水10mL/kg。0.5小时后左足趾皮内注射角叉菜胶(浓度为：1g角叉菜胶加生理盐水100ml)50m1致炎。3小时后将小鼠拉颈处死，从左右两后腿关节处剪下双足，分别称重，以左右两足重量差表示肿胀程度。
表1性能测试结果
| 肿胀程度(mg) | |
| 实施例1 | 28.54±8.32 |
| 实施例2 | 29.94±8.14 |
| 实施例3 | 29.01±8.04 |
| 实施例4 | 29.25±8.29 |
| 对比例1 | 55.54±8.54 |
| 对比例2 | 58.64±8.39 |
| 对比例3 | 53.04±8.19 |
| 对比例4 | 52.65±8.46 |
| 对照组 | 88.84±9.98 |
通过结果可知，本发明实施例1-4制备的微生物多糖具有较好的抗炎作用，通过对比例1-4可知，菌种不同影响产物的最终纯度，进而影响使用效果。除此之外，本发明制备的微生物多糖还具有降血压和降血脂的作用，可以用于制备保健品或相关药物，具有广泛的应用前景。
以上所述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，在不脱离本发明所述原理的前提下，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 (10)
1.一种具有保健作用的微生物多糖工艺方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)将黄单胞杆菌、巴氏醋杆菌接入种子培养基，黄单胞杆菌和巴氏醋杆菌占种子培养基的体积比为0.6-1.2％，培养6-8h，得到种子培养液，将种子培养液和发酵培养基在发酵罐中发酵，得到含多糖的发酵产物；
(2)将含多糖的发酵产物使用微滤膜分离出发酵液，将发酵液过滤除菌、浓缩，脱盐，脱盐后再浓缩、干燥后加水溶解，得到含多糖的溶液；
(3)将含多糖的溶液用大孔吸附树脂、阳离子交换树脂处理，浓缩，脱盐，将脱盐后的溶液浓缩，干燥，得到微生物多糖。
2.根据权利要求1所述的具有保健作用的微生物多糖工艺方法，其特征在于，所述步骤(1)中的发酵条件为：发酵温度26-28℃，发酵时间为25-27h。
3.根据权利要求1所述的具有保健作用的微生物多糖工艺方法，其特征在于，所述发酵培养基为：每升发酵培养基中含有：蔗糖8-10g、乳糖10-13g、酵母膏5-8g、NaCl2-5g、KH2PO40.8-1.4g、蛋白胨4-10g、K2HPO4 1-1.5g和MgSO4·7H2O1.2-1.7g，余量为水；pH7.8-8.0。
4.根据权利要求1所述的具有保健作用的微生物多糖工艺方法，其特征在于，所述微滤膜的孔径为0.1μm。
5.根据权利要求1所述的具有保健作用的微生物多糖工艺方法，其特征在于，种子培养液占发酵培养基体积的3-5％。
6.根据权利要求1所述的具有保健作用的微生物多糖工艺方法，其特征在于，所述步骤(2)中含多糖的溶液中多糖的重量百分比浓度为3％-5％。
7.根据权利要求1所述的具有保健作用的微生物多糖工艺方法，其特征在于，干燥为冷冻干燥；浓缩为减压浓缩。
8.根据权利要求1所述的具有保健作用的微生物多糖工艺方法，其特征在于，脱盐采用均相膜电渗析器，调节均相膜电渗析膜堆电压和电流，控制膜面流速，通过均相膜电渗析脱盐，当淡室中溶液的电导率为500-1000μs/cm时结束。
9.根据权利要求1所述的具有保健作用的微生物多糖工艺方法，其特征在于，黄单胞杆菌和巴氏醋杆菌的酶活比为1:2.2-2.7。
10.根据权利要求1所述的具有保健作用的微生物多糖工艺方法，其特征在于，所述过滤除菌的方法为：采用超滤膜过滤，所述超滤膜过滤采用陶瓷膜进行以用于除菌除蛋白，陶瓷膜的过滤孔径为10nm-30nm。
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